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软启动器

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高低压起动柜
软启动柜作用

发布时间:2018-08-27

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发布人:软启动柜用途

软起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颖电机控制装置,它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法,控制三相反并联闸管的导通角,使被控电机的输入电压按不同的要求而变化,就可实现不同的功能。软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。变频器是用于需要调速的地方,其输出不但改变电压而且同时改变频率;软起动器实际上是个调压器,用于电机起动时,输出只改变电压并没有改变频率。变频器具备所有软起动器功能,但它的价格比软起动器贵得多,结构也复杂得多。


 
 
软启动器,是采用电力电子技术、微处理器技术及现代控制理论设计生产的具有二十世纪九十年代先进水平的新型节能产品。它与中国仍大量使用的传统的继电控制方式的磁控式、自耦式及星/三角转换等降压起动器相比,具有十分显著的特点,降低起动机械应力,延长电动机及相关设备的使用寿命;起动参数可视负载调整,以达到最佳起动效果;多种起动模式及保护功能,易于改善工艺、保护设备;特有的外控端子,可方便实现异地控制或自动控制;全数字开放式用户操作显示键盘,操作设置灵活简便;高度集成的Intel微处理器控制系统,性能可靠;大电流无触点交流开关无级调压,调压范围宽、过载能力强。该软起动器体积小、技术含量高、性能可靠、保护功能齐全、操作简便,广泛应用于石化、冶金、环保、食品机械、农业灌溉和建筑等行业。

 
软起动器-主要特点 
 
软起动器 
主要优点
 
(1)控制柜具有了两种起动方式,直接起动、软起动。
(2)软起动结束,旁路接触器闭合,使软起动器退出运行,直至停车时,再次投入,这样即延长了软起动器的寿命,又使电网避免了谐波污染,还可减少软起动器中的晶闸管发热损耗。
 
运行特点
 
(1)能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升,起动电流小,对电网无冲击电流,减小负载的机械冲击。
(2)起动电压上升斜率可调,保证了起动过程的平滑性,起动电压可依据不同的负载在30%~70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。
(3)可以根据不同的负载设定起动时间。
(4)起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。
 
将软起动MCC控制柜进一步加以组合,可以实现多种复合功能。例如:将两台控制柜加上控制逻辑,可以组成“一用一备方案”,用于大楼的消防系统与喷淋泵、生活泵等系统。如果配上PC(可编程序控制器),则可以实现消防泵定时(如半个月)自动检测,定时自动关闭;加上相应的控制逻辑,则可以对消防泵及各个系统运转是否正常实施平时检测时,定时低速低水压(不出水)运行;在灭火时,则实施全速满载运行。将若干台电机加上控制逻辑组合,可以组成生活泵系统或其它专用系统,按需要量逐次打开各台电机,也可逐次减少电机,实现最佳效率运行。还可以根据客户要求,实现多台电机每次自动转换运行,使各台电机都处于同等的运行寿命期。

 
软起动器-基本参数 
主电压范围:220—690VAC;
主电流范围:18—300A外接;300—515A内接;
控制电压:110—120VAC或220—240VAC;
软启时间:0—30s;
软停时间:0—30s;
初始电压:30—70%Ue;1.5—4Ie;
旁路方式:外置可不带旁路运行。
 
软起动器-起动方式 
 
软起动器 
运用串接于电源与被控电机之间的软起动器,控制其内部晶闸管的导通角,使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,赋予电机全电压,即为软起动,在软起动过程中,电机起动转矩逐渐增加,转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式:
 
(1)斜坡升压软起动:这种起动方式最简单,不具备电流闭环控制,仅调整晶闸管导通角,使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是,由于不限流,在电机起动过程中,有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏,对电网影响较大,实际很少应用。
 
(2)斜坡恒流软起动:这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加,当电流达到预先所设定的值后保持恒定(t1至t2阶段),直至起动完毕。起动过程中,电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大,则起动转矩大,起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式,尤其适用于风机、泵类负载的起动。
 
(3)阶跃起动:开机,即以最短时间,使起动电流迅速达到设定值,即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值,可以达到快速起动效果。
 
(4)脉冲冲击起动:在起动开始阶段,让晶闸管在级短时间内,以较大电流导通一段时间后回落,再按原设定值线性上升,连入恒流起动。该起动方法,在一般负载中较少应用,适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。软起动与传统减压起动方式的不同,笼型电机传统的减压起动方式有Y-q起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动,存在明显缺点,即起动过程中出现二次冲击电流。
 
(5)电压双斜坡起动:在起动过程中,电机的输出力矩随电压增加,在起动时提供一个初始的起动电压Us,Us根据负载可调,将Us调到大于负载静磨擦力矩,使负载能立即开始转动。这时输出电压从Us开始按一定的斜率上升(斜率可调),电机不断加速。当输出电压达到达速电压Ur时,电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测达速电压,当电机达到额定转速时,使输出电压达到额定电压。
 
(6)限流起动:就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(Im)的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长,直到输出电流达到预先设定的电流限值Im,然后保持输出电流I这种起动方式的优点是起动电流小,且可按需要调整。对电网影响小,其缺点是在起动时难以知道起动压降,不能充分利用压降空间。
 
(7)突跳起动:在起动开始阶段,让晶闸管在极短的时间内全导通后回落,再按原设定的值线性上升,进入恒流起动,该起动方法适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。
 
软起动器-节能保护 
 
软起动器 
节能功能
 
电动机属感性负载,电流滞后电压,大多数用电器都属此类。为了提高功率因数须用容性负载来补偿,并电容或用同步电动机补偿。降低电动机的激磁电流也可提高功率因数(HPS2节能功能,在轻载时降低电压,使激磁电流降低,使COS∮提高)。节能运行模式:轻载时降低电压减少了激磁电流,电机电流分为有功分量和无功分量(激磁分量)提高COS∮。
 
节能运行模式:当电动机负载轻时,软起动器在选择节能功能的状态下,PF开关热拨至Y位,在电流反馈的作用下,软起动器自动降低电动机电压。减少了电动机电流的励磁分量。从而提高了电动机的功率因数(COS∮)。(国产软起动器多无此功能)在接触器旁路状态下无法实现此功能。TPF开关提供了节能功能的两种反应时间;正常、慢速。节能运行模式:自动节能运行。正常、慢速两种反应速度)空载节能40%,负载节能5%。
 
保护功能 
(1)过载保护功能:软起动器引进了电流控制环,因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式,实现了过载保护功能,使电机过载时,关断晶闸管并发出报警信号。
 
(2)缺相保护功能:工作时,软起动器随时检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。
 
(3)过热保护功能:通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度,一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管,并发出报警信号。
 
(4)其它功能:通过电子电路的组合,还可在系统中实现其它种种联锁保护。
 
软起动器-MCC控制柜 
 
软起动器 
 
MCC(MotorControlCenter)控制柜,即电动机控制中心。软起动控制柜由以下几部分组成:(1)输入端断路器,(2)软起动器,(3)软起动器旁路接触器,(4)二次侧控制电路(完成手动起动、遥控起动、软起动及直接起动等功能的选择与运行),有电压、电流显示和故障、运行、工作状态等信号显示。
 
软起动MCC控制柜进一步加以组合或用PLC逻辑控制,可以实现多种复合功能。用于大楼的消防系统与喷淋泵、生活泵等系统。可以实现消防泵定时自动检测,定时自动关闭,加上相应的控制逻辑,则可以对消泵及各个系统运转是否正常,实施平时检测时,定时低速低水压运行;在灭火时,则实施全速满载运行。将若干台电动机控制逻辑组合,可以组成生活泵系统或其他专用系统,按需要量逐次起动各台电机,也可逐次减少电机,实现最佳效率运行。还可以实现多台电机自动转换运行,使各电机都处于同等的运行寿命。
 
软起动器-型号绍 
 
HPS2D软起动器 
 
HPS2D常规型软起动器:HPS2D75…840型电机软起动器,是一种全数字控制的软起动器。控制功能十分完善并有多种保护功能,在省级新产品鉴定会上,被评定为国际水平中国国内领先产品。它采用16位单片机,数据处理实现全部数字化,起动和停止时的电压斜坡由单片机控制。具有脉冲突跳、大电流断开、泵停止、内置电子过载保护(可选)、断相保护、过流保护、过温保护,并具有自诊断和节能功能。可消除电动机起动、停止过程中的电流冲击,减小电网容量,避免电机起动时机械冲击,保护电机和负载。是传统星-三角、自耦降压起动器的最佳换代产品,可广泛应用于纺织、冶金、石油化工、水处理、食品和保健品加工、采矿和机械等行业。
 
HPMV-DN中、高压软起动器HPMV-DN中、高压软起动器是用多只可控硅串并联而成,可以满足不同的电流及电压等级要求,控制可控硅的触发角就可以控制输出电压的大小。在电机起动过程中,HPMV-DN按照预先设定的起动曲线增加电机的端电压使电机平滑加速,从而减少了电机起动时对电网、电机本身和相连设备的电气及机械冲击。当电机达到正常转速后,旁路接触器接通。电机起动完毕后,HPMV-DN软起动器继续监控电机并提供各种故障保护。在软停机时首先按照预先设定好的停机曲线平滑地降低电机的端电压直到电机停机。软停可以解决突然停机引起的水泵水锤现象及机械冲击等相关问题。
 
经济型软起动器HPS2S18/30…300/515:是一款灵活多用的电机软起动器。可以取代Y/△起动,适用于大多数应用场合。它安装调节方便,所有控制连接及参数调节均在正面上完成。该软起动器在安装后用户仍可方便就地改造,如:附加限流功能和内接外接转换选择。该软起动器可不带旁路持续在线运行。软起动器为旁路和故障单独设置了控制继电器。该软起动器所有参数均通过前面板上的三只旋钮电位计和一只拔码开关设定,直观准确。它甚至可以工作在有振动和环境温度较高的应用场合。当该软起动器用于内接时因可控硅模块上承受的是三角形接法时的相电流,所以相同电流的软起动器在内接时可以负载比外接时大1.73倍的电机。如一台58A的S型软起动器内接应用时可以负载100A的电机。 
HPS2S18/30...300/55:安装容易,调节方便;灵活选型,自由选择内接/外接方式;产品性能稳定可靠;带LED指示,电源和工作状态及故障分析一目了然;在常规负荷的应用中,如泵、压缩机、升降机、电梯、短距离输送带和船头推进器等,可以根据电动机的额定功率来选择HPS2S软起动器;对于负荷的应用,如离心机,混合机,压碎机,搅拌机和距离输送带,建议选择电动机额定功率大一个规格的软启动器
 
 
 
软起动器 
HPS2DB型汉显智能经济型软起动器:HPS2DB型汉显智能经济型软起动器在秉承和平电气其他型号软起动器优良的起动、停止特性的基础上,采用双MCU形式,主芯片采用新型微处理完成通讯、故障处理、信号采集、参数给定等功能;而从芯片完成可控硅的触发控制,预置出厂参数,适合于大多数负载需要,可通过键盘轻松将当前参数恢复到出厂值。内置非易用失性存储器,确保参数不会丢失。全面的保护功能。支持通讯功能-可通过现场总线与软起动器通讯,可以支持Modbus,Profibus、DeviceNet等通讯协议。可选带模拟输出功能,可在线升级软起动器控制程序。
 
HPS2DN智能型软起动器:HPS2DN15…840数字式智能型软起动器是在原有HPS2S、HPS2D/DH基础上新开发的一种基于最先进的数字处理器的调压、限流式智能电机软起动器,其独特的智能电子电路提供完美的控制及保护功能:线性加速起动、泵起、泵停控制,预置低速运行(可在低速下短时电子控制式正反转调试),可预置双重起停参数自由切换,能监测负载状况并自动实现轻载节能模式运行。电机绝缘检测保护功能及缺相、短路、相序及电子过载等保护。可带RS485通讯接口,使用Modbus/Profibus协议,实现全面微机远控和监测。可广泛用于纺织,冶金、石油化工、水处理、船舶、运输、医药、食品加工,采矿和机械设备等行业。新一代HPS2DN是现代工业信息化,自动化技术应用中极为方便采用的“积木”式IT元件。
 
HPS2S经济型软起动器:HPS2S经济型软起动器:按其功率大小主要分为四种於DIN35毫米导轨上。这种小型软起动器具有内置的旁路接点。HPS2S18/30...300/515用於一般启动,可用“外接”和“内接”两种连接方法(可与标准的Y/D起动器相比较)。采用“内接”可减少42%流经软起动器的电流。也就是说使用户有可能用58A的软起动器来启动和运行100A的电机。限流功能可作为选件提供,标准的配置是有两个内装的信号继电器。这种软起动器的功率为1.15,意即其最大电流等於额定电流lex1.15。
 
软起动器-相关比较 
 
软起动器 
软起动与传统减压起动方式的区别
 
1、无冲击电流。软起动器在起动电机时,通过逐渐增大晶闸管导通角,使电机起动电流从零线性上升至设定值
2、恒流起动。软起动器可以引入电流闭环控制,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。
3、根据负载情况及电网继电保护特性选择,可自由地无级调整至最佳的起动电流。
 
电机停机时,传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。但有许多应用场合,不允许电机瞬间关机。例如:高层建筑、大楼的水泵系统,如果瞬间停机,会产生巨大的“水锤效应”,使管道,甚至水泵遭到损坏。为减少和防止“水锤”效应,需要电机逐渐停机,即软停车,采用软起动器能满足这一要求。在泵站中,应用软停车技术可避免泵站的“拍门”损坏,减少维修费用和维修工作量。软起动器中的软停车功能是,晶闸管在得到停机指令后,从全导通逐渐地减小导通角,经过一定时间过渡到全关闭的过程。停车的时间根据实际需要可在0~120s调整。笼型异步电机是感性负载,在运行中,定子线圈绕组中的电流滞后于电压。如电机工作电压不变,处于轻载时,功率因数低,处于重载时,功率因数高。软起动器能实现在轻载时,通过降低电机端电压,提高功率因数,减少电机的铜耗、铁耗,达到轻载节能的目的;负载重时,则提高电机端电压,确保电机正常运行。
 
高压启动器和低压启动器
 
软启动器主回路采用晶闸管,通过逐步改变晶闸管的导通角来抬升电压,完成启动过程,这是软启动器的基本原理。在低压软启动器市场,产品繁多,但是高压软启动器产品还是比较少。高压软启动器与低压软启动器基本原理一样,但是高压软启动器与低压软启动器相比,有些地方存在着其特殊性:
 
1、高压软启动器在高压环境下工作,各种电气元器件的绝缘性能一定要好,电子芯片的抗干扰能力要强。高压软起动器组成电气柜时,电气元器件的布局以及与高压软启动器与其它电气设备的连接也是非常重要的。
 
软起动器—实用手册 
2、高压软启动器必须有一个高性能的控制核心,能对信号进行及时和快速地处理。因此这个控制核心一般采用高性能的DSP芯片,而不是低压软启动器的普通单片机芯。低压软启动器主回路由三组反并联的晶闸管组成。而在高压软启动器中,由于单只高压晶闸管的耐压能力不够,所以必须由多个高压晶闸管串联进行分压。但是每个晶闸管的性能参数没有完全一致。晶闸管参数的不一致,会导致晶闸管开通时间不一致,从而导致晶闸管的损坏。因此在晶闸管的选配上,必须保证每一相的晶闸管参数尽可能地一致,并且每一相晶闸管的RC滤波电路的元件参数尽可能一致。
3、高压软起动器的工作环境容易受到各种电磁干扰,因此触发信号的传递必须安全可靠。高压软起动器中,传递触发信号,一般采用光纤传输,能有效地避免各种电磁干扰。通过光纤传递信号,也有两种方式:一种多光纤方式,一种单光纤方式。多光纤方式即每块触发板有一路光纤;单光纤方式即每一相只有一路光纤,信号传递到一块主触发板,再由主触发板传递到同一相的其他触发板。由于各路光纤光电传输过程中损耗不尽一致,因此从触发一致性上看,单光纤的方式比多光纤可靠。
4、高压软启动器对信号的检测比低压软启动器要求更高。高压软起动器所在的环境存在着大量的电磁干扰,并且高压软启动器所用的真空接触器和真空断路器在其分断和闭合过程中会产生大量的电磁干扰。所以对检测到的信号不仅要进行硬件滤波,也要进行软件滤波,去掉干扰信号。
5、软启动器在完成启动过程后,要切换到旁路运行状态,如何平滑地切换到运行状态,这也是软启动器的一个难点,如何选准旁路点非常重要。旁路点早了,电流冲击非常大,即使在低压条件下,也会造成三相电源中断路器跳闸,甚至会损坏断路器。高压条件下危害更大。旁路点迟了,电机抖动得厉害,影响负载正常工作。因此,旁路信号的硬件检测电路必须非常精确,并且程序处理也要恰到好处。
 
软起动器-发展历史 
 
WZR无刷自控电机软起动器 
 
软启动器于20世纪70年代末和80年代初投入市场,填补了星-三角启动器和变频器在功能实用性和价格之间的鸿沟。采用软启动器,可以控制电动机电压,使其在启动过程中逐渐升高,很自然地控制启动电流,这就意味着电动机可以平稳启动,机械和电应力降至最小。因此软启动器在市场上得到广泛应用,并且软启动器所附带的软停车功能有效地避免水泵停止时所产生的“水锤效应”。
 
异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点,在各行各业中得到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流(一般为Ie的5-8倍),同时由于起动应力较大,使负载设备的使用寿命降低。国家有关部门对电机起动早有明确规定,即电机起动时的电网电压将不能超过15%。解决办法有两个:增大配电容量,采用限制电机起动电流的起动设备,如果仅仅为起动电机而增大配电容,从经济角度上来说,显然不可取。为此,人们往往需要配备限制电机起动电流的起动设备,过去人们多采用Y/△转换,自藕降压,磁控降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用,但没有从根本上解决问题。
 
伴随传动控制对自动化要求的不断提高,采用可控硅为主要器件、单片机为控制核心的智能型电动机起动设备—软起动器,已在各行各业得到越来越多的应用,由于软起动器性能优良、体积小、重量轻,并且具有智能控制及多种保护功能,而且各项起动参数可根据不同负载进行调整,其负载适应性很强。因此电子式软起动器将逐步取代落后的Y/Δ、自耦减压和磁控式等传统的减压起动设备成为必然。
 
电力电子技术的快速发展,智能型软起动器得到广泛应用。智能型软起动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装置,又称为SoftStarter。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机,而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数,如限流值、起动时间等。此外,它还具有多种对电机保护功能,这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。
 
软起动器-应用领域 
 
软起动器 
软起动器 安装调节方便,所有控制连接及参数调节均在正面上完成。该软起动器在安装后用户仍可方便就地改造,如:附加限流功能和内接/外接转换选择。该软起动器可不带旁路持续在线运行。软起动器为旁路和故障单独设置了控制继电器。该软起动器所有参数均通过面板上的三只旋钮电位计和一只拔码开关设定,直观准确。它甚至可以工作在有振动和环境温度较高的应用场合。当该软起动器用于内接时因可控硅模块上承受的是三角形接法时的相电流,所以相同电流的软起动器在内接时可以负载比外接时大1.73倍的电机。如一台58A的S型软起动器内接应用时可以负载100A的电机。
 
原则上,笼型异步电动机凡不需要调速的各种应用场合都可适用。应用范围是交流电380V(也可660V),电机功率从几千瓦到800千瓦。软起动器特别适用于各种泵类负载或风机类负载,需要软起动与软停车的场合。同样对于变负载工况、电动机长期处于轻载运行,可广泛用于纺织,冶金、石油化工、水处理、船舶、运输、医药、食品加工,采矿和机械设备等行业。
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