软启动器(Soft Starter)是一种电动机控制设备,它主要应用于交流异步电动机的启动过程中,目的是减少启动时对电网和电动机的冲击,提高电动机的使用寿命和系统的稳定性。
工作原理:
软启动器的工作原理主要是通过使用三相反并联的可控硅(晶闸管)来实现对电动机输入电压的调节。在电动机启动时,软启动器逐渐增加可控硅的导通角度,从而逐渐增加电动机的输入电压。这样电动机的启动电流会随着电压的上升而平稳增加,直到达到额定电压和电流,电动机平滑过渡到全速运行状态。启动过程完成后,软启动器通常会通过旁路接触器将可控硅短路,以减少可控硅的热损耗,提高系统效率。
主要作用:
减少启动冲击电流:软启动器能够有效地减少电动机启动时的冲击电流,保护电网不受电流冲击的影响。
保护电动机:通过减少启动时的冲击电流和转矩,软启动器可以延长电动机的使用寿命,防止因启动电流过大而损坏电动机。
减少机械冲击:软启动器可以降低启动时对机械设备和传动系统的冲击,减少由此产生的振动和噪音。
节能:在轻载条件下,软启动器可以根据负载需求调整电动机的工作电流,实现节能效果。
提供多种保护功能:软启动器通常具有过载保护、断相保护、过热保护等多种功能,可以监测电动机的工作状态,确保运行安全。
提高启动效率:软启动器能够使电动机在启动过程中更加平稳,减少能量损失,提高启动效率。
适应不同负载需求:软启动器提供多种启动模式,如限流启动、斜坡电压启动、转矩控制启动等,以适应不同的负载需求。
软启动器在现代工业中广泛应用于泵、风机、压缩机等各种电动机的启动控制中,尤其在电动机功率较大,对启动性能要求较高的场合发挥着重要作用。
软启动器在长期运行过程中,受多种因素影响可能会出现故障,以下是一些常见故障及其可能原因:
无法启动
电源问题
输入电源缺相,这会导致软启动器无法正常获取电能,从而不能启动。
电源电压过低或过高,超出了软启动器的正常工作范围,可能使内部电路无法正常运行。
熔断器熔断,切断了电源供应,使得软启动器失去动力。
控制电路故障
控制回路接线松动或断路,信号无法正常传输,导致软启动器接收不到启动指令。
启动按钮、停止按钮等控制元件损坏,无法发出正确的控制信号。
控制板故障,如芯片损坏、电路短路等,导致控制功能失效。
电机问题
电机绕组短路或接地,会使电机无法正常运转,同时可能触发软启动器的保护机制,阻止其启动。
电机负载过重,软启动器无法提供足够的转矩来启动电机,从而出现启动失败的情况。
启动时间过长
参数设置不合理
启动时间设置过长,导致软启动器按照设定的较长时间缓慢启动电机。
限流值设置过小,限制了启动电流,使得电机获得的转矩不足,启动速度变慢。
负载问题
电机负载惯性过大,软启动器需要更长的时间来克服负载的惯性,从而导致启动时间延长。
负载存在卡滞现象,增加了电机的启动阻力,使启动过程变得缓慢。
软启动器性能下降
晶闸管等功率元件老化或性能变差,导致其导通特性发生变化,无法有效地调节电压和电流,影响电机的启动速度。
启动时电流过大
参数设置问题
限流值设置过大,使得软启动器在启动过程中允许通过较大的电流,导致启动电流超出正常范围。
启动电压设置过高,会使电机在启动瞬间获得较大的电压,从而产生过大的电流。
晶闸管故障
晶闸管击穿短路,会使电机直接接入电源,导致启动电流急剧增大。
晶闸管触发信号异常,可能导致晶闸管不能正常导通或导通时间不准确,从而引起电流过大。
电机或负载故障
电机绕组短路,会使电机的电阻减小,导致启动电流增大。
负载存在机械故障,如轴承损坏、皮带过紧等,会增加电机的负载,使启动电流升高。
运行中过热
散热问题
散热风扇损坏或转速过低,无法及时将软启动器产生的热量散发出去,导致温度升高。
通风口堵塞,影响了空气的流通,降低了散热效率。
环境温度过高,超出了软启动器的正常工作温度范围,使得热量难以散发。
负载过重
电机长时间处于过载运行状态,软启动器需要承受较大的电流,从而产生过多的热量。
内部元件故障
晶闸管等功率元件性能变差,导通损耗增大,产生过多的热量。
电路板上的电阻、电容等元件损坏,可能导致局部电路发热异常。
显示故障代码
不同的故障代码代表不同的故障类型
如过流故障代码,可能表示电机负载过大、晶闸管故障或电流检测电路异常。
过压故障代码,可能是由于电源电压波动过大、电压检测电路故障等原因引起。
欠压故障代码,可能是电源电压过低、电源线路接触不良等造成的。
应用案例
某大型化工企业采用醴陵市湘创电器有限公司的软启动器来控制其关键生产设备 —— 大型离心泵。在引入湘创软启动器之前,该企业经常面临电机启动时电流冲击导致的电网波动和设备损坏问题。自从安装了湘创软启动器后,离心泵的启动过程变得平滑稳定,启动电流大幅降低,设备寿命显著延长,维护成本也随之减少。
醴陵市湘创电器有限公司的软启动器提供多种启动模式,以满足不同负载的需求:
1. 斜坡恒流软启动 :在启动初期,电流逐渐增加至设定值后保持恒定,适用于风机、泵类等负载,是为常用的启动方式。
2. 斜坡升压软启动 :输出电压随时间呈特定函数关系增长。尽管简单直接,但在实际应用中由于可能产生较大冲击电流而较少采用。
3. 阶跃起动 :能够在短时间内使电流迅速达到设定值,实现快速启动,适用于某些特殊应用场景。
4. 脉冲冲击起动 :针对重载场合,通过短时大电流脉冲帮助电机克服静摩擦,顺利起动。
软起动器(软启动器)是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为SoftStarter。软启器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸。
待电机达到额定转数时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转数逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。
数码型电机软启动器是一种将电力电子技术,微处理器和自动控制相结合的新型电机起动、保护装置。它能无阶跃地平稳起动/停止电机,避免因采用直接起动、星/三角起动、自耦减压起动等传统起动方式起动电机而引起的机械与电气冲击等问题,并能有效地降低起动电流及配电容量,避免增容投资。
基本接线原理图:
软起动器端子1L1、3L2、5L3接三相电源,2T1、4T2、6T3接电动机。当采用旁路接触器时,可通过内置信号继电器K2控制旁路接触器。
电机软启动器工作原理:在三相电源与电机间串入三相反并联晶闸管(可控硅整流器),利用晶闸管移相控制原理,启动时电机端电压随晶闸管的导通角从零逐渐上升,电机转速逐渐增大,直至达到满足启动转矩的要求而结束启动过程,此时旁路接触器接通(避免电机在运行中对电网形成谐波污染,延长晶闸管寿命),电机进入稳态运行状态,停车时先切断旁路接触器,然后由软启动器内晶闸管导通角由大逐渐减小,使三相供电电压逐渐减小,电机转速由大逐渐减小到零,停车过程完成。启动时,使晶闸管的导通角从0开始,逐渐前移,电机的端电压从零开始,按照预设函数关系逐渐
上升,直到达到满足启动转矩而是电动机顺利启动,再使电机全电压运行。从工作原理上看,软启动器实际上是一一个调 压器,输出只改变电压,并没有改变频率。这一点与变频器不同。
电机传统的减压起动方式如: Y-A起动、自耦减压起动、电抗器起动等,皆属于有级减压起动,其缺点是在起动过程中会出现二次冲击电流。而软启动器则避免了这些缺点,故近年来使用比较广泛。
软起动器的优点有:
1)、起动时无冲击电流,通过逐渐增大晶闸管导通角,使起动电流从零线性上升至设定值;
2)、属恒流起动,软起动器可引入电流闭环控制,使电动机在起动过程中保持恒流,确保电动机平稳起动;
3)、可根据负载情况及电网继电保护特性选择,能自由地无级调整至佳的起动电流。
4)、可以频繁的启动电动机,软启动允许10次/小时,而不致电动机过热。