高壓固態軟起動器的優點介紹及工作原理

高壓固態軟起動器的優點介紹及工作原理

優點介紹

1、降低電動機的起動電流，可以避免電源中的電壓降和電壓驟降。減少配電容量，避免增容投資。

2、減少起動應力，延長電動機及相關設備的使用壽命。節省維護成本而節約很多費用。

3、平穩的起動和軟停車避免了傳統起動設備的喘振問題、水錘效應；

4、多種起動模式及寬范圍的電流、電壓設定，可適應多種負載場合，改善工藝。

5、完善可靠保護功能，更有效的保護電動機及相關設備的安全。

6、可頻繁起、停，實現一托多，降低設備采購成本。

典型應用

水泵：利用泵控制功能，在起動和停止時，減少液流沖擊所產生的泵流水錘現象，節省了系統維修費用；

球磨機：利用電壓斜坡起動，減少齒輪轉矩的磨損，減少維修工作量延長使用壽命；

風機：利用固態軟起動器取代了傳統起動器，減少皮帶磨損和機械沖擊；

壓縮機：利用限流，實現了平滑起動，降低電機溫升；

破碎機：利用堵轉保護和快速保護，避免機械故障和阻塞造成電動機過熱而燒毀；

輸送機械：利用軟起動和軟停機控制，實現平滑漸進的起動過程和平滑減速的停車過程，避免了因沖擊而對物料和設備造成的損傷

工作原理

結構

    完整的軟起動器是一個標準的電機起動控制器，用來保護和控制中、高壓交流電機。完整包括：隔離開關、保險絲、主真空接觸器、控制變壓器、控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。軟起動部分僅包括：控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。

    A、隔離開關：在起動器的輸入電源部分裝有一個允許電機直接帶負載起動的隔離開關。這個隔離開關具有負載短路時起動和帶負載停機的過載能力。其最大設計值是：5KV隔離開關使用2300-4160V的起動器，7.2KV用于6000-7200V起動器，而15KV用于10-14KV的軟起動器。

    當隔離開關合閘時無法把控制柜高壓部件部分的門打開。隔離開關帶有連鎖裝置，只有當隔離開關切斷電源時才可以打開機柜的門。同樣情況當機柜被打開時隔離開關也無法合閘。隔離開關上的機械連鎖裝置使中壓電源被有效的連鎖住，以保證操作安全。

    在控制的中高壓輸入電源部分裝有一個可視窗口，不用打開機柜門就可以觀察離合開關的閘刀是處于分離或合閘狀態。當隔離開關在分離狀態時有一個分離的刀臂通過機械裝置與地相連接（對于14KV是選項部分）。

    B、電源保險絲：對于標準的控制器在每相輸入電源中裝有保險絲進行初級的電源限流。典型的6900V以下的保險絲是ANSI標準R型，而10-15KV的控制器是采用ANSI標準E型保險絲。保險絲的選擇是根據電機的堵轉電流和所對應的固態起動器的過載繼電器。保險絲和過載保護是設計用來防止較低和中等級的故障。這可以防止過載電流超過繼電器額定值，以對較高的超過繼電器保護范圍的故障進行有效的保護。

熔斷器的支架上帶有保險絲指示器（連線接到絕緣的離合器控制電路），當三相中有一相保險絲開路時會自動斷開全部三相電源。

    C、SCR電源器件：在每相中是用一對相同參數的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達到所有使用電網的峰值電壓要求。對SCR進行串聯，其串聯數如①400A，電壓3300V串聯SCR對數2對， SCR總數12，②600A，電壓6000V串聯SCR對數6對， SCR總數36

    D、RC吸收網絡：RC吸收網絡提供瞬間電壓保護電路，以減少dv/dt沖擊電壓。防止SCR模塊的損壞。

    E、觸發電路：SCR是用一個持續的脈沖觸發電路，這個電路是采用光纖和脈沖變壓器進行隔離。

    F、主真空接觸器：主真空接觸器是用來切斷主電源和SCR回路的，其電壓比率是：5KV用于2300—4160V，7.2KV用于6000—7200V，15KV用于10—15KV的軟起動器。

應用于順序控制下的接觸器。在正常使用條件下保證其起動次數能夠達到設計時非負載狀態下的使用壽命。主真空接觸器是設計在最大起動比率，旁路接觸器是設計在緊急起動的比率。10-15KV 600A的起動器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個控制裝置有兩個指示燈、三個電流計時器、電流過流繼電器，并且有一個電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個指示燈和一個電容跳閘元件。

電子控制系統

    固態軟起動電子控制電路分為低壓、中高壓兩部分，并隔離成兩個獨立的部分。低壓電子部分包括控制最界面和接口，CPU和主電源板是安裝在低壓控制室中。

A、CPU主控板：CPU板上裝有微處理器和通訊處理器，CPU決定各種操作功能，根據用戶的設定程序和檢測反饋信號來進行控制，CPU主板上裝有EPROM、EEPROM和DRAM寄存器，以及模擬和數字接口。

B、主電源板：也稱為主觸發板，它包括數字輸入輸出繼電器和接口，并連接到TCB板上，它控制旁路隔離接觸器的動作順序和SCR的觸發，這個板子上產生全部觸發信號和接收來自光纖隔離的反饋信號，把模擬信號轉換為CPU的數字信號，這些觸發脈沖也是利用光纖對中高壓環境進行隔離。

C、電壓、電子控制部分：中高壓主電源應在TCB、觸發驅動器和TEMP/CT控制板工作之前斷開。

D、TCB（Terminal and Control Board）終端控制板是用戶的接線板，為了滿足UL安全標準，它位于中壓部分，但是并沒有實際和中壓部分聯結，只是和接觸器的控制線圈有連接，這個板子上包括用戶接線端子排、輸出繼電器（全部相同）輸入和控制電源接線、并且包括時間繼電器用于功率因數調整繼電器和其它外部元件。

E、觸發驅動板：位于SCR模塊組件上面，這些板子和主電源板通過光纖進行通訊聯系，通過脈沖變壓器把觸發脈沖信號進行放大來觸發SCR，在每個SCR模塊中每一對SCR使用一個觸發驅動電路板。

F、TEMP/CT：溫度控制板和電流互感器板子是裝在SCR模塊組件上，通過光纖把散熱器溫度和電流信號送到主電源板。

原理

    高壓固態軟起動的控制核心是微處理器CPU。這個微處理控制系統可以對電機進行起動和保護。CPU對SCR進行相角觸發控制以降低加在電機上的電壓，然后通過慢慢的控制加在電機上的電壓和電流平滑的增加電機轉矩，直到電機加速到全速運行。這種起動方式可以降低電機的起動沖擊電流，減少對電網和電機自身的沖擊。同時也減少了對聯在電機上機械負載裝置的機械沖擊，以延長設備的使用壽命，減少故障和停機檢修時間。

A、加速模式：提供了幾種加速模式，你可以根據感應電機的負載情況選擇最合適的起動曲線。

出廠設置為具有限流功能的電壓斜坡，也是最可靠的起動模式，可以滿足大多數應用場合。初始轉矩設定為電機剛好能帶動負載轉動時的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的斜坡時間和電機起動電流范圍內，使電機平滑到全速運轉 。下面三種起動狀態的分析：

a、 如果電機在軟起斜坡結束前達到全速運行，自動反震蕩電路將會自動的把全壓加到電機上而使斜坡時間不再起作用。可以防止任何的浪涌電流或電機轉矩的脈動。這種情況通常可能會發生在負載沒有加在電機上而電機工作在減壓和低轉矩的電機起動過程中。

b、 如果電機在斜坡時間結束前，沒有達到全速運行，電流限流設定將會按比率的控制最大輸出轉矩,

反饋傳感器會自動的防止電機過載失速或超過加速設定時間的故障發生。

c、 限流功能對于電機從電網或發電機中吸取一定數量的電流提供了有效的手段和控制方式，當電機起動轉矩達到限定的起動電流值所對應的轉矩后，就會自動的保持這個轉矩和電流運行，電流限流值不受設定斜坡時間的影響，直到電機達到全速運行為止。當電機達到全速運行后，電機電流降到正常全速運行的電流值，SYGR中、高壓軟起動器有一個全速運行狀態輸出繼電器，從而使旁路高壓真空接觸器閉合，使電機電流經旁路接觸器，從而防止SCR導通所產生的壓降引起的熱損耗，提高了工作效率及可靠性。SYGR是工作在全壓狀態下，正如其它起動器一樣，在電機軟起動后，電網電壓直接加到電機上，但是優于其它起動方式之處在于HPMV具有全電子保護功能，它的靈敏度和對故障保護反映速度是用毫秒來計算，這是常規的電機起動和保護器無法比擬的。

B、中、高壓軟起動器的其它起動方式：

電流斜坡：使用電流閉環反饋可以進行PID調節，使輸出轉矩線性增加到最大值。

恒流控制：起動時，電流快速增加到限定值，一直到電機全速運行。

用戶自定義曲線：用戶可以自定義一個轉矩與時間的起動曲線。當電機起動時可以完全按照你所定義的曲線加速。

速度反饋斜坡控制：用一個來自電機或負載的速度信號作為反饋量對電機進行閉環斜坡軟停。（選項）

減速模式：提供軟停機功能，當停止信號發出時，同時給電機加一個逐漸減小的電壓使電機平滑停機，這和電力剎車不同，實際上軟停車會增加電機的停車時間。這個功能適用于水泵停機控制，以減小水錘現象和對機械結構的損壞及沖擊。

觸發電路

    可控硅觸發電路是系統穩定可靠的關鍵部分，觸發電路包括幾個獨特的優點，具有抗噪聲干擾，可以工作在惡劣的工作環境和長久的使用壽命，他不受現場安裝時線路阻抗、短路容量、或開關的快速通斷而產生影響，這些特性包括：

A、自動同步的觸發脈沖以保證每相的導通角的觸發點相同從而不產生誤觸發，這特性適合那些小型工廠自備的發電機設備，MVC PLUS系列可以放心的使用于波動較大且不穩定的電源。

B、穩定可靠的觸發脈沖信號可以在270度的導通角范圍內可靠的使可控硅導通并且不受噪聲信號的影響，以保證不產生誤觸發。

C、閉環觸發控制方式是根據輸出電流和電壓反饋進行平滑的軟起動，以防止由于起動時相間的不平衡而引起電機過熱。

D、觸發信號用脈沖變壓器隔離特殊設計的三相120V低壓控制電源變壓器以確保檢測、觸發板和來自于輸入中壓電源的噪聲和干擾進行隔離，使用具有高絕緣特性的28VAC電源供給脈沖觸發電路，一個獨立的控制電源變壓器經磁隔離后用于所有的低壓電路和CPU。

E、光導纖維隔離用于中壓電源和全部低壓系統之間，在通過CT隔離的信號再通過光導纖維隔離以達到最大限度的隔離和確保安全