編程啟動風扇

1簡介軟起動器以其體積小、轉矩可調、起動平穩、沖擊小、具有軟停機功能而得到越來越多的應用，有取代傳統自耦變壓器和星角轉換降壓起動的趨勢。由於軟起動器是近年來新開發的起動設備，缺乏相應的設計和使用經驗等。籠型異步電動機是應用最廣泛的電氣設備。因為電動機直接啟動時的沖擊電流很大，特別是大容量電動機直接啟動時，會對電網和其他負荷產生幹擾，甚至危及電網的安全運行。因此，根據不同的工況，采用多種減壓啟動方式。早期的方法有串聯電抗或電阻、串聯自耦變壓器、星世紀三角轉換等。自20世紀70年代以來，由晶閘管交流調壓技術制成的軟起動器已在工程中得到推廣。這種軟啟動器是集電機軟啟動、軟啟動、輕載節能和多種保護功能於壹體的新型電機控制裝置，國外稱為軟啟動器。軟起動器主要由三個反並聯晶閘管串聯在電源和被控電機及其電子控制電路之間組成。軟啟動器的工作原理是控制電路用不同的方法控制三相並聯晶閘管的導通角，使電機的輸入電壓從零逐漸上升到啟動結束，給電機滿電壓，實現軟啟動。在軟啟動過程中，電機的啟動轉矩逐漸增大，轉速也逐漸升高。在上述基礎上，早期的軟啟動器結合功率因數控制技術，用微處理器代替模擬控制電路，發展成為智能軟啟動器。本講座主要討論當前軟啟動技術的原理、在工業各個領域的應用成果和存在的問題。2軟啟動技術簡介2.1軟啟動技術應用的必要性電機啟動壹般采用自耦減壓和星角轉換減壓啟動，其中星角轉換減壓啟動方式最為常用，其中電機的轉矩與施加在電機定子上的電壓的平方成正比。降壓啟動意味著電機在啟動過程中降低施加在電機定子繞組上的電壓。假設啟動電壓U =0.5Ue，電機啟動時的轉矩為0.25Mm，如果此時將電壓U提高到電機的額定電壓Ue，電機的轉矩會從1/4壹下子跳到Mm，所以啟動過程是跳躍的、不均勻的，所以也叫硬啟動。壹般降壓啟動的控制技術可靠性差，不穩定，每次啟停都會對電網和機械設備造成沖擊，引發壹系列技術問題。比如在這種控制模式下，水泵電機的出口閥在啟動時必須關閉，低負荷時才能啟動，否則開關會跳閘，影響電機的正常啟動。壹般來說，傳統啟動方式存在以下問題:(1)對電網影響較大，影響電網供電質量，需要較大的變壓器裕量；(2)對機械設備沖擊大，降低設備使用壽命；(3) Y？δ啟動的切換時間壹般根據經驗設定，不適合要求生產過程平穩啟動的場合。軟啟動是利用調壓器在規定的啟動時間內自動連續平滑地升高啟動電壓，直至達到額定電壓。此時電機的扭矩會平穩增加，直到扭矩達到最大值Mm，啟動過程結束。軟啟動器可以使電機自由啟停，減少空轉，節約能源。軟起動器還具有以下優點:①減小沖擊力，延長設備壽命；②根據不同負載選擇不同的啟動方式，改善加減速特性；③保護功能全面；④提高可靠性；⑤通過修改參數匹配不同的負載對象；⑥智能化，可與PLC通訊。2.2軟起動技術的分類電動機的軟起動技術有幾種不同的方式，如磁控軟起動、可控矽軟起動、液阻軟起動，其中可控矽軟起動應用最為廣泛。其起動類型有:(1)無限電流軟啟動。啟動時，啟動電流以壹定的斜率不斷增加，直到啟動完成，在此期間，啟動電流沒有限制。這種起動方式由於不限制起動電流，對電網影響較大，壹般不采用，適用於重負荷起動場合。(2)斜坡恒流軟啟動。啟動方式是電機啟動初期啟動電流逐漸增大，當電流達到預設值時保持恒定，直到啟動完成。在啟動過程中，電流上升和變化的速率可以根據電機負載進行調整和設置。電流上升率大時，起動轉矩大，起動時間短。這種啟動方式使用最多，尤其是風機和泵的啟動。(3)脈沖沖擊啟動。在啟動開始時，晶閘管在很短的時間內接近完全導通，然後恢復到較小的導通角，用於正常的恒流軟啟動。適用於啟動時靜摩擦力矩較大的場合。(4)分步啟動。步進啟動方式是在啟動時使啟動電流在最短的時間內快速達到設定值。通過調整啟動電流的設定值，可以達到快速啟動的效果。2.3可控矽軟啟動技術原理軟啟動結合了電力電子技術、自動控制技術和單片機技術，是專門為三相異步電動機設計的全數字化智能啟動裝置。其基本原理是通過控制功率器件即晶閘管來控制電機的啟停。利用電壓斜率的工作原理，控制輸出到電機的電壓從可調初始值上升到可調斜率時間後的滿電源電壓。從而降低了對電機電源的容量要求，減少了對供電網絡的沖擊和機械傳動的沖擊。軟起動器采用反向並聯的三相晶閘管作為調壓器，連接在電源和電機定子之間。該電路類似於三相全控橋式整流電路。通過內部單片機改變觸發脈沖的觸發時間來改變觸發角度，進而調節施加在定子繞組上的端電壓。異步電動機的起動性能主要有兩個指標:起動電流倍數和起動轉矩倍數。軟啟動器可以通過在啟動期間改變施加到電機的電源電壓來減小啟動電流和啟動轉矩。電動機的傳統起動方法有自耦減壓、Y/△減壓等。其特點是控制電路簡單，起動轉矩不可調，二次沖擊電流和負載沖擊轉矩不可調。軟啟動可以是標準電機硬啟動電流的50%和高效電機硬啟動電流的20%。軟啟動的限流特性能有效限制浪湧電流，避免不必要的沖擊轉矩和電流對配電網的沖擊，有效減少線路斷路器和接觸器的誤觸發動作；對於頻繁啟停的電機，可以有效控制電機溫升，延長電機壽命。目前，工程中廣泛使用和常見的軟啟動器是可控矽軟啟動器。可控矽軟啟動原理:三相晶閘管串聯在三相電源和電機之間，利用可控矽移相控制原理改變觸發角。啟動時，電機端電壓隨著可控矽的導通角從零開始逐漸升高，這樣可以調節輸出電壓，電機轉速逐漸升高，直到滿足啟動轉矩。軟啟動器的輸出是壹個平滑的升壓過程(並可具有限流功能)，直到SCR完全導通，電機工作在額定電壓；此時旁路接觸器接通(避免電機運行過程中對電網的諧波汙染，延長可控矽壽命)，電機進入穩定運行狀態；停機時，先切斷旁路接觸器，然後逐漸減小軟啟動器中的可控矽導通角，使三相電源電壓逐漸降低，電機轉速由大逐漸降低到零，完成停機過程。可控矽軟啟動器在設計上采用電流電壓矢量傳感的動態監控技術，不改變電機原有的運行特性；利用鎖相環技術和單片機，基於壓控振蕩器鎖定三相同步信號的邏輯關系，設計了壹種可控矽觸發系統，控制輸出脈沖的相移，通過檢測電流，控制輸出電壓線性疊加到滿電壓上，從而限制啟動電流，實現電機的軟啟動。3軟啟動器的性能特點軟啟動器采用軟件控制方式平滑啟動電機，控制方式是用軟件(元件)控制力度(電)。控制結果改變了電機的啟動特性，從？努力？光滑如？軟？光滑，所以叫？軟啟動？。軟啟動分為兩種:壹種是變頻恒轉矩限流啟動；另壹種是用晶閘管調壓啟動，也稱為智能軟啟動。3.1兩種軟啟動的比較①技術性能。采用變頻調速啟動，具有良好的靜動態性能，即使在低速時也能隨意調節電機轉矩，並能恒轉矩啟動電機，啟動電流可限制在額定電流以下。使用智能軟啟動，啟動轉矩非常小，因為轉矩以二次電壓比降低。軟啟動器有電流反饋，也可以恒流啟動，即啟動過程中啟動電流保持恒定，直到電機接近同步轉速。從技術性能上考慮，變頻調速啟動適用於啟動轉矩較大的負載，壹般大於的場合，如往復式空氣壓縮機、離心分離機、帶負荷輸送機、破碎機、螺桿式或旋轉式空氣壓縮機、離心風機、離心泵、空載啟動的輸送機以及各種空載啟動的設備。②經濟。用變頻器啟動的投資成本是智能軟啟動的兩倍甚至三倍。基於以上技術性能和經濟性，後者是工礦企業較為實用的啟動方式。3.2智能軟啟動器智能軟啟動主要由三對反並聯晶閘管串聯在電源和被控電機之間，以微處理器為控制核心，在數字程序軟件的控制下自動進行整個啟動過程。智能軟起動器利用三對晶閘管的電子開關特性，起動器中的微處理器控制觸發脈沖的早晚來改變觸發延遲角，進而可以改變晶閘管的導通時間，從而最終改變施加在定子繞組上的三相電壓的大小。異步電動機定子調壓的特點是電機轉矩近似與定子電壓的二次方成正比，電機電流與定子電壓成正比。因此，電機起動轉矩和初始電流的限制可以通過控制定子電壓來實現。電機的定子電壓由晶閘管的導通角控制，因此不同的初始相角可以實現不同的端電壓，以滿足不同的負載起動特性。在電機啟動過程中，晶閘管的導通角逐漸增大，晶閘管的輸出電壓也逐漸升高。電機從零開始加速，直到晶閘管完全導通，啟動完成，實現電機的無級平滑啟動。電機的最大起動轉矩和起動電流可根據負載設定。3.3智能軟起動器的技術特點和功能3.3.1智能軟起動器的基本特點①采用微處理器全數字自動控制監控。啟動時，啟動電流以恒定的斜率平穩上升，對電網沒有沖擊電流，不會造成較大的電壓降，保證電網電壓的穩定。可根據不同負載設定啟動轉矩、電流、電壓和時間，可實現最佳的電流沖擊和轉矩控制特性，大大降低電機轉矩對負載的沖擊，滿足不同工作對象對啟動轉矩的不同要求，保護被驅動機構。(2)電動機啟動不受電網電壓波動的影響。由於晶閘管移相電路中引入了電流反饋，電機在啟動過程中保持恒定電流，啟動平穩。同時，由於起動電流設定為定值，當電網電壓上下波動時，控制電路自動增大或減小晶閘管導通角以維持原設定值，可以保護起動電流不變。有些軟起動器還采用雙電源隔離，保證控制部分不受各種強電幹擾。(3)根據工作對象的不同，電機可以選擇多種啟停方式，不同的啟動方式啟動轉矩不同。壹般選擇電機軟啟動的初始轉矩範圍。從初始扭矩開始，可以根據用戶的要求，在啟動扭矩的水平上啟動。電機的定子電壓在斜坡加速時間內無級增加，加速的斜坡時間由用戶設定。電機可自由軟停，軟停時間可調。軟停止功能大大延長了電觸點的壽命。④結構簡單，重量輕，無噪音，占地面積小。作為壹種無觸點控制，軟啟動器的使用壽命比傳統接觸器要長得多。如果使用得當，它可以使用幾十年，免維護，易於安裝，操作和使用。軟起動器平穩漸進的起動過程可以降低設備的振動和噪聲，延長電機和被驅動機械的壽命，改善工人的工作環境。⑤可選擇過流、過載、斷電等多種保護，確保設備和電機的安全。軟啟動可以為設備的監控和保護提供快速的故障診斷信息，如限流、過載、斷相、轉子失速等。保護整定值可由用戶指定，保護性能可靠。有些軟起動器還具有自動相序識別和相序保護功能。6帶標準RS-232C接口，帶通訊功能。智能軟起動器通過標準接口傳輸數據，可以集成到網絡中，實現分散控制和集中管理。其全數字設定和外控功能極大方便了用戶，性價比高。智能軟啟動器具有友好的人機界面，工作時顯示工作電壓、工作電流和最大電流，出現故障時顯示故障類別。具有便捷的外部控制接口，具有數字延時啟動控制、軟停機控制輸入、啟動延時繼電器輸出、故障繼電器輸出等多種功能。3.3.2智能軟啟動器的啟動特性①限流型:限制啟動電流，降低啟動壓降，任意調節，鍵盤設定。②電壓控制型:設定允許壓降百分比，自動測量並限制壓降，通過測量壓降自適應控制啟動電流，調試數據由微處理器自動記憶，運行時由智能程序自動監控運行。(3)轉矩控制型:控制電機起動和停止時的運行特性，保護電機和起動器不過載，保護傳動機械，清除浪湧轉矩和減小沖擊電流，控制加速轉矩在給定的區間內並根據應用要求調節電機轉矩。④轉矩控制加跳變型:如果轉矩控制的啟動時間較長，可以通過轉矩跳變來克服靜態轉矩，加快啟動周期。3.3.3智能軟啟動器停車特點①自由停機:自由斷電停機、外部故障停機、可編程自復位。②軟停:軟停(0 ~ 200 s為自由停)自行設定。傳統的電機停止方式是自由停止，即通過瞬間斷電，但很多設備如帶式輸送機、電梯等不適合突然停止，而軟停止功能正好可以滿足這個要求。晶閘管接收到軟停信號後，導通角逐漸減小，過渡到全關需要壹定的時間，即電機端電壓逐漸減小到零。停車時間可根據實際需要設定。③制動停車:0 ~ 60s自定，強制停車。