电动机智能软起动的应用

电力18讯：    摘要：本文针对农用大功率异步电动机通常降低启动电流冲击的措施，提出新的智能软起动概念。进而对其技术性能及功能进行综述。并讨论了应用中的有关问题。旨在进一步推动此新起动方式在农业电气化中的应用。

    关键词：异步电动机　晶闸管调压　智能软起动

    异步电动机结构简单、运行可靠、价格便宜、过载能力强，使用、安装、维护方便，在农业用电中大多电力负荷均由异步电动机驱动。但它起动电流约为额定电流的5～7倍。电动机容量越大，起动时冲击电流对农网及其负载冲击就越大。所以大功率异步电动机需采用起动装置启动。常用的有自耦变压器降压、串饱和电抗器和Y/△转换降压起动等，靠接触器切换电压实施启动降压，无法根本解决起动瞬时电流尖峰冲击；起动转矩不可调，起动中二次冲击电流对负载产生冲击转矩，当电网电压下降，可能造成电动机堵转；起动过程接触器带载切换，易造成触点的拉弧、损坏等方面问题。

    1-全新的起动方式

    (1)软起动：

    软起动是采用软件控制方式来平滑起动电动机，一方面控制方式以软(件)控强(电)，另一方面控制结果将电机起动特性由"硬"平滑为"软"，故被称之为"软起动"。它又分为两种：一种是采用变频恒矩限流；另一种是采用晶闸管调压起动，又称智能软起动。

    (2)两类软起动的对比：

    ①技术性能。采用变频调速起动，起动时具有良好的静、动态性能，就是在低速情况下也能随意调节电动机转矩，能以恒转矩起动电动机，起动电流可以限制在150%额定电流。

    采用智能软起动，起动时由于转矩是按电压比的平方减少，因此起动转矩很小。软起动器有电流反馈，也可采用恒流起动，即在起动过程中保护起动电流不变，直到电动机接近同步转速。

    从技术性能方面考虑，变频调速起动适用于较大起动转矩的负载，一般是大于50%的场合，例如往复式空压机、离心分离机、带负载的输送机、破碎机、螺旋式或振动式给料机、活塞式泵、带飞轮冲压机。智能软起动适用于较小转矩的负载，一般是小于50%的场合，例如旋转式空压机、离心式风机、离心泵、空载起动的输送机、各种空载起动的设备。

    ②经济性。采用变频器调速起动比智能软起动的投资费用高两倍甚至三倍。

    综合以上技术性能和经济性，对农网而言，当前受欢迎、能实际推广的起动方式当数后者。

    (3)智能软起动：

    智能软起动主要由串接于电源与被控电动机之间三对反并联晶闸管调压电路构成，以单片机为控制核心，整个起动过程是数字化程序软件控制下自动进行。利用三对晶闸管的电子开关特性，通过起动器中的单片机，控制其触发脉冲的迟早来改变触发角的大小。而触发导通角的大小，又改变晶闸管的导通时间，从而最终改变加到定子绕组的三相电压的大小。异步电动机定子调压的结果，一方面其转矩近似与定子电压的平方成正比，另一方面电动机的电流又和定子电压成正比。从而电动机的起动转矩和初始电流的限制可以通过定子电压的控制来实现，而定子电压又是通过可控硅的导通相角来控制的，所以不同的初始相角可实现不同的端电压，以满足不同的负载起动特性。电动机起动过程中，晶闸管的导通角逐渐增大，晶闸管的输出电压也逐渐增加，电动机从零开始加速，直到晶闸管全导通，从而实现电动机的无级平滑起动。电动机的起动转矩和起动电流的最大值可根据负载情况设定。

    2-智能软起动的技术特性与功能

    (1)基本特性：

    ①采用单片机全数字自控监控。起动时起动电流以恒定的斜率平稳上升，对电网无冲击电流，不会造成大的电压降落，保证了电网电压的稳定。启动转矩、电流、电压、时间可按负载不同而设定，可取得最佳的电流冲击和最佳的转矩控制特性。极大地减少了电动机转矩对负载的冲击，也满足了不同工作对象对起动转矩的不同要求，保护了驱动机构。

    ②电动机起动不受电网电压波动的影响。由于在晶闸管的移相电路中，引入了电流反馈，因而使电动机在起动过程中保持恒流、平稳起动。同时，由于以起动电流为定值整定，当电网电压上下波动时，通过控制电路自动增大或减小晶闸管导通角来维持原设定值，可保护起动电流恒定。有的还采用双电源隔离，保证控制部分不受各种强电干扰。

    ③根据工作对象的不同，可选择多种起停方式。而采用不同的起动方式，其起动力矩也不同。一般软起动