软启动技术在电机控制中的应用研究

2019-07-14

探索科学(学术版) 2019年10期

皖北煤电集团祁东煤矿安徽宿州 234000

一、传统启动方式所影响的问题

1.1 全电压直接启动方法在交流异步电动机控制中,全电压直接启动方法是最简单的启动方法。此启动方法仅需要使用接触器将电动机直接连接至电网即可启动交流异步电动机。这种启动方法的优点是要求少且启动速度快,但这种启动方法也有许多缺点。由于全电压直接启动,因此启动电流太大。在空载条件下,启动电流远高于额定电流。在负载条件下,该值较高,这会对电网产生不利影响,使电网电压降低并干扰其他电气设备的正常运行。另外,当电流值过高时,电动机的温度会升高,会影响电动机的安全性能及降低使用寿命。传统的全电压直接启动方法不仅在安全性能上具有巨大的隐患,而且在电动机启动变压器的容量、额定电压降、功率等诸多方面都有很多限制。

1.2 降压启动方法与全电压直接启动方法相比,降压启动方法可以减小启动电流,但电动机的启动转矩也会变小。设备过载时,无法使用此启动方法。常用的降压方法有：星形/三角形启动器、自耦变压器降压启动、磁控软启动器和三角形启动器等。如果在正常运行条件下定子绕组采用角形接法,则采用星形－三角形启动装置。该方法不需要太多的设备条件,并且控制过程的能量消耗低。但该方法的缺点是故障率很高,必须经常维护和检查,并且设备不能频繁启动。如果起动电流和转矩值过高,也会妨碍电动机的运行。尽管自耦变压器的启动可以满足不同的负载要求,但自耦变压器的体积和重量太大,在启动过程中会损失太多的材料,不稳定的性能会导致频繁的故障,并且维护成本太高。

二、软启动技术的优势

2.1 灵活的启动方式软启动在实际应用中根据实际情况可以选择不同的启动方式,具有灵活性特点,同时,为了达到更加理想的启动效果,工作人员也可以根据实际情况来进行启动参数的设置,从而使电机在更为稳定的状态下运行,进一步实现对设备的保护。

2.2 全功能保护系统软启动器不仅能提供过载保护,而且可提供各种操作故障状态下的保护,诸如输入/输出缺相、电机堵转、晶闸管短路及失压、过压、短路等保护。其中,内置的过载保护功能可省去热继电器,使配电柜内布线更加简单、迅速；此外,不需增加任何传感器或仪表,可读取电机的运行参数,如电流、电压、功率、千瓦时及运行时间等。除了拥有强大的保护功能之外,软启动器还具有故障自诊断动能,大大减少了以往故障查找与检修的时间,节省了人力。

2.3 启动平稳可靠软启动器内所蕴含的大电流是没有触点的,因而也就比较难发生接触不良现象,电机的运行也就会非常平稳。此外,软启动器一般配备可视化菜单,经过设计师的精心设计,符合人性化的需求,工作人员可以非常方便地在菜单中读取设备运行的有关参数,变量,或者对设备运行进行人工控制。软启动器本身还可以添加网络接口,真正做到自动化。这都极大地方便了电机的可操作性,出现问题时工作人员对于故障往往能够一目了然,维修更有效率。

2.4 节能运行及延长使用寿命随着电机负载率的变化,软启动能自动调整电机的转速,使电机运行功率因素相应提高,同时降低电机运行时的功率损耗,对经常启动且负载变化频繁的电机,节能效果显著,电机在负载到满载范围内的最高综合节电效果可达损耗的40%左右。电动机的软启动能有效降低启动机械应力,减少对传动元件的机械冲击,在液压系统中能有效消除喘振或液击问题,提高设备使用寿命。

三、软启动技术在电机控制中的应用分析

3.1 软启动技术软启动器在主回路大多选择的是晶闸管调压电路,也就是有六个晶闸管,每两个晶闸管并联,然后再通过串接的方式连接在电机上,电机使用的三相供电。这种软启动的流程是：启动器中的自动化控制系统负责接收指令,随后会自动开始计算过程,如果计算结果达到触发要求,晶闸管就会发出信号,再遵照启动器的规定模式对电压进行调节,实现了控制电机的启动。结束启动后,接触器就会动作,晶闸管跳闸,使电动机可以直接参与到电网工作,极大降低了电能损失。

3.2 软启动在电机控制应用方式软启动的本质是按照既定程序执行降压启动。软启动器常用的启动方法有：在轻负载下,可以使用限流启动和电压控制的启动方式,其中电压控制启动方式在将启动电压降保持在稳定范围内的同时,还可以尽可能地增加电动机的启动转矩,并大大缩短了启动时间,这是轻负载下最有效,最合理的启动方法。在重载下可以使用电压斜坡启动和转矩控制启动模式,其中转矩控制启动模式是最合理,最有效的重载启动方法,它可以稳定地驱动电动机系统,并且对电网的影响很小,但该启动方法仍存在一些缺点,即启动过程太慢,花费时间长。

3.3 软启动技术在电机控制注意问题在电机运行过程中,运用软启动技术时需要控制好冲击力,因此,软启动技术对设备的质量要求较高,必须具备很高的精密性。如果设备电流满载,就需要选择变频软启动,这种方式不仅能够调节好电压还能够在电流超载的情况下取得良好的启动效果。