淺議軟啟動器在矸石破碎機控制系統(tǒng)中的應用

李永新

摘 要：與傳統(tǒng)的啟動裝置相比，軟啟動器因其具有的體積小、沖擊量低、轉矩可調等優(yōu)點，更有利于電機設備軟起、軟停、及安全保護與系統(tǒng)節(jié)能等各種功能的實現(xiàn)。該文介紹了軟啟動器相較于傳統(tǒng)變頻器及降壓啟動裝置的技術優(yōu)勢，并對其工作原理、啟動方式、及功能特征作出了進一步的分析，提出了軟啟動器在矸石破碎機控制系統(tǒng)中的應用方法，并對其實踐效果進行了總結。

關鍵詞：軟啟動器 矸石破碎機 控制系統(tǒng)

中圖分類號：TD44 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）02（c）-00-01

1 軟啟動器概述

軟啟動器具有軟起、軟停、安全保護與系統(tǒng)節(jié)能等諸多功能。該裝置一般是由串接在電源與被控電機間的三相反并聯(lián)閘管及其電控電路組成的，當其啟動電機時，電壓逐漸升高，在電動機加速至額定電壓的過程中，軟啟動器始終以可控硅為基礎，對電動機的電壓進行控制，以確保啟動過程安全、穩(wěn)定地進行。軟啟動器在其功能和工作原理上都與變頻器具有一定的相似之處，但與變頻器不同的是，由于變頻器主要作為調速器使用，因而其往往是通過不同的負載來改變電壓和頻率；而軟啟動器的頻率是不變的，工作中，軟啟動器通過控制自身內部晶閘管的導通角，使被控電機輸入電壓從零開始以預設的函數(shù)關系逐漸上升，直至啟動結束，賦予電機額定電壓。

2 軟啟動器的工作原理分析

工作中，軟啟動器將電子設備及可控硅作為系統(tǒng)的應用基礎，通過對晶聞管的導通角的調整，讓晶聞管的導通角與時間形成一定的關系，從而實現(xiàn)電機設備的軟啟動。軟啟動裝置的機械設備中，晶閘管的兩側設置有旁路接觸器觸頭，一旦啟動過程結束，電機設備開始正常運行，控制系統(tǒng)即閉合兩側旁路接觸器的開關，使軟啟動器裝置自動停止工作狀態(tài)。軟啟動裝置的啟動主要包括斜坡升壓方式、斜坡恒流方式、階躍方式或脈沖沖擊方式等幾種類型。下面僅以本次研究中使用的斜坡恒流方式為例，對其進行一簡要說明。斜坡恒流啟動方式是指在啟動過程中，通過電力環(huán)閉控制的引入，使電機的初始電流值從0上升到某一預先設定好的數(shù)值后，直至啟動完成將不再變化。這種啟動方式將大大提高電機啟動的穩(wěn)定性，電流的上升變化速率應根據(jù)電機負載而

確定。

3 在矸石破碎機控制系統(tǒng)中應用軟啟動器的實踐研究

應用中，應首先以軟啟動器的電氣原理為基礎，根據(jù)電氣設備的結構原理圖及其運行特點進行分析和設計。如兩臺電機同時啟動時，軟啟動器無法實現(xiàn)對二者的同時控制，因而需要采用接觸器等裝置對控制進行輔助?？刂葡到y(tǒng)通常是由軟啟動器、繼電器、接觸器、熔斷器等裝置構成的，而軟啟動器的具體型號的選擇則應以電動機的功率作為依據(jù)。一旦系統(tǒng)的電氣設計完成，技術人員即應開始對系統(tǒng)的合理性進行檢驗，首先應在空載狀態(tài)下進行操作和檢測，確定其符合設計要求后，再針對負載狀態(tài)下的電路及電流情況進行檢測，從而以精確的測算和分析確保系統(tǒng)設計的可

行性。

本次技術改造中原有的矸石破碎機的電機情況如下：額定功率為110 kW、額定電流210 A、額定電壓為交流380 V。由于該設備改造前采用全壓直接啟動的方式，因此在30 s的啟動時間里，往往出現(xiàn)電機電流高達2000 A以上的現(xiàn)象，并已達到量程顯示的最大值。在實際操作中，兩臺矸石破碎機在一個班次內的正常啟停次數(shù)≥2次，而其啟停壽命僅不足500次，且對其他相關電網(wǎng)設備及開關元件等存在著巨大的沖擊。通過對軟啟動器啟動方式的分析和比較，決定采用施耐德的ATS480晶閘管軟啟動器對兩臺矸石破碎機進行改造。該型號的軟啟動器具有限流啟動和自身保護功能。本次改造是將原來電源開關的控制回路移到軟啟動器上，并取消遠方控制，使其只作為電動機的電源總開關。其電路圖如下圖1所示。

圖1 軟啟動控制系統(tǒng)電路圖

該裝置采用了斜坡恒流的啟動方式，即電流達到預設值后保持恒定，同時通過微電腦的控制使輸出電壓持續(xù)增加以實現(xiàn)電機的加速，直至其達到額定狀態(tài)。此時，接觸器閉合，軟啟動器自動退出運行，直到停車時再次開啟。其電壓-電流特性曲線如下圖2所示。接收到停車指令時，電動機的端子電壓從額定電壓緩慢下降，在電壓下降瞬間電動機將產(chǎn)生一個小的電流沖擊，其后電動機電流會隨電壓的下降而下降，直至停車。

圖2 電壓-電流特性曲線圖

改造后的矸石破碎機運行正常，能滿足生產(chǎn)現(xiàn)場要求，且明顯降低了電機啟動電流和對電網(wǎng)的沖擊。在實現(xiàn)電機平穩(wěn)啟動和提高供電可靠性的同時，軟啟動器也使相關設備的使用壽命顯著延長，并減少了開啟與停車過程中事故的發(fā)生幾率。

4 結語

綜上所述，作為一種新型電機控制裝置，軟啟動器具有傳統(tǒng)啟動裝置無法代替的技術優(yōu)勢和先進功能。在將其應用于矸石破碎機控制系統(tǒng)的實踐研究中我們發(fā)現(xiàn)，基于軟啟動器技術的改造成功實現(xiàn)了電機的可靠供電和設備的安全運行，在延長設備使用壽命的同時提高了其運行的效率，對矸石破碎作業(yè)系統(tǒng)中電氣控制自動化水平的提升具有重要的推進作用。

參考文獻

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