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大中型电机新型控制启动装置软启动器的原理、功能和特点

      本文着重来阐述关于湖北九月电气有限公司生产研发的 大中型电机新型控制启动装置软启动器的原理、功能和特点,以及在丹江口水电站中的应用情况,并针对软启动口出现的问题提出了改进意见和观点,对于完善软启动器在该领域的控制功能和普及应用将起到积极作用。
    传统的大中型电动机控制装置采用的是接触器、磁力启动器直接启停方式,缺点是控制方式简单、不灵活,对系统冲击较大且控制元件易损坏,维护工作量大。
    随着计算机控制技术的日趋成熟,近年来一种以计算机为核心,采用双向可控硅为主控回路的智能化新型控制器“软启动器”已普遍应用于该领域,它以控制方式灵活简便,对系统冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的控制装置。当然新产品应用总会暴露出一些不足,本文以丹江口电厂使用的软启动器为基础,对其在3年中的运行情况及暴露出的问题进行探讨,从生产角度提出几点改进建议使其控制功能更加完善,供生产厂家及同行们参考。
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  1 软启动器的功能及特点
    1.1应用情况
    丹江电厂20m3空压机系统是机组调相、检修和其它用气设备的气源,由2台空压机和4个储气罐构成,工作气压为0.6~0.8MPa,空压机的电机容量为132kW,额定电流272A。2套独立的控制系统各控制1台空压机,运行已20多年,设备老化严重,故障率高。受当时科技水平的限制,逻辑控制回路由继电器构成,启动方式为传统的频敏电阻降压方式,启动电机执行元件是接触器。控制系统接线复杂,故障点多,对电机保护功能不全,启动电流大,对厂用电有较大的冲击,不利于其它设备的稳定运行。1997年初对该系统改造时,应用了软启动器。新控制系统解决了原控制系统存在的诸多问题,且有利于同正着手全面改造的新计算机监控系统接口,为提高全厂综合自动化水平,实现减人增效打下了基础。
    1.2软启动器
    软启动器主要由CPU为8096的主控板、驱动板、电机主控制回路及控制面板构成。软启动器具有控制功能、电机保护功能以及显示、报警、参数设置功能。
    1.2.1控制功能模式
    收到外部启、停命令后,按照预先设定的启、停方式实现对电机的控制。可选的启、停控制模式有以下几种:
    (1)限流软启动控制模式:如图1所示,电动机启动时,其输出电压从零迅速增加,直至输出电流达到设定的电流限幅值Im,然后保证输出电流在不大于该值的情况下,电压逐渐升高,电动机逐渐加速,完成启动过程。
    (2)电压斜坡启动控制模式:如图2所示,U1为电动机启动所需最小转矩对应的初始电压。当电动机启动时,软启动器的输出电压迅速上升到整定值U1,然后按设定的速率逐渐增加,直至达到电网电压后,接触器吸合,启动过程完成。  
    (3)停车模式:电动机按所设定的速率逐渐减速直到完全停机。
    (4)自由停车:电动机不受控制地依惯性自由停机。

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