摘 要：介紹了三相鼠籠型異步電動(dòng)機常用的幾種啟動(dòng)方式及其優(yōu)缺點(diǎn)，著(zhù)重介紹了施耐德ATS46軟啟動(dòng)器的特點(diǎn)及在1＃連鑄泵站中的應用。

　　關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)器；轉矩控制；鼠籠型異步電動(dòng)機

　　1 前言

　　作為應用最廣泛的拖動(dòng)設備，鼠籠型三相異步電動(dòng)機在直接啟動(dòng)時(shí)會(huì )產(chǎn)生較高的啟動(dòng)轉矩，從而引起電網(wǎng)較大的電壓降、損壞機械設備、還會(huì )降低電機的壽命。必須采取措施采用降壓?jiǎn)?dòng)。

　　2 鼠籠型異步電動(dòng)機啟動(dòng)方式比較

　　對于降壓?jiǎn)?dòng)一般有以下幾種常用方式：“Y一△”降壓?jiǎn)?dòng)、自耦降壓?jiǎn)?dòng)、磁控式軟啟動(dòng)、電子式軟啟動(dòng)。

　　“Y一△”啟動(dòng)裝置需6根出線(xiàn)，而且故障率太高。元器件維修費也高，切換時(shí)會(huì )出現較高的電流轉矩峰值。所以?xún)H適用于空載或低阻性轉矩啟動(dòng)。自耦降壓?jiǎn)?dòng)其體積大且故障率高，是笨重復雜的設備，啟動(dòng)時(shí)會(huì )出現大的電壓降和高電流峰值，存在二次大的沖擊電流，維護工作量大，一般不能頻繁啟動(dòng)。

　　磁控式軟啟動(dòng)器利用控磁調壓原理，對電動(dòng)機進(jìn)行軟啟動(dòng)。在啟動(dòng)過(guò)程中電壓無(wú)級平滑地從初始值上升到全壓，使電動(dòng)機在啟動(dòng)過(guò)程中有一個(gè)電壓勻速增加的過(guò)程。其結構簡(jiǎn)單、性能可靠、過(guò)載能力強、無(wú)二次沖擊電流。但它在啟動(dòng)時(shí)仍存在一次沖擊電流，且不可調，適用負載能力一般。一般不能頻繁啟動(dòng)，整機體積較大。

　　電子式軟啟動(dòng)器可以限制啟動(dòng)期間的壓降，沒(méi)有沖擊轉矩和電流，力矩勻速平滑上升，能保護傳動(dòng)機械、設備和人員，節省能源。啟動(dòng)電流可視負載輕重調整。這種軟啟動(dòng)器體積小、故障率與維修費較低，是實(shí)際應用中的首選。

　　這種軟啟動(dòng)器一般都采用大功率晶閘管作為主回路的開(kāi)關(guān)元件，通過(guò)控制它的導通角進(jìn)行智能化控制，它既能保證電動(dòng)機在負載要求的啟動(dòng)特性下平滑啟動(dòng)，又能降低對電網(wǎng)的沖擊。除各種啟動(dòng)方式外，還有一些可選功能，如軟停車(chē)、泵控制、預置慢速、智能制動(dòng)、準確停車(chē)、低速制動(dòng)等。同時(shí)還能實(shí)現直接計算機通信控制。

　　3 軟啟動(dòng)器工作原理

　　軟啟動(dòng)器由串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路構成?？刂凭чl管組的導通角，調節施加在電機上的電壓，以實(shí)現軟啟動(dòng)和軟停止的功能。其工作原理如圖1。

　　幾種軟啟動(dòng)方式比較：

　　3．1 電壓斜坡啟動(dòng)

　　電壓斜坡軟啟動(dòng)器從零開(kāi)始以線(xiàn)性斜坡增加電機端電壓，直至額定電壓。它是將傳統的有級降壓為無(wú)級，啟動(dòng)時(shí)間可調。這種啟動(dòng)方式缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉矩較小，轉矩特性呈拋物線(xiàn)上升對拖動(dòng)系統不利，且當電壓斜坡升至額定電壓時(shí)，如果電機仍未達到額定轉速，電機將以全電壓提供啟動(dòng)電流直至達到額定轉速。見(jiàn)圖1、圖2。

　　3．2 電流限幅啟動(dòng)

　　當使用電流限幅啟動(dòng)時(shí)，電機端電壓基本保持為常數，用在輕載啟動(dòng)的負載。采用純限流技術(shù)時(shí)，電機加速性能基本上與機電式降壓?jiǎn)?dòng)器一樣。實(shí)際應用中，常把電壓斜坡和電流限幅結合在一起使用。當啟動(dòng)電流小于電流限幅值時(shí)，電機電壓為線(xiàn)性斜坡電壓，當電流值達到限幅值時(shí)，軟啟動(dòng)器將調節斜坡電壓，維持電流限幅值。從這兩種啟動(dòng)方式的特性來(lái)看，雖然電壓斜坡或電流限幅技術(shù)減小了沖擊電流和力矩，但電機啟動(dòng)性能仍取決于電機特性，而非實(shí)際負載需求。對于重型負載來(lái)說(shuō)，并不能真正減小沖擊電流。

　　3．3 轉矩控制啟動(dòng)

　　轉矩控制啟動(dòng)用在重載啟動(dòng) ，它是將電動(dòng)機的啟動(dòng)轉矩由小到大線(xiàn)性上升，它的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)平滑，柔性好，對拖動(dòng)系統有更好的保護，它的目的是保護拖動(dòng)系統，延長(cháng)拖動(dòng)系統的使用壽命。同時(shí)降低電機起動(dòng)時(shí)對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動(dòng)方式。

　　4 軟啟動(dòng)器的選用

　　4．1 選型：根據負載性質(zhì)選擇。

　　4．2 選規格：根據電動(dòng)機的標稱(chēng)功率、電流Q負載性質(zhì)選擇啟動(dòng)器，一般軟啟動(dòng)器容量稍大于電動(dòng)機工作電流即可，還要考慮保護功能是否完備，如過(guò)電流保護、過(guò)壓保護、單項接地保護、上下口斷相保護、三相不平衡保護、相位顛倒保護等。

　　5 施耐德A1 tistart46軟啟動(dòng)器的特點(diǎn)

　　施耐德Ahistart46軟啟動(dòng)器（17一l200A）啟動(dòng)時(shí)采用施耐德專(zhuān)利技術(shù)的轉矩控制。轉矩斜坡上升更快速，損耗更低。具有電動(dòng)機和軟啟動(dòng)器綜合熱保護功能，能全時(shí)連續檢測電機電流，提供電機最可靠和完整的保護，此保護功能在啟動(dòng)結束旁路后仍能起作用，這是其他任何軟啟動(dòng)器都不具備的。

　　施耐德A1 tistart46軟啟動(dòng)器是一種新型的力矩控制軟啟動(dòng)裝置，它在保持加速力矩的同時(shí)，實(shí)時(shí)計算定子和轉子的功率。在整個(gè)加速周期內連續計算電機功率因數和定子損耗，通過(guò)檢測電壓和電流來(lái)計算功率因數，并在扣除定子損耗后，得到實(shí)際的轉子功率和電機力矩。以往的軟啟動(dòng)技術(shù)需要測速反饋信號來(lái)反映電機的實(shí)際速度，以獲得線(xiàn)性的速度斜坡。

　　ATS力矩控制的優(yōu)點(diǎn)主要有：

　　· 線(xiàn)性速度斜坡與電機負載無(wú)關(guān)

　　· 控制功率因數，減少電流沖擊

　　· 標準力矩斜坡，適用于變負載力矩控制

　　· 恒力矩加速曲線(xiàn)

　　· 通過(guò)鍵盤(pán)讀取電動(dòng)機的力矩值，與實(shí)際應用配合很方便

　　· 可在力矩負載點(diǎn)施加減速斜坡，獲得最大的線(xiàn)性減速斜坡

　　· 不需要反饋裝置，實(shí)現最佳控制。

　　6 ATS46軟啟動(dòng)器的應用

　　ATS46軟啟動(dòng)器在水泵、風(fēng)機、壓縮機等不需要調速的場(chǎng)合應用比較廣泛。特殊鋼廠(chǎng)1＃連鑄機泵站就首次成功采用了ATS46軟啟動(dòng)器。l＃連鑄泵站有兩臺220kW凈環(huán)泵及兩臺110kW濁環(huán)泵，均為一用一備，但不排除兩臺泵同時(shí)運行的可能。設計采用了一拖二方式，即一臺軟起帶兩臺水泵，可依次起動(dòng)兩臺水泵。軟啟動(dòng)結束后，用旁路接觸器斷開(kāi)軟啟動(dòng)器，可避免功率元件長(cháng)時(shí)間工作發(fā)熱。當一臺水泵因故障停機時(shí)，可自動(dòng)開(kāi)啟備用水泵，保證正常供水。

　　由于A(yíng)TS46系列軟啟動(dòng)器提供了過(guò)電流保護，過(guò)電壓保護，單項接地保護，上下口斷相保護，三相不平衡保護，相位顛倒保護等完備的保護措施并且具有故障自診斷功能，通過(guò)操作面板上的液晶顯示屏可以顯示功率因數、電動(dòng)機溫度、負載狀態(tài)、電動(dòng)機電流等參數，還可以顯示運行故障代碼，為故障的排除提供了極大的方便。為實(shí)現集中／機旁控制及配合電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)閉，控制上采用了Momentumn系列PLC，避免了控制回路繁雜的接線(xiàn)，提高了設備運行的可靠性。2002年4月投入至今，該啟動(dòng)器運行情況良好。

　　7 結束語(yǔ)

　　傳統降壓起動(dòng)方式由于其自身缺點(diǎn)已逐漸被新型電子式軟啟動(dòng)器替代。在軟啟動(dòng)器中，又以轉矩控制技術(shù)最為先進(jìn)。ATS系列軟啟動(dòng)器是一種特殊的力矩控制系統，其主要功率元件與其他軟起并無(wú)區別，差別在于控制算法，它改善了交流感應電動(dòng)機的啟動(dòng)性能，是其他降壓起動(dòng)方式無(wú)法比擬的。它的使用為今后的智能控制集成打下了良好的基礎。