軟啟動器在1.5 M熱鋸控制的應(yīng)用

董武創(chuàng)

（西寧特鋼集團有限公司，青海 西寧 810005）

西寧特鋼一軋1.5M熱鋸電機型號是JS126－4 225 kW，以前是以電阻的降壓起動，通過時間設(shè)定短接電阻，達(dá)到電機以全電壓運行的目的。因該控制故障率高，電機燒損頻繁，起動時會造成電網(wǎng)電壓不穩(wěn)定，為此，在設(shè)備改造中采用丹佛斯MCD3000軟起動器的起動方案，替代原有的降壓起動，很好的克服了原有設(shè)備的缺點。

1 軟啟動器技術(shù)性能分析

1.1 變頻調(diào)速起動

VVVF變頻器是Variable Voltage and Variable Frequency的縮寫，意為改變電壓和頻率。它的基本結(jié)構(gòu)見圖1。

圖1 基本結(jié)構(gòu)

它的工作原理是根據(jù)電動機起動或工作時的實際需要適當(dāng)?shù)母淖冚斎腚娫吹碾妷汉皖l率，使電動機實現(xiàn)降壓起動或調(diào)速運行。適用于啟動轉(zhuǎn)矩較大的負(fù)載。

1.2 晶閘管軟啟動器

軟啟動器是一種集電動機軟啟動、軟停止和多種保護功能于一體的電動機控制裝置，英文名稱為Soft Starter。它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路。軟起動器分五種控制：①限流起動，其為限制電動機起動電流，主要用在輕載起動的負(fù)載，降低起動壓降。②斜坡電壓起動，起動電壓由小到大成斜坡線性上升，它將傳統(tǒng)的降壓啟動從有級變成了無級，主要用在重載起動。③轉(zhuǎn)矩控制起動，用于重載起動，它使電動機的起動轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，其優(yōu)點是起動平滑柔性好，同時降低電動機起動時對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動方式。④轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動，與轉(zhuǎn)矩控制起動相仿，也用在重載起動，不同的是在起動瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電動機靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短啟動時間，但是突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負(fù)荷，使用時要特別注意。⑤電壓控制起動，用在輕載起動場合，在保證電壓降下發(fā)揮電動機的最大起動轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短起動時間，是最優(yōu)的輕載起動方式。1.5 M熱鋸電機屬于輕載起動，所以選擇限流起動方式，降低起動壓降，降低電動機起動電流。

1.3 經(jīng)濟性

采用變頻器調(diào)速起動比晶閘管智能軟起動器的投資費用高兩到三倍，根據(jù)單位的實際情況，從現(xiàn)設(shè)備的電控改造需要及經(jīng)濟看，比較適合晶閘管智能軟起動器。最后決定采用晶閘管智能軟起動器為電壓控制的起動型的軟起動設(shè)備。

2 晶閘管軟起動器

2.1 晶閘管軟起動器工作原理

晶閘管軟起動器控制原理圖見圖 2，它采用三相平衡調(diào)壓式主回路，將三對反并聯(lián)的大功率晶閘管串接在電動機的三相電路上，通過限制電流大小及起動時間，以達(dá)到實現(xiàn)電動機軟起動的目的，當(dāng)電動機起動完成達(dá)到較高轉(zhuǎn)速后，閉合三相旁路接觸器 KM，短接晶閘管，使電動機直接投入電網(wǎng)運行，以避免晶閘管元件的持續(xù)損耗。從圖2可以看出，主回路晶閘管電子限流裝置，由VT1~VT6組成，另外，利用2個電流互感器來完成三相定子電流檢測，通過與設(shè)定比較、判斷得出：當(dāng)起動時間超過設(shè)定值時，起動停止，需要將起動電流調(diào)高，再進行起動。

圖2 晶閘管軟起動器工作原理

若三相啟動電流不平衡，通過設(shè)定延時后，電流不平衡一直存在，則停止起動。另外該軟起動器還提供軟停車功能即直流制動的功能。軟起動器可減少電動機直接啟動或降壓啟動引起的電網(wǎng)壓降，使之不影響其它共網(wǎng)電氣設(shè)備運行，可減少電動機沖擊電流，沖擊電流會造成電動機局部溫升過大，降低電動機使用壽命；可減少電動機起動帶來的機械沖擊力，沖擊力會加速傳動機械磨損；可減少電磁干擾，沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。

2.2 晶閘管軟起動器的選用

因1.5M熱鋸轉(zhuǎn)動慣量大，所以需要選擇恒流型軟啟動器，以適應(yīng)較大的起動轉(zhuǎn)矩，所以選用丹佛斯MCD3000軟起動器。丹佛斯 MCD3000軟起動器采取全電壓起動，即在起動過程中保護起動電流不變（圖3），直到電動機接近同步轉(zhuǎn)速后，通過時間控制將旁路接觸器吸合，同時維持電子系統(tǒng)保護（當(dāng)旁路時）。此方案的特點是降低晶閘管的熱損耗，提高其工作效率又使電網(wǎng)避免了諧波污染。

2.3 MCD3000軟起動器特點

MCD3000軟起動，在保證轉(zhuǎn)矩的同時，采用轉(zhuǎn)速控制，轉(zhuǎn)速上升較為平穩(wěn)而且快，損耗更低，具有電動機和軟起動器綜合保護功能，能全時連續(xù)檢測電動機電流，提供了電動機可靠和完整保護，這種保護在旁路接觸器吸合后仍起作用。

2.4 應(yīng)用效果

應(yīng)用效果，見圖3。

3 結(jié)束語

通過一年多的運行，表明該裝置可靠性高，性能完善，能滿足生產(chǎn)要求，主要體現(xiàn)在以下幾點：

（1）使用軟起動器后，起動電流明顯降低（見表 1），避免了更換大一級的動力變壓器，減少了配電室容量與增容投資。

表1

（2）軟起動器實現(xiàn)轉(zhuǎn)速較平穩(wěn)起動，提高了1.5M熱鋸的使用率，降低了電機燒損及熱停機時間。

（3）使用軟起動后，有效地保護了電網(wǎng)及其它用電設(shè)備的安全。

圖3 應(yīng)用效果

1 丹佛斯軟啟動器操作說明

2 《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊》編委會.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊（下冊）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，1996