摘 要：對(duì)電子軟啟動(dòng)器在墾利水庫(kù)泵站中的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹，并對(duì)其工作原理與運(yùn)行特點(diǎn)進(jìn)行了分析和總結(jié)，由于其具有啟動(dòng)電流小、對(duì)電網(wǎng)無沖擊、保護(hù)功能齊全、節(jié)能、無機(jī)械觸點(diǎn)、穩(wěn)定可靠、整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，適合各種大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制使用。
關(guān)鍵詞：電子軟啟動(dòng)器；降壓?jiǎn)?dòng)；電動(dòng)機(jī)
1 工程概況及啟動(dòng)器的選用
山東墾利水庫(kù)位于黃河南展滯洪區(qū)末端，緊靠黃河，設(shè)計(jì)蓄水能力為2500萬m3。水庫(kù)自臨黃大堤樁號(hào)216+181處的路莊引黃閘引水，經(jīng)沉沙池沉沙后由路東干渠輸水至入庫(kù)泵站，然后提水入庫(kù)。調(diào)蓄水庫(kù)總庫(kù)容2500萬m3，有效庫(kù)容2200m3，圍壩總長(zhǎng)9．26km，設(shè)計(jì)蓄水位13．81m（黃海。下同），死水位8．4m。新建入庫(kù)泵站位于水庫(kù)西圍壩，設(shè)計(jì)流量6．1m3／s。設(shè)計(jì)揚(yáng)程6．74m，采用軸流泵4臺(tái)，其中1臺(tái)備用，配套電機(jī)為4臺(tái)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，功率為180kW，額定電壓為380V。泵站電源為當(dāng)?shù)剞r(nóng)用網(wǎng)電。經(jīng)技術(shù)分析及經(jīng)濟(jì)比較，本工程水泵電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備選用“雷諾爾”JJR1180軟啟動(dòng)器。JJR系列電機(jī)軟啟動(dòng)器，采用智能化數(shù)字式控制，以單片機(jī)為智能中心?？煽毓枘K為執(zhí)行元件對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行全自動(dòng)控制，它適用各種負(fù)載的異步電動(dòng)機(jī)控制，使電動(dòng)機(jī)在任何工況下均能平滑啟動(dòng)，保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，減少啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保護(hù)電動(dòng)機(jī)可靠的啟動(dòng)；并且軟啟動(dòng)器使電機(jī)平滑減速停車，消除拖動(dòng)系統(tǒng)的反慣性沖擊。電子軟啟動(dòng)器具有完整的系統(tǒng)保護(hù)功能，延長(zhǎng)拖動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，降低系統(tǒng)造價(jià)，提高系統(tǒng)的可靠性，兼容了所有啟動(dòng)設(shè)備的各種功能，是傳統(tǒng)啟動(dòng)最理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品，因此在本工程中選用該產(chǎn)品。
2 各種啟動(dòng)方式的性能比較
三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式有全壓?jiǎn)?dòng)和降匪啟動(dòng)。全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)要產(chǎn)生較大的沖擊電流，特別是大容量電機(jī)直接啟動(dòng)會(huì)對(duì)電網(wǎng)及其他負(fù)載造成干擾，甚至對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行形成威脅：況且過大的啟動(dòng)電流也加速了電機(jī)繞組絕緣的老化速度，縮短了電機(jī)的使用壽命。在停機(jī)時(shí)，如果拖動(dòng)系統(tǒng)突然失去轉(zhuǎn)矩，靠系統(tǒng)的摩擦轉(zhuǎn)矩克服系統(tǒng)的慣性滑行停車，也給拖動(dòng)系統(tǒng)帶來諸多問題，如水泵的水錘現(xiàn)象等。傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)方式有“Y一△”啟動(dòng)和自耦降壓?jiǎn)?dòng)，這兩種啟動(dòng)只能起到在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)降低啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊作用，能保證電動(dòng)機(jī)的可靠啟動(dòng)，但電動(dòng)機(jī)仍不能平滑啟動(dòng)和停車，沒有從根本上解決問題。
目前軟啟動(dòng)有磁控降壓軟啟動(dòng)器和電子軟啟動(dòng)器。磁控降壓軟啟動(dòng)器采用控磁限幅調(diào)壓方式對(duì)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程的電壓進(jìn)行減壓調(diào)控，實(shí)質(zhì)就是電抗器降壓?jiǎn)?dòng)。電子軟啟動(dòng)器是一種集軟啟動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的新穎電機(jī)控制裝置。它不僅實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)啟動(dòng)過程中無沖擊而平滑地啟動(dòng)電機(jī)，而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來調(diào)節(jié)啟動(dòng)過程中的參數(shù)，如限流值、啟動(dòng)時(shí)間等。電子軟啟動(dòng)與其他傳統(tǒng)啟動(dòng)方式相比，具有良好的軟啟動(dòng)能力，它既能保證電動(dòng)機(jī)在負(fù)載要求的啟動(dòng)特性下平滑啟動(dòng)，又能降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)，電子軟啟動(dòng)器一般采用16位單片機(jī)智能化控制，能實(shí)現(xiàn)直接計(jì)算機(jī)通信控制。由于具有啟動(dòng)電流小、對(duì)電網(wǎng)無沖擊、保護(hù)功能齊全、節(jié)能、無機(jī)械觸點(diǎn)、穩(wěn)定可靠、整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，所以深受用戶贊賞。電子軟啟動(dòng)控制器是電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制設(shè)備領(lǐng)域中的更新?lián)Q代產(chǎn)品，適合各種大功率電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)控制使用。電子軟啟動(dòng)與其他傳統(tǒng)啟動(dòng)方式性能比較見表1所示。
3 電子軟啟動(dòng)器的工作原理與運(yùn)行特點(diǎn)
3，1 電子軟啟動(dòng)器的工作原理
軟啟動(dòng)器的工作原理是由串接于電源和被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行調(diào)壓．可通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓。其特點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比。用電子軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加。電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直至晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上。在選擇應(yīng)用電子軟啟動(dòng)器時(shí)應(yīng)考慮它的啟動(dòng)性能和停車性能，目前的電子軟啟動(dòng)器有以下5種啟動(dòng)方式：
?。?）限流啟動(dòng)。就是電機(jī)的啟動(dòng)過程中限制其啟動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值（Im）的軟啟動(dòng)方式。其輸出電壓從零開始迅速增長(zhǎng)，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)置的電流限值Im，然后保持輸出電流，I<Im，田的條件下逐漸升高電壓．直到額定電壓。使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到額定轉(zhuǎn)速。它主要是用在輕載啟動(dòng)的負(fù)載，降低啟動(dòng)壓降。缺點(diǎn)是在啟動(dòng)時(shí)難以知道啟動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失啟動(dòng)力矩，對(duì)電動(dòng)機(jī)不利。
?。?）斜坡電壓?jiǎn)?dòng)。在啟動(dòng)過程中，電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加。在啟動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的啟動(dòng)電壓Us，Us根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負(fù)載靜摩擦力力矩，使負(fù)載能立即開始轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升（斜率可調(diào)），電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Us時(shí)，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟啟動(dòng)在啟動(dòng)過程中自動(dòng)檢測(cè)達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。它的優(yōu)點(diǎn)是將傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)從有級(jí)變成了無級(jí)，主要用在重載啟動(dòng)，它的缺點(diǎn)是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)不利，且啟動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)有損于電機(jī)。
?。?）轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式用在重載啟動(dòng)，它是將電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升，其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)平滑，柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有更好的保護(hù)，其目的是保護(hù)拖動(dòng)系統(tǒng)，延長(zhǎng)拖動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動(dòng)方式。其缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。
?。?）轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動(dòng)。在啟動(dòng)開始階段，讓晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進(jìn)入恒流啟動(dòng)，該啟動(dòng)方：式與轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng)相仿也是用在重載并需克服較大靜摩擦的啟動(dòng)場(chǎng)合，：同的是在啟動(dòng)的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升?？s短啟動(dòng)時(shí)間。但是，突跳會(huì)給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其他負(fù)荷，應(yīng)用時(shí)要特別注意。
?。?）電壓控制啟動(dòng)。這種啟動(dòng)方式用在輕載啟動(dòng)的場(chǎng)合，在保證啟動(dòng)壓降下發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能地縮短了時(shí)間，是最優(yōu)的輕載啟動(dòng)軟啟動(dòng)方式。
3．2 電子軟啟動(dòng)器的停機(jī)方式
停機(jī)方式有3種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動(dòng)停車。自由停車即慣性停車（斷電自停）；軟停車是軟啟動(dòng)器將額定電壓按軟停車設(shè)定的時(shí)間緩慢降至起始電壓 后停止輸出的一種停車方式，它可以消除由于自由停車帶來的拖動(dòng)系統(tǒng)反慣性沖擊；制動(dòng)停車是向電機(jī)輸入直流電流，從而加快制動(dòng)。制動(dòng)時(shí)間可調(diào)，主要用于慣性力矩大的負(fù)載或需快速停機(jī)的場(chǎng)合，在一定的場(chǎng)合代替了反接制動(dòng)停車。電子軟啟動(dòng)器最大的停車優(yōu)勢(shì)就是軟停車和制動(dòng)停車。軟停車消除了由于自由停車帶來的拖動(dòng)系統(tǒng)反慣性沖擊。制動(dòng)停車在一定的場(chǎng)合代替了反接制動(dòng)停車。
3．3 電子軟啟動(dòng)器的運(yùn)行特點(diǎn)
它能使電機(jī)啟動(dòng)電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，啟動(dòng)電流小，對(duì)電網(wǎng)無沖擊電流，減小負(fù)載的機(jī)械沖擊。啟動(dòng)電壓上升斜率可調(diào)，保證了啟動(dòng)過程的平滑性，啟動(dòng)電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在30％ ～70％ （ 為額定電壓）范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)?？筛鶕?jù)不同的負(fù)載設(shè)定啟動(dòng)時(shí)間。在小范圍內(nèi)可用來調(diào)壓調(diào)速，運(yùn)用節(jié)能模式可實(shí)現(xiàn)節(jié)能運(yùn)行。平滑軟停功能，可消除慣性沖擊及水錘效應(yīng)，具有短路、缺相、過熱、過載、欠壓保護(hù)等多種保護(hù)功能，且有通訊端口可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通訊與遠(yuǎn)程控制。
4 電子軟啟動(dòng)器的應(yīng)用范圍
電子軟啟動(dòng)器以其良好的啟動(dòng)和停機(jī)性能以及完善的保護(hù)功能，在各行各業(yè)中已推廣應(yīng)用，異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合均可使用，特別適用于需要軟啟動(dòng)與軟停車的各種泵類負(fù)載或風(fēng)機(jī)類負(fù)載。對(duì)于變負(fù)載工況，電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于滿負(fù)荷運(yùn)行的場(chǎng)合，應(yīng)用電子軟啟動(dòng)器（不帶旁路接觸器）則具有輕載節(jié)能效果。在水利行業(yè)它解決了水泵運(yùn)行時(shí)很多難以解決的問題，而傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)設(shè)備由于固有的弱點(diǎn)，已無法滿足現(xiàn)實(shí)要求的需要，所以選擇智能型電子啟動(dòng)設(shè)備是必然的發(fā)展方向。
5 結(jié)論
在墾利水庫(kù)泵站工程設(shè)計(jì)和其他工程設(shè)計(jì)中，在選擇電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)設(shè)備時(shí)，為了提高工程質(zhì)量，降低成本，提高企業(yè)效益，便于工程管理，首先選用電子軟啟動(dòng)器作為電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)設(shè)備?，F(xiàn)在墾利水庫(kù)泵站工程已竣工驗(yàn)收，啟動(dòng)器運(yùn)行狀況良好。
（轉(zhuǎn)載）
