電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與保護(hù)方式的探析

王 鎮(zhèn)

（滄州惠邦機(jī)電產(chǎn)品制造有限責(zé)任公司，河北 南皮 061500）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷革新與發(fā)展，電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與保護(hù)模式性能越來越高。傳統(tǒng)的以“星——三角方式”啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩太大的情況下是不能使用的，只能在符合使用條件的場(chǎng)合才能使用，并且以自耦減壓方式啟動(dòng)的電動(dòng)機(jī)也是存在缺點(diǎn)的。最近這幾年，低壓電動(dòng)機(jī)和高壓電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)方式都有了改變；目前，低壓電動(dòng)機(jī)基本是電子式的軟啟動(dòng)和變頻器啟動(dòng)，高壓電動(dòng)機(jī)基本是一液體電阻降壓方式啟動(dòng)。低壓電動(dòng)機(jī)和高壓電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)保護(hù)方法基本上都可以起到電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與保護(hù)作用。

一、以往的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)和保護(hù)方式

電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式在2007年后已有新的方式，軟啟動(dòng)方式也逐漸替代硬啟動(dòng)方式，在電動(dòng)機(jī)的保護(hù)技術(shù)上有了較快的進(jìn)步，現(xiàn)在的電子式的各種功能齊全的保護(hù)方式已經(jīng)完全替換了傳統(tǒng)的熱元件保護(hù)，

1.硬啟動(dòng)方式的現(xiàn)狀

硬啟動(dòng)方式既有優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也存在著缺點(diǎn)；例如：硬啟動(dòng)方式電路簡(jiǎn)單，維修方便，一次性成本投入較低，但是也存在啟動(dòng)電流大，對(duì)電動(dòng)機(jī)及機(jī)械設(shè)備沖擊較大等問題。在負(fù)載狀已知情況下，可選擇式啟動(dòng)抽頭電壓是有一定優(yōu)勢(shì)的，但是在大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，低電壓抽頭不能完成啟動(dòng)過程，而且高電壓檔會(huì)產(chǎn)生較大的啟動(dòng)電流，同時(shí)也會(huì)沖擊電動(dòng)機(jī)和電網(wǎng)，還會(huì)造成絕緣物被擊穿，電網(wǎng)的某些主開關(guān)跳閘，妨礙了電網(wǎng)的某些保護(hù)參數(shù)的整定，也會(huì)燒壞啟動(dòng)器的交流接觸器。我國標(biāo)準(zhǔn)的硬啟動(dòng)器的二次控制電路中有一只時(shí)間繼電器，硬啟動(dòng)器的啟動(dòng)與運(yùn)行都由它控制，時(shí)間一長(zhǎng)，這只繼電器也會(huì)有損壞，從而失去作用。一旦啟動(dòng)狀態(tài)運(yùn)行過長(zhǎng)，欠電壓運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)會(huì)受到損壞，使電氣設(shè)備的安全運(yùn)行受到影響。硬啟動(dòng)方式在以前經(jīng)常使用，主要是硬啟動(dòng)比軟啟動(dòng)低。硬啟動(dòng)的傳統(tǒng)保護(hù)方式也存在很多缺陷，也即將被淘汰。

2.軟啟動(dòng)的基本情況

最近幾年，硬啟動(dòng)方式已經(jīng)被電子式軟啟動(dòng)的方式基本取代。并且，它具有小電流啟動(dòng)，連續(xù)平滑啟動(dòng)和加速，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大連續(xù)變化的優(yōu)點(diǎn)，保護(hù)方式也有所增加，有效的解決傳統(tǒng)方式中存在的缺點(diǎn)。

軟啟動(dòng)器是一種新穎電動(dòng)機(jī)控制裝置，它主要由三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路組成，為了達(dá)到不同目的而采用不同的方法使被控電動(dòng)機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化，就可以適應(yīng)不同負(fù)載電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。

軟啟動(dòng)方式中有一種比普通軟啟動(dòng)更好地啟動(dòng)方式——變頻器，它可以使軟啟動(dòng)變得緩慢，從而達(dá)到節(jié)能的效果，并且能與其它自控器件有效地組合成成熟的自動(dòng)控制系統(tǒng)；同時(shí)改變輸出電壓和頻率；作為調(diào)節(jié)器的軟啟動(dòng)器只改變輸出電壓。變頻器可以作為軟啟動(dòng)器，但是它價(jià)格貴，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

一般情況下，軟啟動(dòng)器的工作原理有以下幾種啟動(dòng)方式。

（1）斜坡升壓軟啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式也存在優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，優(yōu)點(diǎn)是不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時(shí)間成一定函數(shù)關(guān)系增加，缺點(diǎn)是在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中由于不限流時(shí)要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對(duì)電網(wǎng)影響較大。

（2）斜坡恒流軟啟動(dòng)。斜坡恒流軟啟動(dòng)是在開始啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)逐漸增加電流，一直到啟動(dòng)完成后電流保持不變。在啟動(dòng)是電流的變化速度是可以自己設(shè)置的，根據(jù)當(dāng)時(shí)的啟動(dòng)條件進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。因?yàn)樗母鞣N優(yōu)點(diǎn)而在風(fēng)機(jī)、泵類等器械上經(jīng)常應(yīng)用。

（3）階躍啟動(dòng)。階躍啟動(dòng)就是開機(jī)時(shí)以最短時(shí)間使啟動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值，為了達(dá)到快速啟動(dòng)的效果，可以調(diào)節(jié)啟動(dòng)電流設(shè)定值。

（4）脈沖沖擊啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式應(yīng)用場(chǎng)合很少，只有在其他啟動(dòng)方式不能實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)任務(wù)時(shí)才得以應(yīng)用，它是在開始啟動(dòng)時(shí)，讓晶閘管快速通導(dǎo)大電流一會(huì)兒再降下來，再上升到預(yù)定電流值保持穩(wěn)定。

二、現(xiàn)階段電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)與保護(hù)方式的進(jìn)展

近年來，電子式軟啟動(dòng)方式將成為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的主要方式，硬啟動(dòng)在電子式軟啟動(dòng)方式將基本被淘汰，原本已有的硬啟動(dòng)也將作出維修和改造，到最后實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)全面代替硬啟動(dòng)，使硬啟動(dòng)完全退出時(shí)代舞臺(tái)。

1.軟啟動(dòng)與傳統(tǒng)減壓?jiǎn)?dòng)方式的比較

星——三角啟動(dòng)、自耦減壓?jiǎn)?dòng)、電抗器啟動(dòng)等啟動(dòng)方式都屬于有級(jí)減壓的硬啟動(dòng)，都存在大量缺陷，而軟啟動(dòng)與其相比，具有明顯的優(yōu)勢(shì)，如下：

一是無沖擊電流。軟啟動(dòng)器通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。二是恒流啟動(dòng)。軟啟動(dòng)器可以使電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中保持恒流，確保電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)。三是啟動(dòng)電流的調(diào)節(jié)。根據(jù)負(fù)載情況可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整至最佳的啟動(dòng)電流。四是實(shí)現(xiàn)軟停車。電動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，傳統(tǒng)的控制方式都是通過瞬間停電完成的，這樣會(huì)對(duì)機(jī)械設(shè)備造成損壞，而軟停車技術(shù)可以完全避免這一事故的發(fā)生，使維修成本降低。五是實(shí)現(xiàn)輕載節(jié)能。軟啟動(dòng)方式可以控制在不同負(fù)載時(shí)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)端電壓，使電動(dòng)機(jī)能正常工作，并能減少各種損耗。

2.軟啟動(dòng)的保護(hù)功能的優(yōu)越性

軟啟動(dòng)的保護(hù)功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于傳統(tǒng)硬啟動(dòng)器的保護(hù)功能。

在過載保護(hù)方面。軟啟動(dòng)器在電流控制壞的作用下可以隨時(shí)感知電動(dòng)機(jī)中變化的電流，為了達(dá)到過載保護(hù)功能，可以通過增加過載電流的設(shè)定和反時(shí)限控制模式實(shí)現(xiàn)，在電動(dòng)機(jī)發(fā)生故障時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

缺相保護(hù)功能。工作時(shí)，軟啟動(dòng)器隨時(shí)檢測(cè)三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。

過熱保護(hù)功能。熱繼電器可以在軟啟動(dòng)器內(nèi)部檢測(cè)晶閘管散熱器的溫度，在溫度過高時(shí)，它將關(guān)斷晶閘管，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

此外，還有軟啟動(dòng)MCC控制柜控制中心，即我們常見電動(dòng)機(jī)控制中心——MCC控制柜。一般由輸入端的斷路器、軟啟動(dòng)器、軟啟動(dòng)器的旁路接觸器、二次側(cè)控制電路、電壓、電流顯示儀器以及運(yùn)行工作狀態(tài)指示儀表組成。

[1]惠更斯.探索低壓電動(dòng)機(jī)和高壓電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的不同方式[J].中國電氣化，2010（09）.