VFS型高压软起动器在100MN自由锻压机中的应用

李显通

（宝鸡市宝钛集团有限公司锻造厂，陕西 宝鸡 721014）

一、VFS型有级变频无级调压软起动器的特点

VFS型有级变频无级调压软起动器通过控制晶闸管来实现有级变频无级调压的功能。它可以输出1/4fe、1/2fe、1fe（fe=50Hz或60Hz）三种频率，实现电机由“0转速到1/4全转速”，“1/4转速到1/2全转速”， “1/2全转速到2全转速”的三级变频软起动，具有小起动电流、大起动力矩的良好起动特性，可以实现电机在较大负载转矩、较小起动电流条件下实现平稳启动。

二、VFS型有级变频无级调压软起动器的现场应用：

1 主回路：根据100MN自由锻压机实际情况的要求，现场采用的是一台软起动对应一台电机的一对一的接线方式。如图1：

2 VFS型有级变频无级调压软起动器起动方式：VFS软起动器可以提供四条起动曲线（即起动方式）：（1）三（二）级变频起动:它采用限流起动，同时起动频率可以调整，可以实现二级变频起动（12.5Hz，50Hz）或者三级变频起动（12.5Hz，25Hz，50Hz）.这种起动有起动电流较小，输出起动转矩很大的良好起动特性。（2）电流限流起动：这种起动方式只有电流限流起动，电机在起动过程时输出立即达到电流限流的最大值。（3）电压斜坡软起动：在可设定的起动时间内，将电机的端子电压从某一个可设定的起动电压升高到电源电压，起动电压最终要达到一个足够的输出电压来产生足够的电流和输出转矩。这个方法常用于负载转矩多变和需要不同的起动转矩的情况。（4）电压斜坡加电流限流：和电压斜坡类似，只是加上一个可调的最大输出电流限流。初始电压设定为电机刚好能带动负载转动时的值，然后电压逐渐的平滑上升，在限定的起动时间和电机起动电流范围内，使电机平滑全速运转。电压逐渐的上升到达到最大限流值，电压就会保持在这一电压值直到电机加速到全速运行。100MN自由锻压机高压异步电动机参数为6kV/450kW，其额定电流为53.9A。根据现场负载的特性，我们采用的是第一种三（二）级变频起动，采用二级变频起动，同时启动电流限制为额定电流的3倍，启动电流约为150A左右。

图1

3 现场控制回路：如图2所示：锻压机设备自带PLC为西门子S7-300型。在锻压机起动一台电机过程中，在锻压机触摸屏上操控启动，PLC给定高压软起器启动信号。为了保证启动信号不受干扰，PLC给定的起动信号为两个高电平信号。当PLC两个输出点同时为高电平时，高压软起动器接受启动命令给高压开关柜合闸信号，高压开关柜合闸完毕后返回软起动器合闸完毕信号。软起动器开始软起动电机，软起动器起动完毕将主电源转换切为旁路KM1后，给PLC返回运行信号。如果起动过程中，出现故障，返回PLC故障信号，并停止软起动。当PLC两个输出点同时或一个为低电平时，电机停止运行。 VFS高压软起动器不仅能提供过载保护、过流保护等电机运行保护，还可以提供各种操作故障状态下的保护，如输入/输出缺相保护，晶闸管短路及失压、短路等保护。当保护动作时会给系统PLC输出故障信号，同时在软起动柜液晶屏显示故障信息，减少了故障的查找与检修时间。

图2

4 由于VFS型软起动器需单独提供交流220V控制电源，而交流220V电源取自低压配电柜，当变压器低压配电柜出现问题时，软起动柜会失去控制电源，软启动器不能正常启动和运行。为了保证系统正常工作，高压控制配备的直流屏是采用的双路电源供电且能单独提供交流220V，可以从直流屏引入交流220V电源，保证了设备可靠的运行。

5 由于本系统是设备自带PLC给软起动器启动命令，软启动器得到启动命令后，给高压断路器合闸命令高压断路器才合闸，平时高压断路器在断开位置。同时在高压开关柜综保上设置了就地闭锁，高压开关柜在就地位置不能人为操作合闸。这样就保证了软启动器上端在设备开启时才带电，同时在设备检修时不会发生误操作，保证了设备和人身安全。

6 起动限制时间是被起动电机从零转速到额定转速所需要的时间，对于中小功率型VFS此参数一般设定为30s，大功率型此参数一般设定为60s。如果启动时间超过设定时间，则VFS系统会报警，停止对电机的启动。起动间隔时间是VFS起动完成后，再次进行启动的间隔时间。一般间隔为30分钟，这两个参数必须设置。电机的长期和频繁起动会使电机线圈发热，严重时会烧毁电动机，同时缩短软起动器的寿命。

[1]张燕宾. 变频器应用教程[M].北京:机械工程出版社，2007.

[2]刘华波，等.西门子S7-300/400PLC编程与应用[Z].