软启动在间接冷却水系统的应用

2016-07-29李庆华河南安彩高科股份有限公司河南安阳455000

安阳工学院学报 2016年4期

关键词：变频器继电器转矩

李庆华，关巍（河南安彩高科股份有限公司，河南安阳455000）

软启动在间接冷却水系统的应用

李庆华，关巍
（河南安彩高科股份有限公司，河南安阳455000）

摘要：对施耐德软启动器做了介绍，并以施耐德Altistart48型软启动器为例，浅谈软启动器在间接冷却水泵系统的应用。

关键词：异步电动机；软起动，Alstart48软启动器

D01：10.19329/j.cnki.1673-2928.2016.04.009

前言

某工厂的间接冷却水系统采用以下方式：间接水自保安水塔到地下管网进入厂房，形成厂房内网状管网对池炉、成型、加工车间设备冷却后，回到地下水池内，由水泵将高温水，泵回水处理车间冷却塔进行冷却，再由水泵将水打入保安水塔。

针对该系统使用水泵多、功率大且启动频繁，经常导致是由以下几种情况：

1）由于大部分电机采用直接起动方式，除了造成对电网及拖动系统的冲击和事故之外，8～10倍的起动电流造成巨大的能量损耗。

2）在进行电动机容量选配时，往往片面追求大的安全余量，且层层加码，结果使电动机容量过大，造成“大马拉小车”的现象，导致电动机偏离最佳工况点，运行效率和功率因数降低。

3）从电动机拖动的生产机械自身的运行经济性考虑，往往要求电力拖动系统具有变压、变速调节能力，若用定速定压拖动，势必造成大量的额外电能损失。

4）采用的启动是星三角启动，耗费功率大而且由于启动频繁对接触器的损坏也增加。

由于工厂生产的不断更新和发展，对水泵电动机的起动性能提出了越来越高的要求，归纳起来有以下几个方面：

1）求电动机有足够大的，并且能平稳提升的起动转矩和符合要求的机械特性曲线；

2）尽可能小的起动电流；

3）起动设备尽可能简单、经济、可靠；起动操作方便；

4）起动过程中的功率消耗应尽可能地少。

1何谓软起动

所谓“软起动”，实际上就是按照预先设定的控制模式进行的降压起动过程。目前的软起动器一般有以下几种起动方式：

1）限流软起动：限流起动顾名思义就是在电动机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值（Im）的软起动方式。主要用在轻载起动的负载的降压起动，其输出电压从零开始迅速增长，直到其输出电流达到预先设定的电流限值Im，然后在保持输出电流I，这种起动方式的优点是起动电流小，且可按需要调整，（起动电流的限值Im必须根据电动机的起动转矩来设定，Im设置过小，将会使起动失败或烧毁电机。）对电网电压影响小。其缺点是在起动时难以知道起动压降，不能充分利用压降空间，损失起动转矩，起动时间相对较长。

2）转矩控制起动：主要用在重载起动，它是按电动机的起动转矩线性上升的规律控制输出电压，它的优点是起动平滑、柔性好，对拖动系统有利，同时减少对电网的冲击，是最优的重载起动方式。它的缺点是起动时间较长。

3）转矩加突跳控制起动与转矩控制起动一样也是用在重载起动的场合。所不同的是在起动的瞬间用突跳转矩，克服拖动系统的静转矩，然后转矩平滑上升，可缩短起动时间。但是，突跳会给电网发送尖脉冲，干扰其他负荷，使用时应特别注意。

4）电压控制起动是用在轻载起动的场合，在保证起动压降的前提下使电动机获得最大的起动转矩，尽可能地缩短起动时间，是最优的轻载软起动方式。

2由星三角型改为软启动器实例

现在以施耐德Altistart48型软启动器为例，介绍一下该软启动器在间接冷却水系统的应用。

在原有的星三角型接线回路下，先拆除原有的接触器，安装软启动器。Altistart48型软启动器的控制端子的出厂配置如图1：

图1　Altistart48型软启动器的控制端子的配置图

其软启动器与电机连接到电机三角形绕组图如图2所示：

图2　软启动器与电机连接的连接

ATS48的应用接线有多种，最普遍的两种接线图如图3、图4所示。

这种连线图是带有进线接触器、自由停车的普通型。它适用于小功率（30kW以下电机）控制。

图4种是带有进线接触器、旁路、自由停车或可控停车的接线图。

3软启动器的故障以及处理方法

3.1起动器不启动，无故障显示

无显示：检查控制电源CL1/CL2上是否有电源。

检查显示的代码是否与起动器正常状态对应。检查是否有RUN/STOP命令。

3.2不能被复位的故障

当此类故障出现时，起动器锁定，电机转为自由停车模式。

故障迹象：起动结束继电器R2断开；继电器R1断开（在起动器锁定之后）。显示屏上故障代码闪烁。故障码表的故障原因及处理方法如表1所示。

图3　常用接线方案一

图4　常用接线方案二

3.3故障原因一消失即可被复位的故障

当此类故障出现时，起动器锁定，电机转为自由停车模式。

故障现象：起动结束继电器R2断开；仅当作为隔离继电器时继电器R1断开；只要故障存在，显示屏上就一直有故障代码闪烁。故障码表的故障原因及处理方法如表2所示。

3.4可以被复位并能使起动器自动重新起动的故障

当此类故障出现时，起动器锁定，电机转为自由停车模式。

伴随自动重起动的故障迹象：起动结束继电器R2断开；仅当作为隔离继电器时继电器R1断开。如果配置为故障继电器则R1保持闭合；只要故障存在，显示屏上就一直有故障代码闪烁。故障码表的故障原因及处理方法如表3所示。

5.可以被手动复位的故障

当此类故障出现时，起动器锁定，电机转为自由停车模式。

故障现象：起动结束继电器R2断开；继电器R1断开；只要故障存在，显示屏上就一直有故障代码闪烁。故障码表的故障原因及处理方法如表4所示。

表1　不能复位故障原因及处理措施

表2　可被复位故障原因及处理措施

表3　可被启动的故障原因及处理措施

4软启动器和变频器的区别

变频器是用于需要调速的地方，其输出不但改变电压而且同时改变频率；软起动器实际上是个调压器，用于电机起动时，输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能，但它的价格比软起动器贵得多，结构也复杂得多。变频器同时改变输出频率与电压，也就是改变了电机运行曲线上的n0，使电机运行曲线平行下移。因此变频器可以使电机以较小的启动电流，同时使电机启动转矩达到其最大转矩，即变频器可以启动重载负荷。软启动只改变输出电压，不改变频率，也就是不改变电机运行曲线上的n0，而是加大该曲线的陡度，使电机特性变软。当n0不变时，电机的各个转矩（额定转矩、最大转矩、堵转转矩）均正比于其端电压的平方，因此用软启动大大降低电机的启动转矩，所以软启动并不适用于重载启动的电机。