软启动器在1.5 M热锯控制的应用

2011-04-12董武创

科学之友 2011年8期

董武创

（西宁特钢集团有限公司，青海西宁 810005）

西宁特钢一轧1.5M热锯电机型号是JS126－4 225 kW，以前是以电阻的降压起动，通过时间设定短接电阻，达到电机以全电压运行的目的。因该控制故障率高，电机烧损频繁，起动时会造成电网电压不稳定，为此，在设备改造中采用丹佛斯MCD3000软起动器的起动方案，替代原有的降压起动，很好的克服了原有设备的缺点。

1 软启动器技术性能分析

1.1 变频调速起动

VVVF变频器是Variable Voltage and Variable Frequency的缩写，意为改变电压和频率。它的基本结构见图1。

图1 基本结构

它的工作原理是根据电动机起动或工作时的实际需要适当的改变输入电源的电压和频率，使电动机实现降压起动或调速运行。适用于启动转矩较大的负载。

1.2 晶闸管软启动器

软启动器是一种集电动机软启动、软停止和多种保护功能于一体的电动机控制装置，英文名称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路。软起动器分五种控制：①限流起动，其为限制电动机起动电流，主要用在轻载起动的负载，降低起动压降。②斜坡电压起动，起动电压由小到大成斜坡线性上升，它将传统的降压启动从有级变成了无级，主要用在重载起动。③转矩控制起动，用于重载起动，它使电动机的起动转矩由小到大线性上升，其优点是起动平滑柔性好，同时降低电动机起动时对电网的冲击，是最优的重载起动方式。④转矩加突跳控制起动，与转矩控制起动相仿，也用在重载起动，不同的是在起动瞬间用突跳转矩克服电动机静转矩，然后转矩平滑上升，缩短启动时间，但是突跳会给电网发送尖脉冲，干扰其它负荷，使用时要特别注意。⑤电压控制起动，用在轻载起动场合，在保证电压降下发挥电动机的最大起动转矩，尽可能的缩短起动时间，是最优的轻载起动方式。1.5 M热锯电机属于轻载起动，所以选择限流起动方式，降低起动压降，降低电动机起动电流。

1.3 经济性

采用变频器调速起动比晶闸管智能软起动器的投资费用高两到三倍，根据单位的实际情况，从现设备的电控改造需要及经济看，比较适合晶闸管智能软起动器。最后决定采用晶闸管智能软起动器为电压控制的起动型的软起动设备。

2 晶闸管软起动器

2.1 晶闸管软起动器工作原理

晶闸管软起动器控制原理图见图 2，它采用三相平衡调压式主回路，将三对反并联的大功率晶闸管串接在电动机的三相电路上，通过限制电流大小及起动时间，以达到实现电动机软起动的目的，当电动机起动完成达到较高转速后，闭合三相旁路接触器 KM，短接晶闸管，使电动机直接投入电网运行，以避免晶闸管元件的持续损耗。从图2可以看出，主回路晶闸管电子限流装置，由VT1~VT6组成，另外，利用2个电流互感器来完成三相定子电流检测，通过与设定比较、判断得出：当起动时间超过设定值时，起动停止，需要将起动电流调高，再进行起动。

图2 晶闸管软起动器工作原理

若三相启动电流不平衡，通过设定延时后，电流不平衡一直存在，则停止起动。另外该软起动器还提供软停车功能即直流制动的功能。软起动器可减少电动机直接启动或降压启动引起的电网压降，使之不影响其它共网电气设备运行，可减少电动机冲击电流，冲击电流会造成电动机局部温升过大，降低电动机使用寿命；可减少电动机起动带来的机械冲击力，冲击力会加速传动机械磨损；可减少电磁干扰，冲击电流会以电磁波的形式干扰电气仪表的正常运行。

2.2 晶闸管软起动器的选用

因1.5M热锯转动惯量大，所以需要选择恒流型软启动器，以适应较大的起动转矩，所以选用丹佛斯MCD3000软起动器。丹佛斯 MCD3000软起动器采取全电压起动，即在起动过程中保护起动电流不变（图3），直到电动机接近同步转速后，通过时间控制将旁路接触器吸合，同时维持电子系统保护（当旁路时）。此方案的特点是降低晶闸管的热损耗，提高其工作效率又使电网避免了谐波污染。