低壓軟啟動器選用時應(yīng)注意的問題
軟啟動器以體積小，轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)、啟動平穩(wěn)沖擊小并具有軟停機(jī)功能等優(yōu)點(diǎn)得到了越來越多的應(yīng)用，大有取代傳統(tǒng)的自耦減壓、星－角等啟動器的趨勢。由于軟啟動器是近年來新發(fā)展起來的啟動設(shè)備，在設(shè)計、安裝、調(diào)試和使用方面還缺少指導(dǎo)性的規(guī)范與規(guī)程。我們在軟啟動器的安裝、調(diào)試工作中也遇到了一些實(shí)際技術(shù)問題。例如：不同啟動負(fù)載軟啟動器的選型、軟啟動沖擊電流與過流保護(hù)定值的配合、軟啟動設(shè)備容量與變壓器容量的關(guān)系等問題。
1、軟啟動器簡介
目前，市場上常見的軟啟動器主要有電子式、磁控式和自動液體電阻式等類型。電子式以晶閘管調(diào)壓式為多數(shù)。變頻器在某種意義上也是一種軟啟動器，而且是能夠真正地實(shí)現(xiàn)軟啟動的啟動器，只是造價要高些。
晶閘管式軟啟動器是串接在電源與電動機(jī)之間的三組正反向并聯(lián)的晶閘管，通過微電腦控制觸發(fā)導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓。晶閘管式軟啟動器的啟動方式有斜坡電壓型、突跳加斜坡電壓型和限流型等可供選擇。
磁控式軟啟動器是利用磁放大器原理制造的串聯(lián)在電源和電動機(jī)之間的三相飽和電抗器構(gòu)成的軟啟動裝置。啟動時通過數(shù)字控制板調(diào)節(jié)磁放大器控制繞組的激磁電流，改變飽和電抗器的電抗值調(diào)節(jié)啟動電壓降，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)軟啟動。
不論晶閘管式軟啟動器還是磁控式軟啟動器在啟動時只能調(diào)節(jié)輸出電壓，達(dá)到控制啟動時的電壓降、限制啟動電流的目的。一般的軟啟動器不能調(diào)節(jié)電源頻率，也就不能象變頻器那樣從零頻零壓開始啟動電動機(jī)，實(shí)現(xiàn)無沖擊啟動。實(shí)際上軟啟動器在啟動設(shè)備時還是要產(chǎn)生一定的沖擊電流的；斜坡電壓型控制軟啟動器的啟動時的電壓、電流變化曲線見圖1所示。晶閘管式軟啟動器采用斜坡電壓啟動時，開始時要使軟啟動器輸出一個初始電壓（初始電壓在80~280V之間可以調(diào)節(jié)），使電動機(jī)產(chǎn)生足以克服機(jī)械設(shè)備的靜摩擦的初始轉(zhuǎn)矩，拖動設(shè)備開始轉(zhuǎn)動，啟動電流為Is。在微電腦的控制下，繼續(xù)增加輸出電壓使電動機(jī)加速。當(dāng)軟啟動器的輸出電壓接近額定電壓時，電動機(jī)就已達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，Is降為負(fù)荷電流In。啟動時間t1結(jié)束時，軟啟動器輸出額定電壓并發(fā)出旁路信號，使旁路接觸器閉合，軟啟動器停止輸出電壓，電動機(jī)轉(zhuǎn)入正常運(yùn)行。軟啟動的初始轉(zhuǎn)矩可以通過給定初始電壓和啟動時間進(jìn)行調(diào)節(jié)，控制啟動電流在2~4.5倍電動機(jī)額定電流以內(nèi)。
低壓軟啟動器的停車方式主要有自由停車，軟停車，制動停車三種。傳統(tǒng)的電動機(jī)停車方式常用自由停車，但有許多應(yīng)用場合，自由停車會產(chǎn)生很大問題，如高層建筑的水泵系統(tǒng)，如果采用自由停車，會產(chǎn)生巨大的“水錘”效應(yīng)，使管道、水泵損壞。因此利用軟停車可以消除自由停車帶來的這種反慣性沖擊。在停車時刻t2發(fā)出停車指令，電動機(jī)的端子電壓從Un緩慢下降，在電壓下降瞬間電動機(jī)電流會有一個小的電流沖擊，然后電動機(jī)電流會隨電壓的下降而下降，直至電動機(jī)停下來。
2、低壓軟啟動器選用時應(yīng)注意的問題
2．1低壓軟啟動柜電氣接線與元件排列
一般低壓軟啟動柜的電氣接線如圖2所示。柜內(nèi)電氣元件按圖示順序排列，作到主接線簡短不交叉，便于銅排連接。軟啟動器安裝在接觸器的右側(cè)不受其他元件發(fā)熱的影響。軟啟動器與控制柜邊壁及其他元件間距要求≥100mm，方便軟啟動器散熱。
2．2軟啟動器選型
除了技術(shù)、性能、價格比較外，還要考慮設(shè)備現(xiàn)場的電網(wǎng)容量、設(shè)備啟動負(fù)荷輕重、啟動頻繁程度等具體條件。
對于水泵類啟動負(fù)載較輕的設(shè)備，可選擇功能簡單、價格較低、操作方便的軟啟動器。這類設(shè)備根據(jù)電動機(jī)額定功率，選用樣本規(guī)定的相同容量的軟啟動器就能滿足需要。對于大型風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)等啟動負(fù)荷比較重的設(shè)備，應(yīng)該選用啟動功能比較多、有限流啟動功能、自身保護(hù)比較齊全的軟啟動器。尤其功率比較大的設(shè)備（200KW以上），最好選用啟動功能比較全的高性能軟啟動器。
2．3隔離器和熔斷器選擇
軟啟動柜中的隔離電器，可以選用隔離開關(guān)也可以選用具有隔離功能的塑殼斷路器。小功率軟啟動柜宜選用隔離開關(guān)熔斷器組合的刀熔開關(guān)。不但起到隔離保護(hù)作用，還可以降低工程造價。隔離開關(guān)的額定電流大于電動機(jī)額定電流就可以滿足運(yùn)行要求。
由于軟啟動器中晶閘管的浪涌焦耳積分（I2t）值有限，選用斷路器做短路保護(hù)裝置不能有效保護(hù)晶閘管元件。建議選用快速熔斷器做短路保護(hù)裝置?？焖偃蹟嗥骺蛇x用aR或NGT型半導(dǎo)體保護(hù)熔斷器。選用快速熔斷器一般不用做分?jǐn)嗄芰πｒ?yàn)，因?yàn)閍R型熔斷器的額定分?jǐn)嗄芰?0KA，NGT快速熔斷器的分?jǐn)嗄芰?20KA，能夠滿足一般配電工程需要。另外熔斷器還有限流功能，對晶閘管的保護(hù)要比斷路器可靠。
快速熔斷器的額定電流的選用原則是設(shè)備啟動時不會熔斷，設(shè)備安裝處發(fā)生最小短路電流時必須可靠熔斷。具體選用時可根據(jù)設(shè)備的負(fù)荷性質(zhì)和電動機(jī)的啟動電流，查閱熔斷器制造廠提供的熔斷器時間—電流特性曲線、I2t值及晶閘管的I2t值進(jìn)行計算選擇。在缺少上述資料時也可按下述經(jīng)驗(yàn)公式計算選用：
Ifn≥(1.8~2.0)*Ie(A)
Ifn—快速熔斷器額定電流(A)
Ie—電動機(jī)額定電流(A)
2．4旁路接觸器的選擇
軟啟動結(jié)束時電動機(jī)已在額定電壓上運(yùn)行，所以按電動機(jī)的額定電流選用交流接觸器就能滿足要求。要注意的是在配柜接線時，作到軟啟動器與接觸器同相連接，不要接錯相序。
2．5過負(fù)荷保護(hù)裝置的選擇
軟啟動裝置的過負(fù)荷保護(hù)裝置應(yīng)該選用具有過載保護(hù)、斷相保護(hù)和溫度補(bǔ)償功能的熱過載繼電器。具體選用時，要使電動機(jī)的工作電流在熱元件整定電流范圍以內(nèi)。工作時容易過載的設(shè)備，要使電動機(jī)的額定電流值靠近熱元件整定電流范圍的下限。
2．6變壓器負(fù)載能力及保護(hù)整定值校驗(yàn)
在軟啟動裝置選用時除注意上述要求外，還要注意為設(shè)備供電的變壓器的負(fù)載能力。如果事前變壓器已接近滿載，要慎重選用軟啟動設(shè)備。尤其是要增設(shè)功率比較大的設(shè)備時，更要核對校驗(yàn)變壓器的荷載能力和保護(hù)的整定值；
增加軟啟動設(shè)備后，變壓器二次側(cè)斷路器的短路短延時脫扣器的整定值Ir2為：
Ir2≥1.1(IL+1.35*K*Ie) A
式中：IL—變壓器正常運(yùn)行時的負(fù)荷電流 A
K—新增加軟啟動設(shè)備的啟動電流與電動機(jī)額定電流的比值（見表1）；
Ie—新增加電動機(jī)的額定電流 A。
計算出的Ir2應(yīng)小于變壓器二次側(cè)斷路器現(xiàn)在的實(shí)際短路短延時脫扣器的整定值；否則，在新增加設(shè)備啟動時，變壓器二次側(cè)斷路器要分?jǐn)嗵l。造成軟啟動器選用失敗。
表1典型設(shè)備軟啟動效果及啟動電流參考值
應(yīng)用機(jī)械類型 選用功能 執(zhí)行的功能 啟動電流（%） 啟動時間（秒）
離心泵 標(biāo)準(zhǔn)啟動 減少沖擊，消除水錘 300 5~15
螺桿式壓縮機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)啟動 減少沖擊，延長機(jī)械壽命 300 3~20
離心式壓縮機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)啟動 減少沖擊，延長機(jī)械壽命 350 10~40
活塞式壓縮機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)啟動 減少沖擊，延長機(jī)械壽命 350 5~10
傳送帶運(yùn)輸機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)+突跳 啟動平穩(wěn)，減少沖擊 300 3~10
風(fēng)機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)啟動 減少沖擊，延長機(jī)械壽命 300 10~40
攪拌機(jī) 標(biāo)準(zhǔn)啟動 降低啟動電流 350 5~20
磨粉機(jī) 重載啟動 降低啟動電流 450 5~60
3、典型應(yīng)用
例：某市第二熱源廠新增四臺250KW循環(huán)泵，兩臺工作兩臺備用，變壓器容量1250kVA，10/0.4kV，為降低電機(jī)啟動電流及避免增容投資過大，我們根據(jù)用戶要求采用軟啟動器。由于該負(fù)荷為水泵類，啟動不是很頻繁，所以采用性價比較優(yōu)的SS2-250型軟啟動器。隔離開關(guān)采用HD17-630/3，熔斷器采用NT4-1250A，旁路接觸器采用CJ29-500/3，熱繼電器采用JRS2-630/3。兩年來運(yùn)行正常，能夠很好的滿足用戶要求。
4、調(diào)整與試車
軟啟動控制柜安裝完成后要進(jìn)行認(rèn)真地檢查。按設(shè)計圖紙核對接線是否正確，連接是否可靠。因?yàn)榫чl管等電子器件不允許做絕緣電阻測試，所以只能用數(shù)字萬用表高阻檔檢查軟啟動器中晶閘管的絕緣情況。新的軟啟動器（冷態(tài)時）每組晶閘管輸入輸出端子間測量電阻值應(yīng)指示1.3MΩ左右，相間（相間未接控制回路時）、相對地測量電阻值應(yīng)該指示無窮大。檢查確認(rèn)無誤后，在軟啟動器輸出端接上一臺小功率電動機(jī)并設(shè)定啟動方式、初始電壓、啟動時間和停機(jī)時間等技術(shù)參數(shù)。在電動機(jī)與軟啟動器連接前，必須用500V絕緣電阻測試器檢查電動機(jī)和電纜的絕緣狀態(tài)。只有絕緣電阻符合有關(guān)規(guī)定，才準(zhǔn)許將電動機(jī)連接到軟啟動器輸出端進(jìn)行啟動試驗(yàn)。第一次軟啟動前要對機(jī)械進(jìn)行人力盤車，檢查機(jī)械有無“卡堵”現(xiàn)象，然后進(jìn)行設(shè)備啟動試驗(yàn)并調(diào)節(jié)好啟動參數(shù)后，就可以交付使用了。
總之，軟啟動器啟動轉(zhuǎn)矩大而且可以調(diào)節(jié)、設(shè)備啟動時間短、有軟停機(jī)功能、元件少維修量小，能夠完成比較困難的設(shè)備的啟動，是性能比較好的電動機(jī)啟動控制設(shè)備，