運(yùn)用SCR(晶閘管)軟啟動方式,是目前交流鼠籠異步電動機(jī)降壓啟動中比較先進(jìn)和合理的一種啟動方式。它僅適用交流鼠籠異步電動機(jī),對繞線異步電動機(jī)無所作為,且高壓產(chǎn)品的價格尚太高。在我廠的控制系統(tǒng)改造過程中,部分風(fēng)機(jī)和破碎機(jī)應(yīng)用了施耐德SCR軟啟動器,成功實(shí)現(xiàn)了降低能耗、提高設(shè)備的壽命和運(yùn)轉(zhuǎn)率以及減少維護(hù)的目的。
[b]1 工作原理與運(yùn)行特點(diǎn)
1.1 工作原理[/b]
SCR軟啟動器實(shí)際上是1個晶閘管交流調(diào)壓器。它通過控制串接于電源與被控電動機(jī)之間的3個晶閘管橋的導(dǎo)通角,逐步將電動機(jī)的端子電壓從預(yù)先設(shè)定的值上升到額定電壓并保持頻率不變。每個晶閘管橋由l對晶閘管反并聯(lián)而成。輸出電壓可通過加速積分或電流極限參數(shù),或兩者共同進(jìn)行控制。軟啟動器的啟動方式主要有電壓雙斜坡啟動、限流啟動和突跳啟動3種方式。其工作原理見圖1。
1.2 運(yùn)行特點(diǎn)
1)能使電動機(jī)啟動電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升,啟動電流小,對電網(wǎng)無沖擊電流,減小負(fù)載的機(jī)械沖擊;
2)啟動電壓上升斜率可調(diào),保證了啟動電壓的平滑性,啟動電壓可依據(jù)不同的負(fù)載在30%~70%Ue(額定電壓)范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào);
3)可以根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)定啟動的時間和電流;
4)具有可控硅短路保護(hù)、缺相保護(hù)、過熱保護(hù)、欠壓保護(hù)等諸多功能。
2 軟啟動器的選型
在我廠的控制系統(tǒng)改造過程中,除價格外,我們充分考慮了以下因素:負(fù)載的類型、啟動(完成)時間、軟啟動過程中的電動機(jī)最大電流、軟啟動過程中的最大電網(wǎng)電壓降、軟啟動過程中電動機(jī)有否機(jī)電共振等異?,F(xiàn)象、軟啟動裝置占用的空間大小、軟啟動裝置所具備的對于裝置本身以及電動機(jī)綜合保護(hù)功能的完備性(包括過流、過載、欠相、啟動超時、接地故障提示和顯示、診斷、記憶等)、軟啟動裝置在啟動過程中的噪聲大小等。經(jīng)考察比較,我們選用了施耐德電氣公司的Ahistart系列產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品采用施耐德轉(zhuǎn)矩控制專利技術(shù),不需用測速發(fā)電機(jī),而是通過軟啟動器的微處理器對異步電動機(jī)及功率單元的監(jiān)測,從而估算出電動機(jī)轉(zhuǎn)矩。估算出的轉(zhuǎn)矩與計算出的轉(zhuǎn)矩給定相比較,最終來控制實(shí)際電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩??稍试S恒定加減速,即使當(dāng)電動機(jī)負(fù)載變化時也是如此,在瞬間變化期間優(yōu)化電動機(jī)的損耗。它在我廠的具體應(yīng)用情況如表1.
3 控制方案
我們通過施耐德的QUANTUM系列PLC,DI采用140DD185300(10~60VDC)模塊,DO采用140DRA84000繼電器模塊,AI采用140AC103000模塊,實(shí)現(xiàn)對軟啟動器的信號采集、控制及保護(hù)動作。其典型控制原理(旁路控制)如圖2所示。
帶軟啟動器的電動機(jī)共有8個信號與PLC相連接,其中DI信號6個:備妥、運(yùn)行、短接、軟啟故障、機(jī)旁停機(jī)及機(jī)旁開機(jī)信號;DO信號1個:開機(jī)驅(qū)動信號;AI信號1個:電流信號。整個控制方案如下:電動機(jī)備妥后,當(dāng)PLC發(fā)出開機(jī)驅(qū)動命令后,KA吸合,KM1吸合,電動機(jī)開始以軟啟方式啟動。在軟啟動器規(guī)定啟動時間后,由軟啟動器驅(qū)動KM2吸合,SCR軟啟動器工作在旁路狀態(tài),并向PLC送出短接信號(KM2的輔助觸點(diǎn)),PLC完成對該設(shè)備的啟動。對于電動機(jī)沒有備妥信號、機(jī)旁停機(jī)、軟啟故障(該信號正常時為常閉點(diǎn))、驅(qū)動后沒有運(yùn)行信號以及超過規(guī)定啟動時間沒有收到短接信號等,在操作站中的模擬圖中將以顏色和報警消息方式報告操作員。
4 應(yīng)用情況
在軟啟動器的調(diào)試過程中,軟啟動器內(nèi)的參數(shù)設(shè)定是非常重要的。一般在水泥廠中,有2個參數(shù)的大小設(shè)定應(yīng)特別關(guān)注,一個是啟動電流(或叫限制電流),設(shè)定范圍在300%~500%比較合適;另一個是啟動時間(或叫加速斜坡時間),設(shè)定范圍在20~60s較合適。在我廠的實(shí)際生產(chǎn)控制中,沒有發(fā)生由于啟動器故障引起的設(shè)備停機(jī)現(xiàn)象。這也說明了使用此啟動器的可靠性是非常高的。即使在運(yùn)行或啟動過程中,如果出現(xiàn)可控硅短路、電源缺相、過熱、過流或欠壓而引起軟啟動器故障停機(jī)的情況,故障的處理也是非常簡單的:根據(jù)操作員站計算機(jī)的報警提示,我們能很快判斷出故障是由于啟動器的故障信號引起的,那么在啟動器的顯示屏上我們調(diào)出故障顯示代碼,然后根據(jù)隨機(jī)用戶手冊一查,就能知道故障的原因及處理方法。例如顯示屏上顯示故障代碼為“OLC”,它代表電流過載,我們就應(yīng)該去檢查電動機(jī)的機(jī)械部分(磨損情況、機(jī)械間隙、潤滑、阻塞等方面),故障排除后,對故障進(jìn)行復(fù)位后就能重新啟動了。