電機軟啟動器是一種用于電動機啟動的設(shè)備,它主要通過改變加在電機定子繞組上的電壓來實現(xiàn)電機的軟啟動,以下是其常見的幾種工作原理:
晶閘管調(diào)壓原理
軟啟動器內(nèi)部通常由三組反并聯(lián)的晶閘管組成,分別對應(yīng)電機的三相電源。晶閘管是一種半導體器件,具有可控導電性。在電機啟動時,軟啟動器通過控制晶閘管的觸發(fā)角,來改變晶閘管的導通時間,從而調(diào)節(jié)加在電機定子繞組上的電壓。
啟動初期,觸發(fā)角較大,晶閘管導通時間較短,電機端電壓較低,此時電機以較低的轉(zhuǎn)矩開始啟動,避免了過大的啟動電流和機械沖擊。隨著電機轉(zhuǎn)速的上升,逐漸減小觸發(fā)角,使晶閘管導通時間逐漸增加,電機端電壓逐漸升高,直到電機達到額定轉(zhuǎn)速,此時晶閘管完全導通,電機在額定電壓下運行。
電子式軟啟動原理
電子式軟啟動器采用電子電路來控制電機的啟動過程。它通常包含一個微處理器或數(shù)字信號處理器(DSP),用于實時監(jiān)測電機的運行參數(shù),如電流、電壓、轉(zhuǎn)速等。
根據(jù)預(yù)設(shè)的啟動曲線和控制算法,微處理器或 DSP 會輸出相應(yīng)的控制信號,通過驅(qū)動電路來控制晶閘管或其他功率半導體器件的導通和關(guān)斷,從而實現(xiàn)對電機電壓和電流的控制。這種控制方式可以根據(jù)不同的負載特性和啟動要求,靈活地調(diào)整啟動參數(shù),實現(xiàn)更加平滑、的軟啟動過程。
磁控式軟啟動原理
磁控式軟啟動器利用磁放大器的原理來調(diào)節(jié)電機的啟動電壓。磁放大器由鐵芯、繞組和控制電路組成。在啟動過程中,通過控制磁放大器的直流控制電流,來改變鐵芯的磁導率,從而改變磁放大器的交流阻抗。
當磁放大器的交流阻抗發(fā)生變化時,加在電機定子繞組上的電壓也會相應(yīng)改變。啟動初期,磁放大器的交流阻抗較大,電機端電壓較低,隨著啟動過程的進行,逐漸減小磁放大器的直流控制電流,使其交流阻抗逐漸減小,電機端電壓逐漸升高,終實現(xiàn)電機的軟啟動。
液阻式軟啟動原理
液阻式軟啟動器是在電機的定子回路中串入液體電阻,通過改變液體電阻的大小來實現(xiàn)電機的軟啟動。液體電阻通常由電解液和電極組成,電解液的導電性能可以通過改變其濃度或溫度來調(diào)節(jié)。
在啟動時,液體電阻處于大值,此時電機的啟動電流較小,隨著電機轉(zhuǎn)速的升高,逐漸降低液體電阻的阻值,使電機端電壓逐漸升高,從而實現(xiàn)電機的軟啟動。當電機達到額定轉(zhuǎn)速后,液阻式軟啟動器會將液體電阻短接,使電機直接接入電網(wǎng)運行。
電機軟啟動器的這些工作原理,都旨在實現(xiàn)電機的平穩(wěn)啟動,降低啟動電流和機械沖擊,保護電機和其他設(shè)備,同時也有助于提高能源利用效率,延長設(shè)備使用壽命。
軟啟動器通常具備多種啟動模式,以適應(yīng)不同負載的需求。例如:斜坡升壓軟啟動:輸出電壓隨時間成一定函數(shù)關(guān)系增加,簡單但實際應(yīng)用中較少,因為不限流會產(chǎn)生較大沖擊電流。斜坡恒流軟啟動:在起動初始階段逐漸增加電流,達到設(shè)定值后保持恒定,直至啟動完畢。這種方式適用于風機、泵類負載,是常用的啟動方式。階躍起動:在開機后短時間內(nèi)使電流迅速達到設(shè)定值,實現(xiàn)快速啟動。脈沖沖擊起動:適用于需要克服較大靜摩擦的重載場合,通過短時大電流脈沖幫助電機起動。在電機達到額定轉(zhuǎn)速后,軟啟動器自動使用旁路接觸器取代晶閘管,為電機提供額定電壓。這樣做不僅降低了晶閘管的熱損耗,延長了軟啟動器的使用壽命,還避免了電網(wǎng)受到諧波污染。此外,軟啟動器還提供軟停車功能。在停車過程中,晶閘管逐漸減小導通角,使電壓和轉(zhuǎn)速逐漸下降,終停機。這種方式避免了傳統(tǒng)瞬間停電造成的轉(zhuǎn)矩沖擊,防止了“水錘效應(yīng)”對設(shè)備的損害??傊姍C軟啟動器通過控制晶閘管的導通角,實現(xiàn)了電機的無沖擊平滑啟動和軟停車,有效保護了電機、電網(wǎng)及相關(guān)設(shè)備,延長了設(shè)備使用壽命,提高了工作效率。
軟啟動的應(yīng)用場景
工業(yè)領(lǐng)域
風機、泵類設(shè)備:風機和泵類設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛,它們通常屬于大慣性負載。采用軟啟動可以避免啟動時的大電流沖擊和機械應(yīng)力,減少設(shè)備的磨損和故障發(fā)生率,同時還能根據(jù)實際工況進行節(jié)能運行。
壓縮機:壓縮機在啟動時需要克服較大的阻力,軟啟動能夠提供足夠的啟動轉(zhuǎn)矩,使壓縮機平穩(wěn)啟動,并且可以通過調(diào)整啟動參數(shù),適應(yīng)不同的壓縮機類型和工作條件。
傳送帶:工業(yè)生產(chǎn)中的傳送帶系統(tǒng)需要確保物料的平穩(wěn)輸送。軟啟動可以使電機逐漸加速,避免傳送帶在啟動時出現(xiàn)抖動和物料滑落的現(xiàn)象,提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。
商業(yè)領(lǐng)域
中央空調(diào)系統(tǒng):中央空調(diào)的壓縮機、風機等設(shè)備功率較大,采用軟啟動可以降低啟動時對電網(wǎng)的沖擊,減少對其他用電設(shè)備的影響,同時也有助于延長設(shè)備的使用壽命,降低維護成本。
電梯:電梯作為商業(yè)建筑中重要的垂直運輸設(shè)備,對啟動的平穩(wěn)性和安全性要求很高。軟啟動能夠使電梯電機平穩(wěn)啟動和停止,為乘客提供更加舒適的乘坐體驗,同時也提高了電梯的運行可靠性和安全性。
建筑領(lǐng)域
高層建筑的給排水系統(tǒng):高層建筑的給排水泵在啟動時需要克服較高的靜水壓力,軟啟動可以提供合適的啟動轉(zhuǎn)矩,使水泵平穩(wěn)啟動,避免水錘現(xiàn)象的發(fā)生,保護管道系統(tǒng)的安全。
建筑施工設(shè)備:如混凝土攪拌機、塔吊等施工設(shè)備,在啟動時也會對電網(wǎng)和機械設(shè)備產(chǎn)生較大的沖擊。軟啟動器可以有效地解決這些問題,確保施工設(shè)備的正常運行,提高施工效率。
其他領(lǐng)域
污水處理廠:污水處理廠中的各種泵類、攪拌器等設(shè)備,采用軟啟動可以降低啟動電流,減少對電網(wǎng)的影響,同時也能適應(yīng)污水處理過程中的復雜工況,設(shè)備的穩(wěn)定運行。
礦山設(shè)備:礦山中的破碎機、輸送機等大型設(shè)備,啟動時需要較大的轉(zhuǎn)矩。軟啟動能夠滿足這些設(shè)備的啟動要求,并且可以在惡劣的工作環(huán)境下可靠運行,提高礦山生產(chǎn)的安全性和效率。
旁路接觸器與軟停車
一旦電機達到額定轉(zhuǎn)速,湘創(chuàng)軟啟動器將自動啟用旁路接觸器,替代晶閘管為電機提供額定電壓。這一設(shè)計不僅降低了晶閘管的熱損耗,延長設(shè)備使用壽命,同時避免了電網(wǎng)受到諧波污染。此外,軟啟動器還具備軟停車功能。在停車過程中,晶閘管的導通角逐漸減小,使電壓與轉(zhuǎn)速逐步降低,終平穩(wěn)停機。這有效防止了傳統(tǒng)瞬間停電造成的轉(zhuǎn)矩沖擊,以及 “水錘效應(yīng)” 對設(shè)備的損害。
軟起動器(軟啟動器)是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置,國外稱為SoftStarter。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)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(zhuǎn)數(shù)時,啟動過程結(jié)束,軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管,為電動機正常運轉(zhuǎn)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(wǎng)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(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零,避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。
軟啟動器為滿足不同負載特性和應(yīng)用場景的需求,設(shè)置了多種啟動模式,以下為你詳細介紹常見的啟動模式:
斜坡升壓啟動模式
原理:在這種啟動模式下,軟啟動器控制晶閘管的導通角從初始值開始,按照預(yù)先設(shè)定的斜率線性增大,使電機的輸入電壓從零開始逐漸上升,直到達到額定電壓。電壓上升的過程就像一個斜坡,因此被稱為斜坡升壓啟動。
特點及適用場景:啟動過程較為平穩(wěn),對電網(wǎng)和設(shè)備的沖擊較小。適用于對啟動平穩(wěn)性要求較高、負載較輕且慣性不大的場合,如小型風機、水泵等設(shè)備的啟動。
斜坡恒流啟動模式
原理:啟動時,軟啟動器先將電機的電流迅速提升到用戶預(yù)先設(shè)定的恒流值,并保持該電流恒定。隨著電機轉(zhuǎn)速的逐漸上升,根據(jù)負載的變化自動調(diào)整晶閘管的導通角,以維持電流不變。當電機轉(zhuǎn)速達到一定程度后,再逐漸升高電壓,使電機加速到額定轉(zhuǎn)速。
特點及適用場景:可以有效地限制啟動電流,避免過大的電流對電網(wǎng)和設(shè)備造成沖擊。適用于負載較重、啟動轉(zhuǎn)矩要求較高的場合,如壓縮機、破碎機等設(shè)備的啟動。
階躍啟動模式
原理:在啟動瞬間,軟啟動器會立即施加一個較高的初始電壓(階躍電壓),使電機能夠迅速克服靜摩擦力,快速啟動。然后,再按照預(yù)設(shè)的曲線逐漸升高電壓,使電機加速到額定轉(zhuǎn)速。
特點及適用場景:能夠在短時間內(nèi)使電機獲得較大的啟動轉(zhuǎn)矩,縮短啟動時間。適用于需要快速啟動的負載,如輸送帶、攪拌機等設(shè)備的啟動。
電壓控制啟動模式
原理:用戶可以直接設(shè)定電機啟動時的初始電壓和終電壓,軟啟動器根據(jù)設(shè)定值控制晶閘管的導通角,使電機的輸入電壓在啟動過程中從初始電壓逐漸上升到終電壓。
特點及適用場景:這種模式具有較大的靈活性,用戶可以根據(jù)實際負載情況地控制電機的啟動電壓,適用于各種不同負載特性的場合。
電流控制啟動模式
原理:用戶設(shè)定電機啟動時的大電流值,軟啟動器在啟動過程中實時監(jiān)測電機的電流,并通過調(diào)節(jié)晶閘管的導通角將電流限制在設(shè)定值以內(nèi)。當電機轉(zhuǎn)速上升后,電流會隨著負載的變化而自動調(diào)整,但始終不會超過設(shè)定的大值。
特點及適用場景:主要用于對啟動電流有嚴格限制的場合,能夠確保電機在啟動過程中不會因電流過大而對電網(wǎng)和設(shè)備造成損害。