软起动器

    软起动与传统减压起动方式的区别

    1、无冲击电流。软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值

    2、恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。

    3、根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至的起动电流。

    电机停机时，传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。但有许多应用场合，不允许电机瞬间关机。例如：高层建筑、大楼的水泵系统，如果瞬间停机，会产生巨大的“水锤效应”，使管道，甚至水泵遭到损坏。为减少和防止“水锤”效应，需要电机逐渐停机，即软停车，采用软起动器能满足这一要求。在泵站中，应用软停车技术可避免泵站的“拍门”损坏，减少维修费用和维修工作量。软起动器中的软停车功能是，晶闸管在得到停机指令后，从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间过渡到全关闭的过程。停车的时间根据实际需要可在0~120s调整。笼型异步电机是感性负载，在运行中，定子线圈绕组中的电流滞后于电压。如电机工作电压不变，处于轻载时，功率因数低，处于重载时，功率因数高。软起动器能实现在轻载时，通过降低电机端电压，提高功率因数，减少电机的铜耗、铁耗，达到轻载节能的目的；负载重时，则提高电机端电压，确保电机正常运行。

    高压启动器和低压启动器

    软启动器主回路采用晶闸管，通过逐步改变晶闸管的导通角来抬升电压，完成启动过程，这是软启动器的基本原理。在低压软启动器市场，产品繁多，但是高压软启动器产品还是比较少。高压软启动器与低压软启动器基本原理一样，但是高压软启动器与低压软启动器相比，有些地方存在着其特殊性：

    1、高压软启动器在高压环境下工作，各种电气元器件的绝缘性能一定要好，电子芯片的抗干扰能力要强。高压软起动器组成电气柜时，电气元器件的布局以及与高压软启动器与其它电气设备的连接也是非常重要的。

    2、高压软起动器的工作环境容易受到各种电磁干扰，因此触发信号的传递必须安全可靠。高压软起动器中，传递触发信号，一般采用光纤传输，能有效地避免各种电磁干扰。通过光纤传递信号，也有两种方式：一种多光纤方式，一种单光纤方式。多光纤方式即每块触发板有一路光纤；单光纤方式即每一相只有一路光纤，信号传递到一块主触发板，再由主触发板传递到同一相的其他触发板。由于各路光纤光电传输过程中损耗不尽一致，因此从触发一致性上看，单光纤的方式比多光纤可靠。

    3、高压软启动器必须有一个高性能的控制核心,能对信号进行及时和快速地处理。因此这个控制核心一般采用高性能的DSP芯片，而不是低压软启动器的普通单片机芯。低压软启动器主回路由三组反并联的晶闸管组成。而在高压软启动器中，由于单只高压晶闸管的耐压能力不够，所以必须由多个高压晶闸管串联进行分压。但是每个晶闸管的性能参数没有完全一致。晶闸管参数的不一致，会导致晶闸管开通时间不一致，从而导致晶闸管的损坏。因此在晶闸管的选配上，必须保证每一相的晶闸管参数尽可能地一致，并且每一相晶闸管的RC滤波电路的元件参数尽可能一致。

    4、高压软启动器对信号的检测比低压软启动器要求更高。高压软起动器所在的环境存在着大量的电磁干扰，并且高压软启动器所用的真空接触器和真空断路器在其分断和闭合过程中会产生大量的电磁干扰。所以对检测到的信号不仅要进行硬件滤波，也要进行软件滤波，去掉干扰信号。

    5、软启动器在完成启动过程后，要切换到旁路运行状态，如何平滑地切换到运行状态，这也是软启动器的一个难点，如何选准旁路点非常重要。旁路点早了，电流冲击非常大，即使在低压条件下，也会造成三相电源中断路器跳闸，甚至会损坏断路器。高压条件下危害更大。旁路点迟了，电机抖动得厉害，影响负载正常工作。因此，旁路信号的硬件检测电路必须非常精确，并且程序处理也要恰到好处。

    （1）能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升，起动电流小，对电网无冲击电流，减小负载的机械冲击。

    （2）起动电压上升斜率可调，保证了起动过程的平滑性，起动电压可依据不同的负载在30%～70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。

    （3）可以根据不同的负载设定起动时间。

    （4）起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。

    软起动器的主电路，一般也由六只正反向并联的单向晶闸管组成，在三相调压电路上并联有旁路接触器的三组主触点。旁路接触器一般均由用户外置，由控制线路控制其通断，部分中、小功率软起动器机型，也有装置内部自置旁路接触器的，外围控制线路也相对简化。

    控制板是以单片机（或称CPU）为核心的由模拟及数字集成电路构成的控制电路，包括CPU的基本电路、同步信号电路、输入电压、输出电流检测电路、脉冲触发电路，控制端子（模拟、数字输入/输出控制信号）电路、和控制电源、操作显示面板电路等单元电路，往往排列于1~3块线路板上。其中控制电源电路，同步信号采样电路和脉冲触发电路，输入电压、输出电流检测的前级电路会安排于同一块线路板上，这块线路板又称为触发板；而其它电路和输入电压、输出电流检测的后级电路则安排于另一块线路板上，这块线路板又称为CPU主板。

    软起动器的主电路，一般也由六只正反向并联的单向晶闸管组成，在三相调压电路上并联有旁路接触器的三组主触点。旁路接触器一般均由用户外置，由控制线路控制其通断，部分中、小功率软起动器机型，也有装置内部自置旁路接触器的，外围控制线路也相对简化。

    控制板是以单片机（或称CPU）为核心的由模拟及数字集成电路构成的控制电路，包括CPU的基本电路、同步信号电路、输入电压、输出电流检测电路、脉冲触发电路，控制端子（模拟、数字输入/输出控制信号）电路、和控制电源、操作显示面板电路等单元电路，往往排列于1~3块线路板上。其中控制电源电路，同步信号采样电路和脉冲触发电路，输入电压、输出电流检测的前级电路会安排于同一块线路板上，这块线路板又称为触发板；而其它电路和输入电压、输出电流检测的后级电路则安排于另一块线路板上，这块线路板又称为CPU主板。

    软起动器实质上是一种三相交流调压设备，主电路采用晶闸管，在起动过程中，控制晶闸管的导通角，使三相输出电压按预设起动曲线上升，电机起动转矩与转速逐渐增加，一般有下面几种起动方式：

    （1）斜坡升压软起动。这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。用户可以先设置一个初始转矩（电压），在加速斜坡时间内，电动机的端电压均匀上升至全电压，然后由延时控制，旁路接触器闭合，电机起动过程结束，进入运行阶段。该起动方式，适用空载或轻载起动。

    （2）斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定值I1后保持恒定，在此过程中电机逐渐加速至达到额定转速时，旁路接触器闭合，电机电流迅速下降至额定电流Ie以内，起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。

    （3）脉冲（突调）冲击起动。在起动开始阶段，提供一个短时的较大转矩，满足在起动时需要一个较高起动转矩的负载，以克服负载的静摩擦力，然后再进入电压斜坡（或恒流）起动模式。此种起动方式适用于带较重负载起动或负载静摩擦力较大的场合。

    另外，尚有电流斜坡起动模式、电流、电压双闭环起动模式、双斜坡起动模式等，个体应用时，要根据负载特性进行正确调整，达到减小起动电流、缩短起动时间、顺利起动电机的目的。

    软起动器的停车方式，也有如下几种：

    1）自由停车。在这种停机模式下，软起动器接到停止命令后即断开旁路接触器并禁止晶闸管的调压输出，电机依负载惯性逐渐停车。适用于对停车时间和停车距离无要求的负载设备。

    2）软停车。在这种停机模式下，电动机的供电由旁路接触器切换到晶闸管调压输出，输出电压由全压逐渐减小，使电机转速平稳降低，直至停止。适用于对停车时间有要求和柔性停机要求的泵类负载等场合。曲线例图见图4

    3）直流制动停机。又称为精确停车控制，一般软起动器不具备此种功能。软起动器接到停机信号后，由旁路接触器切换为晶闸管供电，由晶闸管主电路向电机输入（可控）直流电流，从而加快制动，制动时间可调，用于对停车时间和停车距离有要求的工作场合，在一定程度上代替了反接制动停车。

    以上起动过程中的起动模式、升速时间、降速时间，起动起始电压、制动起始/结束电压、制动时间等等，均可通过参数据实际需要进行调整。

    软起动器是继自耦减压起动器、星-角减压起动器等之后，采用电子半导体器件（晶闸管）和单片机控制的智能化程度较高的一种新型电机起动装置，而且工作性能优于上述减压起动器。

    软起器本质上仍属于减压起动装置，但是减压范围更宽，且可以调整。星-三角减压起动器，起动电压为三相220V，运行电压为三相380V，电机只能在此两个电压点上运行，为有级减压起动模式。而软起动器，起动初始电压可以调整为任意电压值，如60V，然后由60V线性上升至380V，电机的起动过程更为柔和，是一种电机电压平滑上升的无级减压起动模式，减缓了起动时造成的机械和电气冲击，能将起动电流限制在电机额定电流的4倍以内。

    软起动器，不但可以使电机“柔性”起动，而且可据需要“柔性”停止，如用于供水控制时，可有效消除“水锤效应”，对管网起到保护作用，这是除变频器以外的起动器，所无法做到的。软起动器通常有较好的人机交互界面，可以对运行参数进行设置，并显示工作状态。可以设置多种起动模式和停止模式，对起动时间、软停时间进行设置；有完善的保护功能，可灵活设置相关保护参数；有的机器具有先进的RS485等通讯功能，允许多种（模拟量和数字量）控制信号输入，和有多种控制信号（模拟量和数字量）输出，控制功能强大，便于构成自动化控制系统；工作状态的实时监控，有工作电流、故障信号报警等功能。