施耐德软启动器在连铸泵站中的应用

摘 要：介绍了三相鼠笼型异步电动机常用的几种启动方式及其优缺点，着重介绍了施耐德ATS46软启动器的特点及在1＃连铸泵站中的应用。
关键词：软启动器；转矩控制；鼠笼型异步电动机
Abstract：This paper introduces the usual several starting modes for the three—phase squirrel—cage asynch—onous motor and their adavantages and shortages，emphatically introduces the characteristics of Shinade ATS softstarting and its application in the No．1 continous casting lines pumping station．
Key Words：soft starting，torque controlling，squirrel—cage asynchronous motor
1 前言
　　作为应用最广泛的拖动设备，鼠笼型三相异步电动机在直接启动时会产生较高的启动转矩，从而引起电网较大的电压降、损坏机械设备、还会降低电机的寿命。必须采取措施采用降压启动。
2 鼠笼型异步电动机启动方式比较
　　对于降压启动一般有以下几种常用方式：“Y一△”降压启动、自耦降压启动、磁控式软启动、电子式软启动。
　　“Y一△”启动装置需6根出线，而且故障率太高。元器件维修费也高，切换时会出现较高的电流转矩峰值。所以仅适用于空载或低阻性转矩启动。自耦降压启动其体积大且故障率高，是笨重复杂的设备，启动时会出现大的电压降和高电流峰值，存在二次大的冲击电流，维护工作量大，一般不能频繁启动。
　　磁控式软启动器利用控磁调压原理，对电动机进行软启动。在启动过程中电压无级平滑地从初始值上升到全压，使电动机在启动过程中有一个电压匀速增加的过程。其结构简单、性能可靠、过载能力强、无二次冲击电流。但它在启动时仍存在一次冲击电流，且不可调，适用负载能力一般。一般不能频繁启动，整机体积较大。
　　电子式软启动器可以限制启动期间的压降，没有冲击转矩和电流，力矩匀速平滑上升，能保护传动机械、设备和人员，节省能源。启动电流可视负载轻重调整。这种软启动器体积小、故障率与维修费较低，是实际应用中的首选。
　　这种软启动器一般都采用大功率晶闸管作为主回路的开关元件，通过控制它的导通角进行智能化控制，它既能保证电动机在负载要求的启动特性下平滑启动，又能降低对电网的冲击。除各种启动方式外，还有一些可选功能，如软停车、泵控制、预置慢速、智能制动、准确停车、低速制动等。同时还能实现直接计算机通信控制。
3 软启动器工作原理
　　软启动器由串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管及其电子控制电路构成。控制晶闸管组的导通角，调节施加在电机上的电压，以实现软启动和软停止的功能。其工作原理如图1。

几种软启动方式比较：
3．1 电压斜坡启动
　　电压斜坡软启动器从零开始以线性斜坡增加电机端电压，直至额定电压。它是将传统的有级降压为无级，启动时间可调。这种启动方式缺点是启动转矩较小，转矩特性呈抛物线上升对拖动系统不利，且当电压斜坡升至额定电压时，如果电机仍未达到额定转速，电机将以全电压提供启动电流直至达到额定转速。见图1、图2。


3．2 电流限幅启动
　　当使用电流限幅启动时，电机端电压基本保持为常数，用在轻载启动的负载。采用纯限流技术时，电机加速性能基本上与机电式降压启动器一样。实际应用中，常把电压斜坡和电流限幅结合在一起使用。当启动电流小于电流限幅值时，电机电压为线性斜坡电压，当电流值达到限幅值时，软启动器将调节斜坡电压，维持电流限幅值。从这两种启动方式的特性来看，虽然电压斜坡或电流限幅技术减小了冲击电流和力矩，但电机启动性能仍取决于电机特性，而非实际负载需求。对于重型负载来说，并不能真正减小冲击电流。

3．3 转矩控制启动
　　转矩控制启动用在重载启动 ，它是将电动机的启动转矩由小到大线性上升，它的优点是启动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，它的目的是保护拖动系统，延长拖动系统的使用寿命。同时降低电机起动时对电网的冲击，是最优的重载启动方式。
4 软启动器的选用
4．1 选型：根据负载性质选择。
4．2 选规格：根据电动机的标称功率、电流Q负载性质选择启动器，一般软启动器容量稍大于电动机工作电流即可，还要考虑保护功能是否完备，如过电流保护、过压保护、单项接地保护、上下口断相保护、三相不平衡保护、相位颠倒保护等。
5 施耐德A1 tistart46软启动器的特点
　　施耐德Ahistart46软启动器（17一l200A）启动时采用施耐德专利技术的转矩控制。转矩斜坡上升更快速，损耗更低。具有电动机和软启动器综合热保护功能，能全时连续检测电机电流，提供电机最可靠和完整的保护，此保护功能在启动结束旁路后仍能起作用，这是其他任何软启动器都不具备的。
　　施耐德A1 tistart46软启动器是一种新型的力矩控制软启动装置，它在保持加速力矩的同时，实时计算定子和转子的功率。在整个加速周期内连续计算电机功率因数和定子损耗，通过检测电压和电流来计算功率因数，并在扣除定子损耗后，得到实际的转子功率和电机力矩。以往的软启动技术需要测速反馈信号来反映电机的实际速度，以获得线性的速度斜坡。

　　ATS力矩控制的优点主要有：
　　· 线性速度斜坡与电机负载无关
　　· 控制功率因数，减少电流冲击
　　· 标准力矩斜坡，适用于变负载力矩控制
　　· 恒力矩加速曲线
　　· 通过键盘读取电动机的力矩值，与实际应用配合很方便
　　· 可在力矩负载点施加减速斜坡，获得最大的线性减速斜坡
　　· 不需要反馈装置，实现最佳控制。
6 ATS46软启动器的应用
　　ATS46软启动器在水泵、风机、压缩机等不需要调速的场合应用比较广泛。特殊钢厂1＃连铸机泵站就首次成功采用了ATS46软启动器。l＃连铸泵站有两台220kW净环泵及两台110kW浊环泵，均为一用一备，但不排除两台泵同时运行的可能。设计采用了一拖二方式，即一台软起带两台水泵，可依次起动两台水泵。软启动结束后，用旁路接触器断开软启动器，可避免功率元件长时间工作发热。当一台水泵因故障停机时，可自动开启备用水泵，保证正常供水。

　　由于ATS46系列软启动器提供了过电流保护，过电压保护，单项接地保护，上下口断相保护，三相不平衡保护，相位颠倒保护等完备的保护措施并且具有故障自诊断功能，通过操作面板上的液晶显示屏可以显示功率因数、电动机温度、负载状态、电动机电流等参数，还可以显示运行故障代码，为故障的排除提供了极大的方便。为实现集中／机旁控制及配合电动阀门的开闭，控制上采用了Momentumn系列PLC，避免了控制回路繁杂的接线，提高了设备运行的可靠性。2002年4月投入至今，该启动器运行情况良好。
7 结束语
　　传统降压起动方式由于其自身缺点已逐渐被新型电子式软启动器替代。在软启动器中，又以转矩控制技术最为先进。ATS系列软启动器是一种特殊的力矩控制系统，其主要功率元件与其他软起并无区别，差别在于控制算法，它改善了交流感应电动机的启动性能，是其他降压起动方式无法比拟的。它的使用为今后的智能控制集成打下了良好的基础。