軟啟動的必然性

        在工程中最常用的就是三相異步電機，由于其電機啟動特性，這些電動機直接連接供電系統(tǒng)啟動（硬啟動），將會產生高達電機額定電流5～7倍的浪涌（沖擊）電流，使得供電系統(tǒng)和串聯(lián)的開關設備過載。另一方面，直接啟動也會產生較高的峰值轉矩。這種沖擊不但會對驅動電動機產生沖擊，而且也會使機械裝置受損，還會影響接在同一電網上的其他電氣設備正常工作。

        鼠籠型異步電動機電子軟啟動器的誕生解決了這個問題。它既能改變電動機的啟動特性保護拖動系統(tǒng)，更能保證電動機可靠啟動，又能降低啟動沖擊。因此，隨著電力電子技術的快速發(fā)展，智能型軟啟動器將會得到更廣泛的應用。

軟啟動器的工作原理

         軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉速時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額 定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉速逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。

    ▲軟啟動器的典型控制圖

        ▲軟啟動器接線圖

直接啟動的危害性

（1）引起電網電壓波動

交流電動機在全壓直接起動時，起動電流會達到額定電流的4~7倍，當電機的容量相對較大時，該起動電流會引起電網電壓的急劇下降，影響同電網其它設備的正常運行。

軟啟動時，起動電流一般為額定電流的2~3倍，電網電壓波動率一般在10%以內，對其它設備的影響非常小。

（2）對電網的影響

對電網的影響主要表現(xiàn)在兩個方面：

1）超大型電機直接起動的大電流對電網的沖擊幾乎類似于三相短路對電網的沖擊，常常會引發(fā)功率振蕩，使電網失去穩(wěn)定。

2）起動電流中含有大量的高次諧波，會與電網電路參數引起高頻諧振，造成繼電保護誤動作、自動控制失靈等故障。

軟起動時起動電流大幅度降低，以上影響可完全免除。

（3）傷害電機絕緣

1）大電流產生的焦耳熱反復作用于導線外絕緣，使絕緣加速老化、壽命降低。

2）大電流產生的機械力使導線相互摩擦，降低絕緣壽命。

3）高壓開關合閘時觸頭的抖動現(xiàn)象會在電機定子繞組上產生操作過電壓，有時會達到外加電壓的5倍以上，這樣高的過電壓會對電機絕緣造成極大傷害。

軟起動時，最大電流降低一半左右，瞬間發(fā)熱量僅為直起的1/4左右，絕緣壽命會大大延長；軟起時電機端電壓可以從零起調，可完全免除過電壓傷害。

（4）電動力對電機的傷害

大電流在電機定子線圈和轉子鼠籠條上產生很大的沖擊力，會造成夾緊松動、線圈變形、鼠籠條斷裂等故障。

軟起動時，由于最大電流小，則沖擊力大大減輕。

（5）對機械設備的傷害

全壓直接起動時的起動轉矩大約為額定轉矩的2倍，這么大的力矩突然加在靜止的機械設備上，會加速齒輪磨損甚至打齒、加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風葉疲勞甚至折斷風葉等等。

軟起動的轉矩不會超過額定轉矩，上述弊端可以完全克服。

軟啟動的特點

1）無沖擊電流。軟啟動器在啟動電機時，通過逐漸增大晶閘管導通角，使電機啟動電流從零線性上升至設定值。

2）恒流啟動。軟啟動器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機在啟動過程中保持恒流，確保電機平穩(wěn)啟動。

3）根據負載情況及電網繼電保護特性選擇，可自由地從無級調整至很佳的啟動電流。

4）降低電機啟動電流，降低配電容量，避免增容投資。

5）降低啟動機械應力，延長電動機及相關設備的使用壽命。

6）啟動參數可按負載調整，以達到很佳啟動效果。

7）多種啟動模式及保護功能，易于改善工藝，保護設備。

8）特有外控端子，可方便實現(xiàn)異地控制或自動控制。

9）全數字開放式用戶操作顯示鍵盤，操作設置靈活簡便。

10）高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，性能可靠。

11）大電流無觸點交流開關無級調壓，調壓范圍寬，過載能力強。

軟啟動的啟動方式

（1）限流啟動

  顧名思義是限制電動機的啟動電流，它主要是用在輕載啟動的負載降低啟動壓降，在啟動時難以知道啟動壓降，不能充分利用壓降空間，損失啟動力矩，對電動機不利。

（2）斜坡電壓啟動

  電壓由小到大斜坡線性上升，這種啟動方式是在電動機啟動的初始階段啟動電壓逐漸增加，當電壓達到預先設定的值后保持恒定，直至啟動完畢。這種啟動方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數關系增加。其缺點是，由于不限流，在電機啟動過程中，有時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網影響較大，實際很少應用。

（3）轉矩控制啟動

  將電動機的啟動轉矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點是啟動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命。同時降低電機啟動時對電網的沖擊，是很優(yōu)的重載啟動方式，缺點是啟動時間較長。

（4）轉矩加突跳控制啟動

與轉矩控制啟動相仿也是用在重載啟動。不同的是在啟動的瞬間用突跳轉矩克服電機靜轉矩，然后轉矩平滑上升，干擾其他負荷，應用時要特別注意。

（5）電壓控制啟動

用在輕載啟動的場合，在保證啟動壓降下發(fā)揮電動機的最大啟動轉矩，盡可能地縮短啟動時間，是很優(yōu)的輕載軟啟動方式。

軟啟動具有的保護

1）外部故障輸入保護。瞬停端子用于外加專用保護裝置，如熱繼電器等。

2）失壓保護。軟啟動器斷電且又來電后，無論控制端子處于何種位置，均不會自行啟動，以免造成傷害事故。

3）啟動時間過長保護。由于軟啟動器參數設置不當或其他原因造成長時間啟動不成功軟啟動器會自行保護。

4）軟啟動器過熱保護。溫度升至80±5℃時保護動作，動作時間＜0.1秒；當溫度降至55℃，過熱保護解除。

5）輸入缺相保護。滯后時間＜3秒。

6）輸出缺相保護。滯后時間＜3秒。

7）三相不平衡保護。滯后時間＜3秒，以各相電流偏差大于50%±10%為基準。

8）啟動過電流保護。啟動時持續(xù)大于電機額定工作電流5倍時保護動作。

9）運行過載保護。以電機額定工作電流為基準作反時限熱保護。

10）電源電壓過低保護。滯后時間：當電源電壓低于極限值50%時，保護動作，時間＜0.5秒，否則低于設定值時保護動作，時間＜3秒。

11）電源電壓過高保護。當電源電壓高于極限值130%時，保護動作，時間＜0.5秒，否則高于設定值時保護動作，時間＜3秒。

12）負載短路保護。滯后時間：＜0.1秒，短路電流為軟啟動標稱電機電流額定值10倍以上。

軟啟動器常見故障處理措施

（1）上電后不顯示

1）檢查控制電源是否接入。

2）檢查顯示屏連接線是否插緊。

3）檢查控制板有沒有問題。

（2）報缺相故障

1）啟動方式采用帶電方式時，操作順序有誤。正確操作順序應為先送主電源，后送控制電源。

2）電源缺相或者三相電未上，軟啟動器保護動作（檢查電源）。

3）軟啟動器的輸出端未接負載。

4）控制板有問題。

（3）啟動完畢旁路接觸器不吸合

1）在啟動過程中，保護裝置因整定偏小出現(xiàn)誤動作（將保護裝置重新整定即可）。

2）在調試時，軟啟動器的參數設置不合理（主要針對的是55kW以下的軟啟動器，對軟啟動器的參數重新設置）。

3）控制線路接觸不良（檢查控制線路）。

4）接觸器有問題不能正常吸合。

5）控制板問題。

（4）空氣開關跳閘

1）空氣開關長延時的整定值過小或是空氣開關選型和電機不配（空氣開關的參數適量放大或空氣開關重新選型）。

2）軟啟動器的起始電壓參數設置過高或啟動時間過長（根據負載情況將起始電壓適當調小或者啟動時間適當縮短）。

3）在啟動過程中因電網電壓波動比較大，易引起軟啟動器發(fā)出錯誤指令，出現(xiàn)提前旁路現(xiàn)象（建議用戶不要同時啟動大功率的電機）。

4）啟動時滿負載啟動（啟動時盡量減輕負載）。

5）軟啟動額定電流設置有問題。

（5）軟啟動器啟動時報故障

1）電機缺相（檢查電機和外圍電路）。

2）軟啟動器內主元件可控硅短路。

3）濾波板擊穿短路。

4）控制板問題。

（6）啟動超時

1）參數設置不合理（重新整定參數，起始電壓適當升高，時間適當加長）。

2）啟動時滿負載啟動（啟動時盡量減輕負載）。

3）機械故障。

4）控制板問題。

（7）啟動過程電流不穩(wěn)定

1）電流表指示不準確或與互感器不匹配。

2）電網電壓不穩(wěn)定，波動比較大，引起軟啟動器誤動作。

3）軟啟動器參數設置不合理。

（8）軟啟動器重復啟動

1）在啟動過程中外圍保護元件動作，接觸器不能吸合，導致軟啟動器出現(xiàn)重復啟動（檢查外圍元件和線路）。

2）中間繼電器有問題不能正常吸合。

3）控制板問題。

（9）短路

1）檢查電機聯(lián)線和電機是否損壞。

2）過電流將軟啟動器擊穿（檢查軟啟動器功率是否與電機的功率相匹配，電機是否是帶載啟動）。

3）軟啟動器的散熱風扇損壞（更換風扇）。

4）啟動頻繁，高溫將可控硅損壞（控制啟動次數）。

5）濾波板損壞（更換損壞元件）。

（10）啟動時過電流

1）檢查負載或電機的機械部件是否正常。

2）檢查電機是否短路。

3）檢查軟啟動的電流參數和功率是否正確。

（11）三相不平衡

1）檢查輸入三相電源是否異常。

2）檢查電機負載端是否異常。

3）軟啟動器可控硅擊穿短路。

4）控制板有問題。

（文章綜合自網絡，版權歸原作者）