智能化软起动器的应用（图）

　　作为笼式异步电动机的起动设备——软起动器，从20世纪70年代开始利用晶闸管交流调压技术进行制作应用，以后又把功率因素控制技术结合进去。近年来，采用微电脑代替模拟控制电路，发展成现代的智能化软起动器。

1 智能化软起动器的主要品种

　　目前世界上有许多电气公司在生产智能化软起动器，著名的有：法国施耐德电气（Schneider Electric）公司生产的Altistart（ATS）软起动器，最大功率达到800kW：美国艾伦-布拉得利（Allen-Bradley, A-B）公司生产的SMC系列软起动器，最大功率达1200kW：通用电气（GE）公司生产的QC、ASTAT系列软起动器，最大功率达850kW，额定电压500V，额定电流1180A，最大起动电流5900A：意大利西威（SIEI）公司生产的eST、dST系列软起动器，额定电压690V、额定电流1600A：德国西门子（SIEMENS）公司生产的3RW22系列软起动器，额定电压690V、额定电流1200A。上述产品中，ATS产品实用可靠，体积小，结构紧凑，使用方便，为一般用户考虑选用：通用电气和西威公司产品力求功能全面：A-B公司则把软起动器设计成许多派生品种，不同品种对应不同功能：西门子公司的产品介于通用电气与A-B公司产品之间。

2 智能化软起动器

　　几乎所有的智能化软起动器的结构组成原理均大同小异，现以Altistart（ATS）软起动器为例加以说明。
　　ATS软起动器的结构
　　ATS系列软起动器
　　ATS软起动器的控制原理
　　ATS软起动器包括一个控制模块和一个电源组件，其结构组成如图1所示。

图1

　　控制模块 同一系列不同功率之间的模块可以互换，其功能有：触发可控硅整流器：用微处理机计算操作状况：记录和储存电动机和起动器热状态：监测电源和电气绝缘：通过内部联锁继电器发出监测和报警输出信号：3个LED提供状态显示：4个选择开关实现选择功能：4个电位器实现整定。

　　电源组件 包括：背对背安装的3对可控硅整流器并带有保护电路：测量用电流互感器和控制电路电源：72A以上的风扇及其安全电路。

　　ATS系列软起动器包括：各种用途的ATS-23软起动——软停止单元：控制离心泵液压泵的ATS-23P软起动——软停止单元：控制1.5～8.5kW低功率电动机简单用途的ATS系列VR2电压斜坡起动器。

图2

　　ATS软起动器的控制原理如图2所示。通过推移相位角g，直到电动机电流为零以后，再触发可控硅。

　　该技术可保证电动机在起动完成后连续平稳转动，具有极佳的稳定性：微处理机控制起动单元和电动机的主要工作参数，并不断进行优化。

　　软起动器实际上是一个晶闸管调压调速的线路。其工作原理是通过改变晶闸管的触发角，调节晶闸管调压电路的输出电压。其特点是电动机转速近似与定子电压的平方成正比。软起动器起动电动机时，晶闸管全导通，使电动机工作在额定电压的机械特性上。

3 基本功能

　　[$page] 　起动电压 软起动器的起动电压在35%～65%（甚至20%～95%）额定电压间可调，这时起动转矩为10%～36%（或4%～90%）直接起动转矩。

　　脉冲突跳起动方式 有些负载如挤压机、搅拌机和皮带输送机等静阻力比较大，必须施加一个短时的大起动力矩，以克服大的静摩擦力，所以在软起动器上设置了脉冲突跳方式，可以短时输出95%的额定电压（相当于90%直接起动转矩），0～400ms可控。脉冲突跳结束后，根据斜坡设定值继续起动。软起动器在一个工作周期中的输出电压波形如图3所示。

图3

　　加速斜坡控制 电动机开始转动后，可以控制电动机电压线性增大，加速时间可在一定范围内（如1～999s）调节。还可提供电流限幅（如在200%～500%电动机额定电流间可调）的起动加速方式，可使电动机线性加速到额定转速。

　　加速斜坡作用于小功率电动机，而快速斜坡用于惯性大的设备。

　　运行状态 软起动有4种运行状态：①跨越运行模式：晶闸管处于全导通状态，电动机工作于全压方式，电压斜坡分量可以完全忽略，常用于短时重复的电动机。②接触器旁路工作模式：在电动机达到满速运行时，用旁路接触器来取代已完成任务的软起动器，这样可以降低晶闸管的热损耗，提高系统效率。可以用一台软起动器起动多台电动机。③节能运行模式：当电动机负荷较轻时，软起动器自动降低施加于电动机定子上的电压，减少电动机电流励磁分量，从而提高了电动机的功率因素，起到了节能效果。④调压调速方式：软起动器可以作调压调速运行，因电动机转子内阻很小，要得到大范围的调速，就需在电动机转子中串入适当的电阻。

　　停止功能 该功能的停止方式有4种：①自由停车：直接切断电源，电动机自由停车。②软停止：有时不希望电动机突然停止，采用软停止方式。在接收停机信号后，电动机端电压逐渐减小，转速下降到可调整斜坡时间（如1～999s）。③泵停止：适用于惯性力矩较小的泵驱动，消除“水锤效应”。④直流制动：当给出停车信号后，将直流注入电动机加快制动，直流制动时间可在0～99s间选择。主要用于惯性力矩大的负载或需要快速停机的场合。还可用于准确停车功能，该功能用于要求定位控制停车的场合。⑤保护和监控：软起动器以字符式显示器