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　　摘 要：介紹了三相鼠籠型異步電動機常用的幾種啟動方式及其優(yōu)缺點，著重介紹了施耐德ATS46軟啟動器的特點及在1＃連鑄泵站中的應(yīng)用。

　　關(guān)鍵詞：軟啟動器；轉(zhuǎn)矩控制；鼠籠型異步電動機

　　1 前言

　　作為應(yīng)用最廣泛的拖動設(shè)備，鼠籠型三相異步電動機在直接啟動時會產(chǎn)生較高的啟動轉(zhuǎn)矩，從而引起電網(wǎng)較大的電壓降、損壞機械設(shè)備、還會降低電機的壽命。必須采取措施采用降壓啟動。

　　2 鼠籠型異步電動機啟動方式比較

　　對于降壓啟動一般有以下幾種常用方式：“Y一△”降壓啟動、自耦降壓啟動、磁控式軟啟動、電子式軟啟動。

　　“Y一△”啟動裝置需6根出線，而且故障率太高。元器件維修費也高，切換時會出現(xiàn)較高的電流轉(zhuǎn)矩峰值。所以僅適用于空載或低阻性轉(zhuǎn)矩啟動。自耦降壓啟動其體積大且故障率高，是笨重復(fù)雜的設(shè)備，啟動時會出現(xiàn)大的電壓降和高電流峰值，存在二次大的沖擊電流，維護工作量大，一般不能頻繁啟動。

　　磁控式軟啟動器利用控磁調(diào)壓原理，對電動機進行軟啟動。在啟動過程中電壓無級平滑地從初始值上升到全壓，使電動機在啟動過程中有一個電壓勻速增加的過程。其結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、過載能力強、無二次沖擊電流。但它在啟動時仍存在一次沖擊電流，且不可調(diào)，適用負載能力一般。一般不能頻繁啟動，整機體積較大。

　　電子式軟啟動器可以限制啟動期間的壓降，沒有沖擊轉(zhuǎn)矩和電流，力矩勻速平滑上升，能保護傳動機械、設(shè)備和人員，節(jié)省能源。啟動電流可視負載輕重調(diào)整。這種軟啟動器體積小、故障率與維修費較低，是實際應(yīng)用中的首選。

　　這種軟啟動器一般都采用大功率晶閘管作為主回路的開關(guān)元件，通過控制它的導(dǎo)通角進行智能化控制，它既能保證電動機在負載要求的啟動特性下平滑啟動，又能降低對電網(wǎng)的沖擊。除各種啟動方式外，還有一些可選功能，如軟停車、泵控制、預(yù)置慢速、智能制動、準確停車、低速制動等。同時還能實現(xiàn)直接計算機通信控制。

　　3 軟啟動器工作原理

　　軟啟動器由串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路構(gòu)成。控制晶閘管組的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)施加在電機上的電壓，以實現(xiàn)軟啟動和軟停止的功能。其工作原理如圖1。

　　幾種軟啟動方式比較：

　　3．1 電壓斜坡啟動

　　電壓斜坡軟啟動器從零開始以線性斜坡增加電機端電壓，直至額定電壓。它是將傳統(tǒng)的有級降壓為無級，啟動時間可調(diào)。這種啟動方式缺點是啟動轉(zhuǎn)矩較小，轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線上升對拖動系統(tǒng)不利，且當(dāng)電壓斜坡升至額定電壓時，如果電機仍未達到額定轉(zhuǎn)速，電機將以全電壓提供啟動電流直至達到額定轉(zhuǎn)速。見圖1、圖2。

　　3．2 電流限幅啟動

　　當(dāng)使用電流限幅啟動時，電機端電壓基本保持為常數(shù)，用在輕載啟動的負載。采用純限流技術(shù)時，電機加速性能基本上與機電式降壓啟動器一樣。實際應(yīng)用中，常把電壓斜坡和電流限幅結(jié)合在一起使用。當(dāng)啟動電流小于電流限幅值時，電機電壓為線性斜坡電壓，當(dāng)電流值達到限幅值時，軟啟動器將調(diào)節(jié)斜坡電壓，維持電流限幅值。從這兩種啟動方式的特性來看，雖然電壓斜坡或電流限幅技術(shù)減小了沖擊電流和力矩，但電機啟動性能仍取決于電機特性，而非實際負載需求。對于重型負載來說，并不能真正減小沖擊電流。

　　3．3 轉(zhuǎn)矩控制啟動

　　轉(zhuǎn)矩控制啟動用在重載啟動 ，它是將電動機的啟動轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點是啟動平滑，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。同時降低電機起動時對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動方式。

　　4 軟啟動器的選用

　　4．1 選型：根據(jù)負載性質(zhì)選擇。

　　4．2 選規(guī)格：根據(jù)電動機的標稱功率、電流Q負載性質(zhì)選擇啟動器，一般軟啟動器容量稍大于電動機工作電流即可，還要考慮保護功能是否完備，如過電流保護、過壓保護、單項接地保護、上下口斷相保護、三相不平衡保護、相位顛倒保護等。

　　5 施耐德A1 tistart46軟啟動器的特點

　　施耐德Ahistart46軟啟動器（17一l200A）啟動時采用施耐德專利技術(shù)的轉(zhuǎn)矩控制。轉(zhuǎn)矩斜坡上升更快速，損耗更低。具有電動機和軟啟動器綜合熱保護功能，能全時連續(xù)檢測電機電流，提供電機最可靠和完整的保護，此保護功能在啟動結(jié)束旁路后仍能起作用，這是其他任何軟啟動器都不具備的。

　　施耐德A1 tistart46軟啟動器是一種新型的力矩控制軟啟動裝置，它在保持加速力矩的同時，實時計算定子和轉(zhuǎn)子的功率。在整個加速周期內(nèi)連續(xù)計算電機功率因數(shù)和定子損耗，通過檢測電壓和電流來計算功率因數(shù)，并在扣除定子損耗后，得到實際的轉(zhuǎn)子功率和電機力矩。以往的軟啟動技術(shù)需要測速反饋信號來反映電機的實際速度，以獲得線性的速度斜坡。

　　ATS力矩控制的優(yōu)點主要有：

　　· 線性速度斜坡與電機負載無關(guān)

　　· 控制功率因數(shù)，減少電流沖擊

　　· 標準力矩斜坡，適用于變負載力矩控制

　　· 恒力矩加速曲線

　　· 通過鍵盤讀取電動機的力矩值，與實際應(yīng)用配合很方便

　　· 可在力矩負載點施加減速斜坡，獲得最大的線性減速斜坡

　　· 不需要反饋裝置，實現(xiàn)最佳控制。

　　6 ATS46軟啟動器的應(yīng)用

　　ATS46軟啟動器在水泵、風(fēng)機、壓縮機等不需要調(diào)速的場合應(yīng)用比較廣泛。特殊鋼廠1＃連鑄機泵站就首次成功采用了ATS46軟啟動器。l＃連鑄泵站有兩臺220kW凈環(huán)泵及兩臺110kW濁環(huán)泵，均為一用一備，但不排除兩臺泵同時運行的可能。設(shè)計采用了一拖二方式，即一臺軟起帶兩臺水泵，可依次起動兩臺水泵。軟啟動結(jié)束后，用旁路接觸器斷開軟啟動器，可避免功率元件長時間工作發(fā)熱。當(dāng)一臺水泵因故障停機時，可自動開啟備用水泵，保證正常供水。

　　由于ATS46系列軟啟動器提供了過電流保護，過電壓保護，單項接地保護，上下口斷相保護，三相不平衡保護，相位顛倒保護等完備的保護措施并且具有故障自診斷功能，通過操作面板上的液晶顯示屏可以顯示功率因數(shù)、電動機溫度、負載狀態(tài)、電動機電流等參數(shù)，還可以顯示運行故障代碼，為故障的排除提供了極大的方便。為實現(xiàn)集中／機旁控制及配合電動閥門的開閉，控制上采用了Momentumn系列PLC，避免了控制回路繁雜的接線，提高了設(shè)備運行的可靠性。2002年4月投入至今，該啟動器運行情況良好。

　　7 結(jié)束語

　　傳統(tǒng)降壓起動方式由于其自身缺點已逐漸被新型電子式軟啟動器替代。在軟啟動器中，又以轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)最為先進。ATS系列軟啟動器是一種特殊的力矩控制系統(tǒng)，其主要功率元件與其他軟起并無區(qū)別，差別在于控制算法，它改善了交流感應(yīng)電動機的啟動性能，是其他降壓起動方式無法比擬的。它的使用為今后的智能控制集成打下了良好的基礎(chǔ)。