摘 要：軟起動(dòng)器以微處理器為核心，能夠產(chǎn)生平滑的電壓起動(dòng)曲線，可任意設(shè)置穩(wěn)定的起動(dòng)電流，并具有多種保護(hù)。張鋼24m2燒結(jié)機(jī)混料系統(tǒng)應(yīng)用軟起動(dòng)器后，交流電機(jī)起動(dòng)平滑、無噪聲，年節(jié)電5.6萬kW.h，經(jīng)濟(jì)效益約2.4萬元。
關(guān)鍵詞：交流電機(jī)；軟起動(dòng)器；起動(dòng)電流；電壓起動(dòng)曲線
交流電機(jī)起動(dòng)一般分為全壓起動(dòng)、降壓起動(dòng)和變頻起動(dòng)。大電機(jī)起動(dòng)會(huì)產(chǎn)生超過10%的線路電壓降，易引起其它電氣設(shè)備工作不正常，而且長(zhǎng)時(shí)間的 5～8倍的起動(dòng)電流有可能造成變壓器過負(fù)荷跳閘。按照規(guī)定，全壓起動(dòng)的鼠籠型電機(jī)的容量不大于變壓器容量的 20％～30%。因此，按全壓起動(dòng)選擇變壓器容量，可能造成容量偏大。100kW以上交流鼠籠式電機(jī)一般不允許采用全壓起動(dòng)。變頻起動(dòng)可以同時(shí)改變電壓和頻率，保持V/F不變。既能降壓，又能保持一定的起動(dòng)力矩，是目前最好的起動(dòng)設(shè)備，但投資太大。 傳統(tǒng)上交流電機(jī)的起動(dòng)采用降壓起動(dòng)，如自耦變壓器、星/三角起動(dòng)器、串接起動(dòng)電阻等，其原理是降低電機(jī)起動(dòng)電壓，減少對(duì)電網(wǎng)沖擊。這些傳統(tǒng)的起動(dòng)方法均存在一定的缺陷：（1）由于存在主回路電壓切換,會(huì)對(duì)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生沖擊,降低設(shè)備使用壽命。（2）主回路耗能元件（如起動(dòng)電阻）增加能耗,設(shè)備體積較大。（3）降低電壓的同時(shí),起動(dòng)力矩相應(yīng)減少;一旦元器件選定后便無法調(diào)整起動(dòng)力矩。一種采用微處理器控制的由晶閘管元件組成的“軟起動(dòng)器”能很好地克服上述缺點(diǎn)。
1 軟起動(dòng)器的工作原理及技術(shù)特點(diǎn)
軟起動(dòng)器是一種用mA級(jí)電流控制達(dá)幾kA晶閘管的無觸點(diǎn)電力控制設(shè)備。它以微處理器為核心，輔加相應(yīng)檢測(cè)電路，通過改變晶閘管觸發(fā)導(dǎo)通角，產(chǎn)生平滑的電壓起動(dòng)曲線；通過對(duì)起動(dòng)電流閉環(huán)控制，任意設(shè)置穩(wěn)定的起動(dòng)電流。這種基于微處理器基礎(chǔ)上的軟件化控制，不僅有一般的電機(jī)保護(hù)功能，還有雙斜坡啟動(dòng)和預(yù)置低速運(yùn)行、避免機(jī)械沖擊等特殊的工藝控制功能，其控制原理見圖1。
SOFTSTARTER軟起動(dòng)器系列有多種類型，其中RSS1DH軟起動(dòng)器的額定輸入電壓為380～415V，頻率50Hz，內(nèi)置風(fēng)扇，工作溫度55℃，裝入柜內(nèi)自然通風(fēng)即可。軟起動(dòng)器控制面板有手動(dòng)設(shè)定電位器、運(yùn)行和故障指示燈及選擇開關(guān)等。
SOFTSTARTER軟起動(dòng)器與直接將電機(jī)接至全電壓起動(dòng)或兩級(jí)起動(dòng)如星/三角起動(dòng)不同。軟啟動(dòng)起動(dòng)時(shí)，電壓沿斜坡上升，升至全壓的時(shí)間可設(shè)定在0.5～60s之間。軟起動(dòng)器也有軟停止功能。其可調(diào)節(jié)的斜坡時(shí)間在0.2～240s之間。不同起動(dòng)方法下起動(dòng)轉(zhuǎn)矩及電機(jī)電壓曲線如圖2、圖3所示。
SOFTSTARTER軟起動(dòng)器具有短路保護(hù)、電機(jī)過熱保護(hù)。因此，電源主回路無須加斷路器及熱繼電器等保護(hù)元件，一般僅要一只起分?jǐn)嘧饔玫娜蹟嗥魇介_關(guān)即可。此外，它還具有晶閘管過熱保護(hù)、晶閘管短路保護(hù)、電源缺相保護(hù)、CPU故障保護(hù)，即使斷電，也能保留4項(xiàng)故障記錄，便于故障診斷。
2 軟起動(dòng)器在張鋼的應(yīng)用
山東張店鋼鐵總廠（簡(jiǎn)稱張鋼）5#128m3高爐于2001年4月擴(kuò)建為420m3。為了適應(yīng)入爐熟料量的增加，對(duì)張鋼原料廠2臺(tái)24m2燒結(jié)機(jī)混料系統(tǒng)進(jìn)行了配套改造，混料筒長(zhǎng)度由原來的6m加長(zhǎng)到12m，電機(jī)容量由55kW改為160kW鼠籠型電機(jī)。本著節(jié)約的原則，保留原有的高壓配電柜及變壓器。1臺(tái)750 kVA變壓器要帶2臺(tái)160kW混料筒電機(jī)和2臺(tái)24m2燒結(jié)機(jī)主機(jī)系統(tǒng)設(shè)備，用電負(fù)荷相當(dāng)緊張。如果采用傳統(tǒng)的交流電機(jī)降壓起動(dòng)方式，160kW鼠龍型電機(jī)額定流為320A，1臺(tái)混料筒電機(jī)瞬間起動(dòng)電流可達(dá)1500A左右。顯然，對(duì)機(jī)械和電網(wǎng)沖擊很大，會(huì)影響其它設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，傳統(tǒng)交流電機(jī)降壓起動(dòng)方式不能滿足生產(chǎn)的需要。為此，選擇了SOFTSTARTER軟起動(dòng)器。
對(duì)160kW混料筒電機(jī)進(jìn)行空載調(diào)試，做如下設(shè)定：起動(dòng)斜坡時(shí)間取5s，初始電壓取10%U，起動(dòng)電流取額定電流的2.5倍,電機(jī)空載起動(dòng)20s 達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，電流下降，起動(dòng)結(jié)束。交流電機(jī)一般在75%額定電流下效率最高。如果工作電流小，則無功損耗較大。軟起動(dòng)器可根據(jù)實(shí)際工作電流調(diào)整輸出電壓，提高效率，達(dá)到節(jié)能的目的。然后，將連軸器接上，電機(jī)帶負(fù)載運(yùn)行，起動(dòng)約30s，電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，電流下降，電機(jī)起動(dòng)運(yùn)行成功。
3 結(jié) 語
張鋼2臺(tái)24m2燒結(jié)機(jī)混料系統(tǒng)電機(jī)采用軟起動(dòng)器，自2001年 11月投入運(yùn)行至今，使用正常，解決了大容量交流電機(jī)的起動(dòng)問題。軟起動(dòng)器具有起動(dòng)平滑、無噪聲、保護(hù)功能全、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，年節(jié)電5.6萬kW.h，經(jīng)濟(jì)效益約2.4萬元。