软起动器在烧结机混料系统中的应用
日期：2008-10-8 13:10:07 来源：中国自动化网
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摘 要：软起动器以微处理器为核心，能够产生平滑的电压起动曲线，可任意设置稳定的起动电流，并具有多种保护。张钢24m2烧结机混料系统应用软起动器后，交流电机起动平滑、无噪声，年节电5.6万kW.h，经济效益约2.4万元。
关键词：交流电机；软起动器；起动电流；电压起动曲线
交流电机起动一般分为全压起动、降压起动和变频起动。大电机起动会产生超过10%的线路电压降，易引起其它电气设备工作不正常，而且长时间的5～8倍的起动电流有可能造成变压器过负荷跳闸。按照规定，全压起动的鼠笼型电机的容量不大于变压器容量的 20％～30%。因此，按全压起动选择变压器容量，可能造成容量偏大。100kW以上交流鼠笼式电机一般不允许采用全压起动。变频起动可以同时改变电压和频率，保持V/F不变。既能降压，又能保持一定的起动力矩，是目前最好的起动设备，但投资太大。 传统上交流电机的起动采用降压起动，如自耦变压器、星/三角起动器、串接起动电阻等，其原理是降低电机起动电压，减少对电网冲击。这些传统的起动方法均存在一定的缺陷：(1)由于存在主回路电压切换,会对电机及机械设备产生冲击,降低设备使用寿命。(2)主回路耗能元件(如起动电阻)增加能耗,设备体积较大。(3)降低电压的同时,起动力矩相应减少;一旦元器件选定后便无法调整起动力矩。一种采用微处理器控制的由晶闸管元件组成的“软起动器”能很好地克服上述缺点。
1 软起动器的工作原理及技术特点
软起动器是一种用mA级电流控制达几kA晶闸管的无触点电力控制设备。它以微处理器为核心，辅加相应检测电路，通过改变晶闸管触发导通角，产生平滑的电压起动曲线；通过对起动电流闭环控制，任意设置稳定的起动电流。这种基于微处理器基础上的软件化控制，不仅有一般的电机保护功能，还有双斜坡启动和预置低速运行、避免机械冲击等特殊的工艺控制功能，其控制原理见图1。
SOFTSTARTER软起动器系列有多种类型，其中RSS1DH软起动器的额定输入电压为380～415V，频率50Hz，内置风扇，工作温度55℃，装入柜内自然通风即可。软起动器控制面板有手动设定电位器、运行和故障指示灯及选择开关等。
图1 软起动器控制原理
SOFTSTARTER软起动器与直接将电机接至全电压起动或两级起动如星/三角起动不同。软启动起动时，电压沿斜坡上升，升至全压的时间可设定在0.5～60s之间。软起动器也有软停止功能。其可调节的斜坡时间在0.2～240s之间。不同起动方法下起动转矩及电机电压曲线如图2、图3所示。
图2 不同起动方法下的起动转矩
图3不同起动方法下起动时的电机电压
SOFTSTARTER软起动器具有短路保护、电机过热保护。因此，电源主回路无须加断路器及热继电器等保护元件，一般仅要一只起分断作用的熔断器式开关即可。此外，它还具有晶闸管过热保护、晶闸管短路保护、电源缺相保护、CPU故障保护，即使断电，也能保留4项故障记录，便于故障诊断。
2 软起动器在张钢的应用
山东张店钢铁总厂(简称张钢)5#128m3高炉于2001年4月扩建为420m3。为了适应入炉熟料量的增加，对张钢原料厂2台24m2烧结机混料系统进行了配套改造，混料筒长度由原来的6m加长到12m，电机容量由55kW改为160kW鼠笼型电机。本着节约的原则，保留原有的高压配电柜及变压器。1台750 kVA变压器要带2台160kW混料筒电机和2台24m2烧结机主机系统设备，用电负荷相当紧张。如果采用传统的交流电机降压起动方式，160kW鼠龙型电机额定流为320A，1台混料筒电机瞬间起动电流可达1500A左右。显然，对机械和电网冲击很大，会影响其它设备的正常运行。因此，传统交流电机降压起动方式不能满足生产的需要。为此，选择了SOFTSTARTER软起动器。
对160kW混料筒电机进行空载调试，做如下设定：起动斜坡时间取5s，初始电压取10%U，起动电流取额定电流的2.5倍,电机空载起动20s达到额定转速，电流下降，起动结束。交流电机一般在75%额定电流下效率最高。如果工作电流小，则无功损耗较大。软起动器可根据实际工作电流调整输出电压，提高效率，达到节能的目的。然后，将连轴器接上，电机带负载运行，起动约30s，电机达到额定转速，电流下降，电机起动运行成功。
3 结 语
张钢2台24m2烧结机混料系统电机采用软起动器，自2001年 11月投入运行至今，使用正常，解决了大容量交流电机的起动问题。软起动器具有起动平滑、无噪声、保护功能全、运行可靠等优点，年节电5.6万kW.h，经济效益约2.4万元。
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关键词：交流电机；软起动器；起动电流；电压起动曲线
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交流电机起动一般分为全压起动、降压起动和变频起动。大电机起动会产生超过10%的线路电压降，易引起其它电气设备工作不正常，而且长时间的5～8倍的起动电流有可能造成变压器过负荷跳闸。按照规定，全压起动的鼠笼型电机的容量不大于变压器容量的 20％～30%。因此，按全压起动选择变压器容量，可能造成容量偏大。100kW以上交流鼠笼式电机一般不允许采用全压起动。变频起动可以同时改变电压和频率，保持V/F不变。既能降压，又能保持一定的起动力矩，是目前最好的起动设备，但投资太大。 传统上交流电机的起动采用降压起动，如自耦变压器、星/三角起动器、串接起动电阻等，其原理是降低电机起动电压，减少对电网冲击。这些传统的起动方法均存在一定的缺陷：(1)由于存在主回路电压切换,会对电机及机械设备产生冲击,降低设备使用寿命。(2)主回路耗能元件(如起动电阻)增加能耗,设备体积较大。(3)降低电压的同时,起动力矩相应减少;一旦元器件选定后便无法调整起动力矩。一种采用微处理器控制的由晶闸管元件组成的“软起动器”能很好地克服上述缺点。
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1 软起动器的工作原理及技术特点
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软起动器是一种用mA级电流控制达几kA晶闸管的无触点电力控制设备。它以微处理器为核心，辅加相应检测电路，通过改变晶闸管触发导通角，产生平滑的电压起动曲线；通过对起动电流闭环控制，任意设置稳定的起动电流。这种基于微处理器基础上的软件化控制，不仅有一般的电机保护功能，还有双斜坡启动和预置低速运行、避免机械冲击等特殊的工艺控制功能，其控制原理见图1。
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SOFTSTARTER软起动器系列有多种类型，其中RSS1DH软起动器的额定输入电压为380～415V，频率50Hz，内置风扇，工作温度55℃，装入柜内自然通风即可。软起动器控制面板有手动设定电位器、运行和故障指示灯及选择开关等。
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图1 软起动器控制原理
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SOFTSTARTER软起动器与直接将电机接至全电压起动或两级起动如星/三角起动不同。软启动起动时，电压沿斜坡上升，升至全压的时间可设定在0.5～60s之间。软起动器也有软停止功能。其可调节的斜坡时间在0.2～240s之间。不同起动方法下起动转矩及电机电压曲线如图2、图3所示。
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图2 不同起动方法下的起动转矩
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图3不同起动方法下起动时的电机电压
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SOFTSTARTER软起动器具有短路保护、电机过热保护。因此，电源主回路无须加断路器及热继电器等保护元件，一般仅要一只起分断作用的熔断器式开关即可。此外，它还具有晶闸管过热保护、晶闸管短路保护、电源缺相保护、CPU故障保护，即使断电，也能保留4项故障记录，便于故障诊断。
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2 软起动器在张钢的应用
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山东张店钢铁总厂(简称张钢)5#128m3高炉于2001年4月扩建为420m3。为了适应入炉熟料量的增加，对张钢原料厂2台24m2烧结机混料系统进行了配套改造，混料筒长度由原来的6m加长到12m，电机容量由55kW改为160kW鼠笼型电机。本着节约的原则，保留原有的高压配电柜及变压器。1台750 kVA变压器要带2台160kW混料筒电机和2台24m2烧结机主机系统设备，用电负荷相当紧张。如果采用传统的交流电机降压起动方式，160kW鼠龙型电机额定流为320A，1台混料筒电机瞬间起动电流可达1500A左右。显然，对机械和电网冲击很大，会影响其它设备的正常运行。因此，传统交流电机降压起动方式不能满足生产的需要。为此，选择了SOFTSTARTER软起动器。
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对160kW混料筒电机进行空载调试，做如下设定：起动斜坡时间取5s，初始电压取10%U，起动电流取额定电流的2.5倍,电机空载起动20s达到额定转速，电流下降，起动结束。交流电机一般在75%额定电流下效率最高。如果工作电流小，则无功损耗较大。软起动器可根据实际工作电流调整输出电压，提高效率，达到节能的目的。然后，将连轴器接上，电机带负载运行，起动约30s，电机达到额定转速，电流下降，电机起动运行成功。
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3 结 语
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张钢2台24m2烧结机混料系统电机采用软起动器，自2001年 11月投入运行至今，使用正常，解决了大容量交流电机的起动问题。软起动器具有起动平滑、无噪声、保护功能全、运行可靠等优点，年节电5.6万kW.h，经济效益约2.4万元。
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