摘要：論述了鼠籠型三相異步電動機的幾種傳統(tǒng)起動方式和軟啟動器起動方式及其優(yōu)缺點，同時介紹了軟啟動器在魯布革電廠的滲漏水排水泵運用的情況。
關(guān)鍵詞：電動機；起動特性；起動方式；軟啟動器
鼠籠型異步電動機是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中被廣泛采用的一種動力機械。作為拖動生產(chǎn)機械的電動機，對其起動眭能的主要要求是：①具有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩；②具有較小的起動電流；③起動設備結(jié)構(gòu)簡單，操作方便；④起動過程中能量損耗越小越好。
1 電機起動的傳統(tǒng)方式
鼠籠型電動機直接全壓起動時的大電流在電機定子線圈和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生很大的沖擊力，會破壞繞組絕緣和造成鼠籠條斷裂，引起電機故障；大電流還會產(chǎn)生大量的熱，損傷繞組絕緣，減少電機壽命?？刹捎迷龃笈潆娙萘炕蛳拗齐姍C起動電流的方法來解決上述問題。如果僅僅為起動電機而增大配電容量，這樣并不經(jīng)濟。因此，通常配備限制電機起動電流的起動設備。常用的方法有：
1）定子串接電抗器或電阻起動。定子串電抗器起動，降低了起動電流，但也降低了起動電壓，使得起動轉(zhuǎn)矩降低得更多。因此，定子串電抗器降壓起動只適用于電動機的輕載起動。
2）丫一△降壓起動。丫一△降壓起動也是適用于電動機的輕載起動，而且限于正常運行為△接法的電動機。魯布革電廠低壓空氣壓縮機電機就是采用此種方式。
3）自耦變壓器降壓起動。采用自耦變壓器降壓起動時，與直接起動相比較，起動電壓降低得很多（為額定電壓的1／4—1／7），而起動轉(zhuǎn)矩降低得更多；且自耦變壓器不允許頻繁起動，因而限制了它的廣泛使用。
4）延邊三角形降壓起動。延邊三角形起動的電動機制成后，抽頭不能隨意變動，從而限制了延邊三角形起動方法的應用。
這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現(xiàn)二次沖擊電流。
2 軟啟動器起動
2．1 軟啟動器工作原理
軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護于一體的電機控制裝置。它不僅實現(xiàn)在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電流，而且可根據(jù)電動機負載的特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等。此外，它還具有對電機的保護功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設備的諸多弊端。
軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路圖見圖1。
使用軟啟動器起動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉(zhuǎn)速時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)速逐漸下降到零，避免了自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。
2．2 軟啟動器的起動方式
2．2．1 限流起動
在起動過程中，限制其起動電流不超過某一設定值（Im），然后保持輸出電流，I
在起動過程中，電機的輸出力矩隨電壓增加，在起動時提供一個初始的起動電壓Us，這時輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升（斜率可調(diào)），電機不斷加速。當輸出電壓達到達速電壓Ur時，電機也基本達到額定轉(zhuǎn)速。當電機達到額定轉(zhuǎn)速時，使輸出電壓達到額定電壓。
2．2．3 轉(zhuǎn)矩控制起動
轉(zhuǎn)矩控制起動用在重載起動，它是將電動機的起動轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升。它的優(yōu)點是起動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護，它的目的是保護拖動系統(tǒng)，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命。
2．2．4 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動
在起動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內(nèi)全導通后回落，再按原設定的值線性上升，進入恒流起動。轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動與轉(zhuǎn)矩控制起動相仿也是用在重載起動，不同的是在起動的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動時間。
2．2．5 電壓控制起動
電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降下發(fā)揮電動機的最大起動轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短起動時間，是最優(yōu)的輕載軟起動方式。
3 軟啟動器在魯廠的應用
3．1 軟啟動器起動、停止特性
對水泵類負荷來說，電動機全壓起動時，水流會在很短的時間內(nèi)達到全速，在遇到管路拐彎時，高速的水流沖擊到管壁上，產(chǎn)生很大的沖擊力，形成水錘效應，會破壞管道。如果水泵前面的管路比較長，當水泵電機突然停止時，高速的水流會沖擊到水泵的葉輪上，產(chǎn)生很大的沖擊力，會使葉輪變形或損壞。
魯廠1號、2號水泵房承擔地下廠房的滲漏水排出任務。1號水泵房6臺電機額定功率為110kW，額定電流202．2 A；2號水泵房3臺電機額定功率為75 kW，額定電流140 A。水泵在運行中出現(xiàn)的問題有：1號水泵房的1號檢修深井泵，由于停泵時的水錘過大，致使原鑄鐵的逆止閥爆裂，現(xiàn)在雖然更換成了緩閉逆止閥，緩解了水錘效應，但是水錘仍會把電機的制動止逆盤損壞。2號水泵房的2號低壓泵，水錘效應使水泵的葉輪損壞。
2005年4月魯廠對1號、2號水泵房9臺水泵的控制系統(tǒng)進行了改造，將系統(tǒng)由以前的繼電器控制改成可編程控制器控制。水泵電機改造前為直接起動，現(xiàn)用ABB公司的PST軟起動器起動。通過對軟啟動器各項參數(shù)的設置使電機獲得較好的起動性能。升壓時間：3s，起始電壓：60％，限流倍數(shù)：4Ie。
電機起動時，起動電壓60％Ue，當起動電流達到4倍額定電流時，輸出電壓保持穩(wěn)定，直到電流下降到限制值以下，升壓過程才會繼續(xù)，保證了起動電流始終小于4倍額定電流，見圖2。
水泵停轉(zhuǎn)時，水錘作用造成系統(tǒng)噪聲大，振動大，常出現(xiàn)逆止閥斷裂、水泵使用壽命過短甚至管路破裂等故障，在供水系統(tǒng)中最難解決的問題就是水泵停機時水錘造成的危害，軟起動器優(yōu)良的軟停功能正好從根本上解決這一難題。通過對軟啟動器各項參數(shù)的設置使水泵獲得較好的制動性能。降壓時間：t2一t1=3 s，結(jié)束電壓：60％Ue。
3．2 軟啟動器其他功能
軟啟動器還提供以下保護功能：電機過載保護，轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)保護，電機欠載保護，三相失衡保護，大電流保護，逆相保護，電機溫度保護。
3．3 軟啟動器在運行中出現(xiàn)的問題及解決方法
2006年2月，魯廠2號泵房2號低壓水泵軟啟動器報“欠載保護動作”信號。經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)，是由于水泵進水管的過濾器堵塞，使得水泵上水量減小，流過軟啟動器中的電流小于0．4 Ie，在到達一定時限時，軟啟動器電機欠載保護及時將電機切除，控制系統(tǒng)起動備用水泵。這樣既保護了電機，又能及時排水。
由于軟啟動器保護功能動作時，必需到現(xiàn)場檢查設備故障原因，才能現(xiàn)場復歸信號；否則軟啟動器不會實現(xiàn)再次啟動。這給實現(xiàn)遠方控制的魯廠帶來了一些不便，但是從保護設備來說，現(xiàn)場復歸信號是必要的。
魯廠在2005年參加了緬甸邦朗電站的運行維護工作，在邦朗電站就有8臺軟啟動器燒壞，其原因是由于緬甸的電壓極不穩(wěn)定造成的。把軟啟動器的控制電壓由原來的380 V改為220 V，并更改接線和軟啟動器參數(shù)后，軟啟動器就沒有出現(xiàn)燒壞現(xiàn)象。
4 結(jié)語
軟啟動器在魯廠運行兩年多，可靠性高，性能完善，能滿足生產(chǎn)要求。主要體現(xiàn)在以下幾點：①使用軟啟動器后，啟動電流明顯降低，減少配電容量與增容投資。②軟啟動器實現(xiàn)平穩(wěn)啟動，對水泵及管道無沖擊，提高供電可靠性和排水可靠性。③采用軟停車方式減少對機械的沖擊，防止水錘效應，延長水泵及其相關(guān)設備的使用壽命。④多種啟動模式及保護功能融于一體，防止事故的產(chǎn)生。⑤起動時間稍長。
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