软启动装置的性能与应用

    １  传统启动装置与软启动装置的特点：

    电动机传统启动方式有自耦减压、Y/△减压、延边△减压及串电抗器减压（磁控式），其共同特点是控制线路简单，启动转矩不可调并有二次冲击电流，对负载有冲击转矩。如电网电压下降可能会造成堵转。上述方式在停机时均为瞬间动作，如无机械缓冲装置会对相关设备造成损坏。

    软启动装置(RSD)有下特点：

    1)降低电机启动电流和配电容量，避免增容投资。

    2)降低启动机械应力，延长电机及相关设备的寿命。

    3)启动参数可视负载调整，以达到最佳启动效果。         4)多种启动模式及保护功能，易于改善工艺、保护设备。

    5)备有外控端子，可方便实现异地控制或自动控制。

    6)全数字开放式操作显示键盘，操作灵活简便。

    7)高度集成的Intel微处理器控制系统，性能可靠。

    8)大电流无触点交流开关无级调压，调压范围宽、过载能力强。         9)产品可用作频繁或不频繁启动。

    有关研究资料报道，绝大部分故障都是在启动过程中出现的，RSD的出现，避免了以上传统启动的缺点，两者性能比较参见表1。

    注：表中STR数字式软启动器的启动电流特性曲线，是选择限流软启动方式下的电流特性曲线；电压斜坡启动方式下的电流特性曲线与限流软启动方式下的电流特性曲线有一定的差异。

　　２  RSD的工作原理

    在三相电源与电机间串入三相联晶闸管，利用晶闸管移相控制原理，启动时电机端电压随晶闸

　　管的导通角从零逐渐上升，电机转速逐渐增大，直至达到满足启动转矩的要求而结束启动过程，此时旁路接触器接通（避免电机在运行中对电网形成谐波污染，延长晶闸管寿命），电机进入稳态运行状态，停车时先切断旁路接触器，然后由软启动器内晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减小，电机转速由大逐渐减小到零，停车过程完成。见图1。

　　３  RSD的起停方式

　　３．１  电压斜坡软启动

    启动电机时，软启动器的电压快速升至U1，然后在设定时间t内逐渐上升，电机随着电压上升不断加速，达到额定电压和额定转速时，启动过程完成如图2。

　　３．２  限流启动         启动电机时，软启动器的输出电压迅速增加，直到输出电流达到限定值，保持输出电流不大于该值，电压逐步升高，使电动机加速，当达到额定电压、额定转速时，输出电流迅速下降至额定电流，启动过程完成，如图3。该方式用于某些需快速启动的负载电机。

　　３．３  斜坡限流启动

    启动电机时，输出电压在设定时间内平稳上升，同时输出电流以一定的速率增加，当启动电流增至限定值Im时，保持电流恒定，直至启动完成如图4。

    该方式适用于泵类及风机类负载电机。

　　３．４  软停车

    在该方式下停止电机时，电机的输出电压由额定电压在设定的软停时间内逐步降低至零，停车过程完成（如图5）。该方式常用于水泵负载，它成功地解决了传统停车过程中的“水锤”现象（即瞬间停机引起流体原来状态的剧烈变化，造成流体对管道的冲击）。

　　４  RSD的典型应用

    例1：某厂排水站有3台250 kW 380 V电机，当电机直接停车时，由于管内水的反压排水出口阀们处“拍门”撞击声很响，并发出2次撞击声，利用RSD软起停车功能，“拍门”撞击声明显减小，过去曾出现直接停车即“水锤现象”损坏事故，维护不仅工作量大，还需潜水员下水作业，维护一次费用达2万元，用了西安西普公司STR/250-3型（价格约2.5万元/台）后，从此未出现任何故障。有关电气原理图详见图6。         例2：某厂有两台渣浆泵输出固液混合物料，一用一备。由于泵的叶轮和壳体均采用高耐磨而且叶轮是采用与转向相同的螺丝紧固，因此在试车(点动)过程中因电机反转而使叶轮从轴上退出并击坏泵体。

    采用STRA系列RSD装置后，使点动电压连续可调，因而可选择一个较低点动电压值使试车时点动而对设备无任何影响，在设备检修时也可以利用点动功能来盘车。也可使两台泵轮流工作，使两泵运行利用率均等，延长泵电机的使用寿命，有关电路图详见图7。

    以上仅举2例说明RSD的应用及产生的效益，RSD还有很多应用场合，在钢铁、电力冶金、石化、民用、建筑等场合均有广泛应用。

　　５  RSD的发展

　  实际应用中为便于控制，常奖RSD开关及控制电路组成一个完整的电机控制中心(MCC)以实现对电机的综合控制及故障记录报警。RSD与可编程序控制器组合后，使控制系统的设计更为方便灵活及可靠。

    软启动器自20世纪80年代由国外进入国内后，国内有关部门进行了大量研究及实践，特别是西安西普公司(江主席曾亲临此公司现场参观考察)近年来在这个领域作了大量有益的工作，RSD的功能不断扩正在开发及研制适用于绕线型异步电机，同步电动机及双速电动机的控制系列产品，RSD在性能与国外(AB公司，schneider公司)同类产品相同的前提下，平均价格比以上公司同类产品便宜50%，与国内自耦减压装置相比容量在75 kW以下电机价格贵约60%，容量在90 kW～315 kW仅贵20%左右，在电机轻载时，还可以达到节能的效果。

　　６  结束语

    综上所述，可看出RSD有传统启动装置无法比拟的优点，特别适用于各类泵类或风机负载，对工作机械较特殊的如突跳、平滑加速、减速、快速停止，低速制动的场合，也适用RSD它是传统启动装置的理想换代产品。