摘 要：簡述了電動機智能軟啟動器的原理、功能特點和控制方式，并針對軟啟動器的選購和使用應(yīng)注意的問題提出了建議，對于軟啟動器在煤礦企業(yè)普及應(yīng)用將起到積極作用。 關(guān)鍵詞：智能軟啟動；選購；使用 0 引言 　　長期以來，各種各樣的軟啟動技術(shù)不斷出現(xiàn)，就三相交流異步電動機降壓啟動來說，從傳統(tǒng)的串電阻、電抗器、自藕變壓器和啟動等發(fā)展到智能軟啟動、熱變電阻、液體變阻以及變頻變壓等各種現(xiàn)代的軟啟動，可以說是百花開放，并且已經(jīng)在多個領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。但是，就煤礦企業(yè)來說，由于各種原因，現(xiàn)代啟動技術(shù)的應(yīng)用則相對滯后，以筆者所在的相對比較現(xiàn)代化的永煤集團為例，除需要調(diào)速的場合外，現(xiàn)在主要使用的軟啟動方式仍舊是液力偶合器和傳統(tǒng)的降壓啟動，應(yīng)用現(xiàn)代軟啟動技術(shù)的設(shè)備僅有10余臺。 1 傳統(tǒng)軟啟動的缺點 　　由于其電動機的啟動電流仍然較高，達到額定電流的4～6倍，所以多數(shù)情況下，不能完全滿足要求。傳統(tǒng)的降壓啟動雖然可以人為地滿足啟動電流的要求，然而它們又存在著以下缺點：屬于有級啟動、啟動特性不理想、切除時造成二次沖擊電流無法解決、裝置復(fù)雜、不能頻繁啟動等。所以，應(yīng)用現(xiàn)代的軟啟動技術(shù)就勢在必行，智能軟啟動器作為現(xiàn)代啟動技術(shù)的應(yīng)用之一，同液態(tài)變阻軟啟動、熱變電阻軟啟動以及變頻變壓軟啟動相比較，在目前情況下，更適合于煤礦企業(yè)使用。 [b]2 智能軟啟動器 2．1 智能軟啟動器的概念[/b][1] 　　智能軟啟動器是以技術(shù)成熟的傳統(tǒng)的電力電子器件一一晶閘管為開關(guān)元件，結(jié)合現(xiàn)代的微電腦技術(shù)發(fā)展而成的現(xiàn)代電機啟動技術(shù)，是一種集電機軟啟動、軟停車和多種保護功能于一體的新型電機控制裝置。它最早出現(xiàn)在美國，在國外稱為Soft Starter。隨著其智能化程度的不斷提高，在國內(nèi)常稱為智能軟啟動器。 2．2 智能軟啟動器的主要功能特點 　　（1）控制電動機平滑啟動，減小沖擊電流，避免沖擊電網(wǎng)；（2）啟動電流可根據(jù)負載情況調(diào)整，減小啟動損耗，以最小電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)矩；（3）啟動電壓可調(diào)，保證電機啟動的最小啟動轉(zhuǎn)矩，避免電動機過熱和能源浪費；（4）啟動時間可調(diào)，在設(shè)定的范圍內(nèi)，電機轉(zhuǎn)速逐漸上升，避免轉(zhuǎn)速沖擊；可頻繁啟動；（5）自由停機和軟停機可選，軟停機時間可調(diào)；（6）具有缺相、相序、過熱、啟動過程過流、過載的檢測及保護，過流過載值可調(diào)；（7）智能化設(shè)計，可以與上位控制計算機接口（一般為RS232或RS485串行通迅接口）。實現(xiàn)遠程集中自動化控制。 2．3 智能軟啟動器的工作原理 　　由于電動機的轉(zhuǎn)矩與加在定子端的電壓的平方成正比，而電動機電流與定子端的電壓成正比，因此，可以通過控制電動機的輸入電壓對加速轉(zhuǎn)矩和啟動電流進行限制。 　　智能軟啟動器主回路采用三對反并聯(lián)可控硅（原理圖見圖1），利用可控硅的電子開關(guān)特性，通過控制其觸發(fā)導(dǎo)通角的大小來改變可控硅的開通程度，從而控制電動機的輸入電壓，達到控制加速轉(zhuǎn)矩和啟動電流的目的，實現(xiàn)電動機的軟啟動。 　　工作時，當(dāng)軟啟動器接到控制信號時，由微處理器根據(jù)設(shè)定進行有關(guān)計算，確定可控硅的觸發(fā)信號，通過控制可控硅的導(dǎo)通角，使裝置按設(shè)定方式輸出相應(yīng)的電壓，使電動機按設(shè)定值平滑啟動，啟動結(jié)柬后，由控制器發(fā)出信號，使旁路接觸器吸合，可控硅暫停工作，使電動機直接投網(wǎng)運行，避免不必要的能耗。 　　當(dāng)軟啟動控制器接收到停車指令時，（若原設(shè)定為自由停車方式），則先控制斷開旁路接觸器，然后逐漸改變可控硅的導(dǎo)通角，使旁路接觸器完成無弧切斷。如果電機的停機方式設(shè)定在軟停機方式，則控制可控硅的觸發(fā)脈沖，完成設(shè)定的停機過程。 2．4 智能軟啟動器的控制模式 　　斜坡電壓控制模式：這種控制模式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使輸出電壓呈線性上升。其缺點是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升對拖動系統(tǒng)不利，如果要增大初始轉(zhuǎn)矩，則必須增大初始電壓，不能限定啟動電流。 　　限流控制模式：在電動機啟動的初始階段啟動電流逐漸增加，當(dāng)電流達到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定，直至啟動完畢（如圖2）。啟動過程中，電流上升變化的速率可以根據(jù)電動機負載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動時間短。該啟動方式是應(yīng)用最多的啟動方式，尤其適用于風(fēng)機、泵類輕載啟動的負載。 　　轉(zhuǎn)矩控制模式：電機啟動時，根據(jù)設(shè)定的程序，通過控制可控硅的觸發(fā)角，使啟動轉(zhuǎn)矩線性上升（如圖3）。優(yōu)點是啟動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命，同時降低電機啟動時對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動方式，它的缺點是啟動時間較長。 　　其它模式：主要是在上述三種控制模式基礎(chǔ)上加上突跳而衍生出來的三種模式通過在啟動的瞬間加脈沖電壓，利用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機靜轉(zhuǎn)矩，從而縮短啟動時間。該種方式主要用在重載場合，但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負荷，應(yīng)用時應(yīng)特別注意。 2．5 軟啟動器的新增功能 　　近年來，多數(shù)軟啟動器都增加了節(jié)能功能，它根據(jù)異步電動機的降壓經(jīng)濟運行原理，通過實施監(jiān)測負載狀況，自動跟蹤調(diào)整電動機上的輸人電壓，以保證電動機的輸出轉(zhuǎn)矩與負載相適應(yīng)，從而既能夠使電動機保持最佳工作狀況，又達到降低功耗、無功損耗和提高功率因數(shù)的目的，同時還減少了整個輸電線路和電動機的熱損耗。 3 選購及使用中應(yīng)注意的問題 　　（1）根據(jù)設(shè)備啟動和停車的需要選擇軟啟動器最優(yōu)的啟動模式和停車性能。一般來說，對于泵、風(fēng)機類負載，可以選用任一種啟動模式，但對于皮帶機、刮板機等易重載啟動的設(shè)備最好選用轉(zhuǎn)矩控制模式； 　?。?）根據(jù)使用場合選擇是否需要節(jié)能功能。由于軟啟動器本質(zhì)上屬于“降壓啟動”，不具備無級調(diào)速和功率平衡的功能。一般來說，如果負載率超過50％，則軟啟動器的節(jié)能效果就不明顯，相反，軟啟動器在節(jié)能運行狀態(tài)下，旁路接觸器不閉合，屬在線運行，可控硅需要不停的工作，降低使用壽命。另外對于不變荷載，即便負荷率很低，也不適宜使用節(jié)能運行[2]。 　?。?）根據(jù)使用場合的重要性選擇在線或非在線型、近年來的軟啟動多數(shù)都屬于非在線型，但仍有部分軟啟動器屬于在線型。應(yīng)盡量選用非在線型，以減少事故率，提高軟啟動器使用壽命。 　?。?）看保護是否齊全。一方面看軟啟動器的保護是否齊全。另一方面應(yīng)注意現(xiàn)在軟啟動器的各項保護都僅在啟動過程中起作用，電動機一旦運行，保護功能將不起作用，所以需要另外增設(shè)保護器件，這對地面設(shè)備來說相對簡單，但對井下來說則往往需另設(shè)一臺啟動器。 　?。?）根據(jù)長遠發(fā)展選擇通訊及遠程控制功能。選擇軟起動要注意它是否帶微機接口，接口是否帶有通訊地址和程序，能否達到遠程通訊控制功能等。 4 結(jié)論 　　智能軟啟動器作為交流電動機的現(xiàn)代啟動技術(shù)應(yīng)用之一，通過降低機械、電流的沖擊，最大限度降低設(shè)備事故率。減少設(shè)備維護，同時又具備了遠程控制及通訊功能，可實現(xiàn)集中控制、無人操作等。在地面供水、供熱、電廠、鋼廠等領(lǐng)域已經(jīng)迅速普及和廣泛應(yīng)用，煤炭企業(yè)的工程技術(shù)人員在設(shè)計選型時應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用現(xiàn)代的啟動技術(shù)，不斷提高煤礦企業(yè)的自動化水平。 參考文獻： [1] 方榮惠，等．電機拖動原理及拖動基礎(chǔ)[M]．徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2001，12． [2] 李序葆，趙永?。娏﹄娮悠骷捌鋺?yīng)用[M]．北京：機械工業(yè)出版社．1996．