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

　　關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)器；轉(zhuǎn)矩控制；鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)

　　1 前言

　　作為應(yīng)用最廣泛的拖動(dòng)設(shè)備，鼠籠型三相異步電動(dòng)機(jī)在直接啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較高的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，從而引起電網(wǎng)較大的電壓降、損壞機(jī)械設(shè)備、還會(huì)降低電機(jī)的壽命。必須采取措施采用降壓啟動(dòng)。

　　2 鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式比較

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

　　“Y一△”啟動(dòng)裝置需6根出線，而且故障率太高。元器件維修費(fèi)也高，切換時(shí)會(huì)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(dòng)。自耦降壓啟動(dòng)其體積大且故障率高，是笨重復(fù)雜的設(shè)備，啟動(dòng)時(shí)會(huì)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(hù)工作量大，一般不能頻繁啟動(dòng)。

　　磁控式軟啟動(dòng)器利用控磁調(diào)壓原理，對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行軟啟動(dòng)。在啟動(dòng)過程中電壓無級(jí)平滑地從初始值上升到全壓，使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中有一個(gè)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(qiáng)、無二次沖擊電流。但它在啟動(dòng)時(shí)仍存在一次沖擊電流，且不可調(diào)，適用負(fù)載能力一般。一般不能頻繁啟動(dòng)，整機(jī)體積較大。

　　電子式軟啟動(dòng)器可以限制啟動(dòng)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(hù)傳動(dòng)機(jī)械、設(shè)備和人員，節(jié)省能源。啟動(dòng)電流可視負(fù)載輕重調(diào)整。這種軟啟動(dòng)器體積小、故障率與維修費(fèi)較低，是實(shí)際應(yīng)用中的首選。

　　這種軟啟動(dòng)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(jìn)行智能化控制，它既能保證電動(dòng)機(jī)在負(fù)載要求的啟動(dòng)特性下平滑啟動(dòng)，又能降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊。除各種啟動(dòng)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(dòng)、準(zhǔn)確停車、低速制動(dòng)等。同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)直接計(jì)算機(jī)通信控制。

　　3 軟啟動(dòng)器工作原理

　　軟啟動(dòng)器由串接于電源與被控電機(jī)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(jī)上的電壓，以實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)和軟停止的功能。其工作原理如圖1。

　　幾種軟啟動(dòng)方式比較：

　　3．1 電壓斜坡啟動(dòng)

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

　　3．2 電流限幅啟動(dòng)

　　當(dāng)使用電流限幅啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)端電壓基本保持為常數(shù)，用在輕載啟動(dòng)的負(fù)載。采用純限流技術(shù)時(shí)，電機(jī)加速性能基本上與機(jī)電式降壓啟動(dòng)器一樣。實(shí)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(dòng)電流小于電流限幅值時(shí)，電機(jī)電壓為線性斜坡電壓，當(dāng)電流值達(dá)到限幅值時(shí)，軟啟動(dòng)器將調(diào)節(jié)斜坡電壓，維持電流限幅值。從這兩種啟動(dòng)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(jī)啟動(dòng)性能仍取決于電機(jī)特性，而非實(shí)際負(fù)載需求。對(duì)于重型負(fù)載來說，并不能真正減小沖擊電流。

　　3．3 轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)

　　轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)用在重載啟動(dòng) ，它是將電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，它的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)平滑，柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有更好的保護(hù)，它的目的是保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，延長拖動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命。同時(shí)降低電機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動(dòng)方式。

　　4 軟啟動(dòng)器的選用

　　4．1 選型：根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇。

　　4．2 選規(guī)格：根據(jù)電動(dòng)機(jī)的標(biāo)稱功率、電流Q負(fù)載性質(zhì)選擇啟動(dòng)器，一般軟啟動(dòng)器容量稍大于電動(dòng)機(jī)工作電流即可，還要考慮保護(hù)功能是否完備，如過電流保護(hù)、過壓保護(hù)、單項(xiàng)接地保護(hù)、上下口斷相保護(hù)、三相不平衡保護(hù)、相位顛倒保護(hù)等。

　　5 施耐德A1 tistart46軟啟動(dòng)器的特點(diǎn)

　　施耐德Ahistart46軟啟動(dòng)器（17一l200A）啟動(dòng)時(shí)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(dòng)機(jī)和軟啟動(dòng)器綜合熱保護(hù)功能，能全時(shí)連續(xù)檢測電機(jī)電流，提供電機(jī)最可靠和完整的保護(hù)，此保護(hù)功能在啟動(dòng)結(jié)束旁路后仍能起作用，這是其他任何軟啟動(dòng)器都不具備的。

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

　　ATS力矩控制的優(yōu)點(diǎn)主要有：

　　· 線性速度斜坡與電機(jī)負(fù)載無關(guān)

　　· 控制功率因數(shù)，減少電流沖擊

　　· 標(biāo)準(zhǔn)力矩斜坡，適用于變負(fù)載力矩控制

　　· 恒力矩加速曲線

　　· 通過鍵盤讀取電動(dòng)機(jī)的力矩值，與實(shí)際應(yīng)用配合很方便

　　· 可在力矩負(fù)載點(diǎn)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(shí)現(xiàn)最佳控制。

　　6 ATS46軟啟動(dòng)器的應(yīng)用

　　ATS46軟啟動(dòng)器在水泵、風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)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(jī)泵站就首次成功采用了ATS46軟啟動(dòng)器。l＃連鑄泵站有兩臺(tái)220kW凈環(huán)泵及兩臺(tái)110kW濁環(huán)泵，均為一用一備，但不排除兩臺(tái)泵同時(shí)運(yùn)行的可能。設(shè)計(jì)采用了一拖二方式，即一臺(tái)軟起帶兩臺(tái)水泵，可依次起動(dòng)兩臺(tái)水泵。軟啟動(dòng)結(jié)束后，用旁路接觸器斷開軟啟動(dòng)器，可避免功率元件長時(shí)間工作發(fā)熱。當(dāng)一臺(tái)水泵因故障停機(jī)時(shí)，可自動(dòng)開啟備用水泵，保證正常供水。

　　由于ATS46系列軟啟動(dòng)器提供了過電流保護(hù)，過電壓保護(hù)，單項(xiàng)接地保護(hù)，上下口斷相保護(hù)，三相不平衡保護(hù)，相位顛倒保護(hù)等完備的保護(hù)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(dòng)機(jī)溫度、負(fù)載狀態(tài)、電動(dòng)機(jī)電流等參數(shù)，還可以顯示運(yùn)行故障代碼，為故障的排除提供了極大的方便。為實(shí)現(xiàn)集中／機(jī)旁控制及配合電動(dòng)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(yùn)行的可靠性。2002年4月投入至今，該啟動(dòng)器運(yùn)行情況良好。

　　7 結(jié)束語

　　傳統(tǒng)降壓起動(dòng)方式由于其自身缺點(diǎn)已逐漸被新型電子式軟啟動(dòng)器替代。在軟啟動(dòng)器中，又以轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)最為先進(jìn)。ATS系列軟啟動(dòng)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(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能，是其他降壓起動(dòng)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)。