電機軟啟動器是一種用于電動機啟動的設備,它主要通過改變加在電機定子繞組上的電壓來實現(xiàn)電機的軟啟動,以下是其常見的幾種工作原理:
晶閘管調(diào)壓原理
軟啟動器內(nèi)部通常由三組反并聯(lián)的晶閘管組成,分別對應電機的三相電源。晶閘管是一種半導體器件,具有可控導電性。在電機啟動時,軟啟動器通過控制晶閘管的觸發(fā)角,來改變晶閘管的導通時間,從而調(diào)節(jié)加在電機定子繞組上的電壓。
啟動初期,觸發(fā)角較大,晶閘管導通時間較短,電機端電壓較低,此時電機以較低的轉矩開始啟動,避免了過大的啟動電流和機械沖擊。隨著電機轉速的上升,逐漸減小觸發(fā)角,使晶閘管導通時間逐漸增加,電機端電壓逐漸升高,直到電機達到額定轉速,此時晶閘管完全導通,電機在額定電壓下運行。
電子式軟啟動原理
電子式軟啟動器采用電子電路來控制電機的啟動過程。它通常包含一個微處理器或數(shù)字信號處理器(DSP),用于實時監(jiān)測電機的運行參數(shù),如電流、電壓、轉速等。
根據(jù)預設的啟動曲線和控制算法,微處理器或 DSP 會輸出相應的控制信號,通過驅動電路來控制晶閘管或其他功率半導體器件的導通和關斷,從而實現(xiàn)對電機電壓和電流的控制。這種控制方式可以根據(jù)不同的負載特性和啟動要求,靈活地調(diào)整啟動參數(shù),實現(xiàn)更加平滑、的軟啟動過程。
磁控式軟啟動原理
磁控式軟啟動器利用磁放大器的原理來調(diào)節(jié)電機的啟動電壓。磁放大器由鐵芯、繞組和控制電路組成。在啟動過程中,通過控制磁放大器的直流控制電流,來改變鐵芯的磁導率,從而改變磁放大器的交流阻抗。
當磁放大器的交流阻抗發(fā)生變化時,加在電機定子繞組上的電壓也會相應改變。啟動初期,磁放大器的交流阻抗較大,電機端電壓較低,隨著啟動過程的進行,逐漸減小磁放大器的直流控制電流,使其交流阻抗逐漸減小,電機端電壓逐漸升高,終實現(xiàn)電機的軟啟動。
液阻式軟啟動原理
液阻式軟啟動器是在電機的定子回路中串入液體電阻,通過改變液體電阻的大小來實現(xiàn)電機的軟啟動。液體電阻通常由電解液和電極組成,電解液的導電性能可以通過改變其濃度或溫度來調(diào)節(jié)。
在啟動時,液體電阻處于大值,此時電機的啟動電流較小,隨著電機轉速的升高,逐漸降低液體電阻的阻值,使電機端電壓逐漸升高,從而實現(xiàn)電機的軟啟動。當電機達到額定轉速后,液阻式軟啟動器會將液體電阻短接,使電機直接接入電網(wǎng)運行。
電機軟啟動器的這些工作原理,都旨在實現(xiàn)電機的平穩(wěn)啟動,降低啟動電流和機械沖擊,保護電機和其他設備,同時也有助于提高能源利用效率,延長設備使用壽命。
軟啟動的應用場景
工業(yè)領域
風機、泵類設備:風機和泵類設備在工業(yè)生產(chǎn)中應用廣泛,它們通常屬于大慣性負載。采用軟啟動可以避免啟動時的大電流沖擊和機械應力,減少設備的磨損和故障發(fā)生率,同時還能根據(jù)實際工況進行節(jié)能運行。
壓縮機:壓縮機在啟動時需要克服較大的阻力,軟啟動能夠提供足夠的啟動轉矩,使壓縮機平穩(wěn)啟動,并且可以通過調(diào)整啟動參數(shù),適應不同的壓縮機類型和工作條件。
傳送帶:工業(yè)生產(chǎn)中的傳送帶系統(tǒng)需要確保物料的平穩(wěn)輸送。軟啟動可以使電機逐漸加速,避免傳送帶在啟動時出現(xiàn)抖動和物料滑落的現(xiàn)象,提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和可靠性。
商業(yè)領域
中央空調(diào)系統(tǒng):中央空調(diào)的壓縮機、風機等設備功率較大,采用軟啟動可以降低啟動時對電網(wǎng)的沖擊,減少對其他用電設備的影響,同時也有助于延長設備的使用壽命,降低維護成本。
電梯:電梯作為商業(yè)建筑中重要的垂直運輸設備,對啟動的平穩(wěn)性和安全性要求很高。軟啟動能夠使電梯電機平穩(wěn)啟動和停止,為乘客提供更加舒適的乘坐體驗,同時也提高了電梯的運行可靠性和安全性。
建筑領域
高層建筑的給排水系統(tǒng):高層建筑的給排水泵在啟動時需要克服較高的靜水壓力,軟啟動可以提供合適的啟動轉矩,使水泵平穩(wěn)啟動,避免水錘現(xiàn)象的發(fā)生,保護管道系統(tǒng)的安全。
建筑施工設備:如混凝土攪拌機、塔吊等施工設備,在啟動時也會對電網(wǎng)和機械設備產(chǎn)生較大的沖擊。軟啟動器可以有效地解決這些問題,確保施工設備的正常運行,提高施工效率。
其他領域
污水處理廠:污水處理廠中的各種泵類、攪拌器等設備,采用軟啟動可以降低啟動電流,減少對電網(wǎng)的影響,同時也能適應污水處理過程中的復雜工況,設備的穩(wěn)定運行。
礦山設備:礦山中的破碎機、輸送機等大型設備,啟動時需要較大的轉矩。軟啟動能夠滿足這些設備的啟動要求,并且可以在惡劣的工作環(huán)境下可靠運行,提高礦山生產(chǎn)的安全性和效率。
軟啟動器一般由主電路、控制電路、人機界面和保護電路等部分構成,以下是各部分的詳細介紹:
主電路
- 晶閘管組件:這是主電路的核心部分,通常由三對反并聯(lián)的晶閘管組成。晶閘管具有可控的導通特性,通過控制其導通角的大小,可以調(diào)節(jié)施加在電機上的電壓,從而實現(xiàn)電機的軟啟動。在電機啟動過程中,晶閘管的導通角逐漸增大,使電機端電壓從較低值逐步上升到額定電壓,實現(xiàn)平穩(wěn)啟動。
- 旁路接觸器:在電機啟動完成并達到額定轉速后,旁路接觸器閉合,將晶閘管短接。這樣做的目的是為了減少晶閘管在電機正常運行時的損耗,提率,同時也能延長晶閘管的使用壽命。
控制電路
- 微處理器:作為控制電路的核心,微處理器負責整個軟啟動過程的控制和管理。它能夠根據(jù)預設的啟動參數(shù)(如啟動時間、啟動電壓、限流值等),控制晶閘管的導通角,實現(xiàn)對電機啟動過程的調(diào)節(jié)。同時,微處理器還能實時監(jiān)測電機的運行狀態(tài),如電流、電壓、溫度等,并根據(jù)監(jiān)測結果做出相應的處理。
- 觸發(fā)電路:觸發(fā)電路的作用是為晶閘管提供合適的觸發(fā)信號,使其按照微處理器的控制指令導通。觸發(fā)電路需要控制觸發(fā)信號的時間和幅度,以確保晶閘管能夠準確、可靠地導通,從而實現(xiàn)對電機電壓和電流的有效調(diào)節(jié)。
- 檢測電路:檢測電路用于實時監(jiān)測電機的運行參數(shù),如電流、電壓、溫度等。通過對這些參數(shù)的監(jiān)測,微處理器可以及時了解電機的運行狀態(tài),判斷是否存在異常情況,并采取相應的保護措施。例如,當檢測到電機電流過大時,微處理器可以通過調(diào)節(jié)晶閘管的導通角來降低電流,避免電機因過流而損壞。
人機界面
- 操作面板:操作面板通常包括顯示屏和按鍵,用戶可以通過按鍵輸入各種啟動參數(shù),如啟動時間、啟動電壓、限流倍數(shù)等。顯示屏則用于顯示軟啟動器的工作狀態(tài)、運行參數(shù)以及故障信息等,方便用戶實時了解設備的運行情況。
- 通信接口:一些軟啟動器還配備了通信接口,如 RS - 485、Modbus 等,通過這些接口可以與上位機(如 PLC、工控機等)進行通信,實現(xiàn)遠程監(jiān)控和控制。用戶可以通過上位機對軟啟動器進行參數(shù)設置、啟動停止控制以及故障診斷等操作,提高設備的自動化管理水平。
保護電路
- 過流保護電路:當電機的啟動電流或運行電流超過設定的過流保護值時,過流保護電路會迅速動作,通過微處理器控制晶閘管減小導通角或切斷電路,防止電機因過流而損壞。
- 過壓保護電路:實時監(jiān)測電源電壓,當電壓超過設定的過壓保護閾值時,過壓保護電路會發(fā)出信號,微處理器會采取相應措施,如降低電機端電壓或切斷電源,以保護電機和軟啟動器不受過壓的影響。
- 欠壓保護電路:當電源電壓低于設定的欠壓保護值時,欠壓保護電路會觸發(fā),微處理器會根據(jù)情況采取停止電機運行等措施,避免電機在欠壓狀態(tài)下運行而損壞。
- 過熱保護電路:在軟啟動器內(nèi)部設置溫度傳感器,實時監(jiān)測功率模塊等關鍵部件的溫度。當溫度超過設定的過熱保護溫度時,過熱保護電路會動作,微處理器會采取降低負載或停止運行等措施,防止設備因過熱而損壞。
旁路接觸器與軟停車
一旦電機達到額定轉速,湘創(chuàng)軟啟動器將自動啟用旁路接觸器,替代晶閘管為電機提供額定電壓。這一設計不僅降低了晶閘管的熱損耗,延長設備使用壽命,同時避免了電網(wǎng)受到諧波污染。此外,軟啟動器還具備軟停車功能。在停車過程中,晶閘管的導通角逐漸減小,使電壓與轉速逐步降低,終平穩(wěn)停機。這有效防止了傳統(tǒng)瞬間停電造成的轉矩沖擊,以及 “水錘效應” 對設備的損害。
漢顯智能型電機軟啟動器是國內(nèi)一款基于32位ARM核微控制器開發(fā)的電機軟起動器,是一種新型智能化的異步電動機起動、保護裝置。它是集起動、顯示、保護、數(shù)據(jù)采集于一體的電機終端控制設備。用戶使用較少的元件,就可實現(xiàn)較復雜的控制功能。而中英文界面顯示又使得操作更簡便。
軟啟動器為滿足不同負載特性和應用場景的需求,設置了多種啟動模式,以下為你詳細介紹常見的啟動模式:
斜坡升壓啟動模式
原理:在這種啟動模式下,軟啟動器控制晶閘管的導通角從初始值開始,按照預先設定的斜率線性增大,使電機的輸入電壓從零開始逐漸上升,直到達到額定電壓。電壓上升的過程就像一個斜坡,因此被稱為斜坡升壓啟動。
特點及適用場景:啟動過程較為平穩(wěn),對電網(wǎng)和設備的沖擊較小。適用于對啟動平穩(wěn)性要求較高、負載較輕且慣性不大的場合,如小型風機、水泵等設備的啟動。
斜坡恒流啟動模式
原理:啟動時,軟啟動器先將電機的電流迅速提升到用戶預先設定的恒流值,并保持該電流恒定。隨著電機轉速的逐漸上升,根據(jù)負載的變化自動調(diào)整晶閘管的導通角,以維持電流不變。當電機轉速達到一定程度后,再逐漸升高電壓,使電機加速到額定轉速。
特點及適用場景:可以有效地限制啟動電流,避免過大的電流對電網(wǎng)和設備造成沖擊。適用于負載較重、啟動轉矩要求較高的場合,如壓縮機、破碎機等設備的啟動。
階躍啟動模式
原理:在啟動瞬間,軟啟動器會立即施加一個較高的初始電壓(階躍電壓),使電機能夠迅速克服靜摩擦力,快速啟動。然后,再按照預設的曲線逐漸升高電壓,使電機加速到額定轉速。
特點及適用場景:能夠在短時間內(nèi)使電機獲得較大的啟動轉矩,縮短啟動時間。適用于需要快速啟動的負載,如輸送帶、攪拌機等設備的啟動。
電壓控制啟動模式
原理:用戶可以直接設定電機啟動時的初始電壓和終電壓,軟啟動器根據(jù)設定值控制晶閘管的導通角,使電機的輸入電壓在啟動過程中從初始電壓逐漸上升到終電壓。
特點及適用場景:這種模式具有較大的靈活性,用戶可以根據(jù)實際負載情況地控制電機的啟動電壓,適用于各種不同負載特性的場合。
電流控制啟動模式
原理:用戶設定電機啟動時的大電流值,軟啟動器在啟動過程中實時監(jiān)測電機的電流,并通過調(diào)節(jié)晶閘管的導通角將電流限制在設定值以內(nèi)。當電機轉速上升后,電流會隨著負載的變化而自動調(diào)整,但始終不會超過設定的大值。
特點及適用場景:主要用于對啟動電流有嚴格限制的場合,能夠確保電機在啟動過程中不會因電流過大而對電網(wǎng)和設備造成損害。
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