软启动电机控制技术 提升能源效率及性能

　　工业工程师们深知，电机(特别是泵、压缩机和风扇所用的电机)耗费的电能对运营预算造成了沉重负担。为了应对这一问题，他们转而选择高效的电机控制技术，这种技术在启动电机时仅消耗恰好够用的电能，并能提供诊断数据、缩短停机时间。

　　随着近年来电机启动的应用越来越广泛，电机启动技术也越来越复杂。为了最大限度地提升效率，工程师们需要重新审视可选的电机控制。

　　常见的电机启动技术包括全压接触器、软启动器和变频器(VFD)。每种技术都具有不同的成本和性能属性，这些属性会根据应用的不同而发生变化。

　　接触器提供最基本的电机启动功能。传统的直接启 (DOL)通过一个接触器和简单或先进的过载继电器来完成。

　　在过去20年间，VFD技术得到了飞速发展，已经成为转矩控制或线性速度应用的默认启动解决方案。它使用先进的技术来控制电压和频率，从而实现电机启动、运行和停止过程的精确控制。

　　对于仅需要在启动和停止时进行电机控制的应用，软启动器是一种更经济的控制方式，它可以替代VFD，并且能够实现比接触器更高级的控制。

　　软启动器的评价

　　许多软启动器都拥有多种启动功能，包括软启动、限流启动、泵控制、低速和全电压启动。在停止功能方面，许多软启动器都可以实现泵停止、电机制动和软停车。

　　由于需要实际转矩和速度控制来启动离心泵和大惯性负载，新一代软启动器应运而生，它采用最先进的基于固态的功率单元。新一代产品拥有一系列控制功能和应用选项，使工程师们不得不重新评估当前软启动器设备能够实现哪些功能。可选的功能包括：

　　? 软启动：软启动会线性增加电压以启动电机。启动转矩与所施加电压的平方成正比。

　　? 线性速度：无论哪种类型的负载，线性速度启动方式都可以在给定时间内启动电机而无需使用外部转速计。无论规格如何，控制器只会耗费恰好够用的电能来启动和停止负载。

　　? 转矩斜坡：该功能能够调整给定斜坡时间的初始转矩和最大转矩，从而在启动电机时实现精确控制。与使用电压斜坡的软启动模式相比，转矩斜坡控制线性度更高，同时还可能在提供启动电机所需转矩的同时，减小系统机械部件上的应力。

　　? 全电压：与传统的机电启动器相比，这种启动方式允许工程师将电机控制器用作固态接触器，对于高占空比应用，还可以作为故障排除的辅助手段，或者利用控制器的诊断功能。

　　? 限流：限制电流有助于满足设施的严苛要求，限制线路干扰并满足内部工厂配电限制。

　　? 泵控制：与转矩斜坡功能的实际转矩控制不同，泵控制对泵电机的加速/减速扭矩进行管理。停止控制与启动控制同样重要，特别是在泵应用中，适当的停止控制可以减少液体管道系统中的浪涌，最大限度地减少水锤效应和泵气穴现象。

　　? 测量：测量功能是必不可少的，它可以准确监测性能并及时对过程做出调整，从而提高性能和能源效率。

　　? 节能：节能功能使用软启动器的内部反馈电路对负载进行监控，可以识别电机耗能较低的情况(这种情况在轻载时尤为常见)，并通过降低电机终端电压进行调节。

　　能源效率

　　评估并了解软启动器的功能之后，提高节能效果的下一步是了解最能与特定负载的启动/停止控制配置文件相匹配的启动方式。

　　例如，在启动一台典型的NEMA设计B电机时，可以使用泵系统的这些通用转矩/转速曲线来查看所耗费的能量。通过使用DOL启动及具备软启动、泵控制和转矩控制方式的Allen-Bradley? SMC?-50软启动器可以实现上述功能。其目标是尽可能缩小施加的转矩和负载或加速转矩之间的差距，从而最大限度地节省电机启动耗费的电能。

　　如果以崭新的视角重新审视，就会发现包括SMC-50在内的新型软启动器现已在一台设备中整合了多种启动方式。这意味着，现在一台SMC能够执行给定电机的大多数启动功能，不管是需要线性加速还是只需软启动。这使用户能够使用一台控制器启动和控制多种负载类型。工程师们仅需更改控制参数就可以为负载匹配启动/停止配置文件，而无需替换整个控制模块。性能的改善和节能作用可以大大减轻电机对运营预算造成的负担。