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應用案例

ABB 軟啟動器的應用

ABB 軟啟動器的應用

［摘要］本文介紹了鼠龍式電動機常見啟動方式及啟動特性，就ABB軟啟動器的啟動特點、保護特性、軟停止特性及運用等幾方面進行重點闡述。
[關鍵詞］軟啟動器軟啟動軟停止

一、鼠龍式電動機啟動方式及特性

鼠龍電動機啟動方式有以下幾種：全電壓啟動、星三啟動、自耦降壓啟動、延邊三角啟動、電阻減壓啟動、電抗減壓啟動、軟啟動器啟動，各種啟動方式的啟動機械特性見圖一。

常見的啟動方式有直接啟動、星三角啟動、自耦降壓啟動、軟起動器啟動。其主要特點如下：

直接啟動：
※高啟動電流
※高啟動力矩
※最短的啟動時間
※只能直接停止電機運行
※啟動裝置便宜

星三角啟動：
※低啟動電流(不能調節O．33Iqd)
※在切換瞬間有尖鋒電流／力矩沖擊
※低啟動轉矩
※長啟動時間
※只能直接停止電機運行

自耦降壓啟動：
※變壓器有抽頭可調啟動電流
※在切換瞬間有尖鋒電流／力矩沖擊
※中／低啟動電流
※長啟動時間
※只能直接停止電機運行

軟起動器啟動：
※可調啟動電流
※可校調啟動力矩
※可實現軟停止過程
※適當的啟動時間
※對機械設備和管道的最小磨損

二、軟啟動器的功能

為了適應現代化生產，為減少對電網的沖擊。對機械的磨損。減少對啟動裝置的維護。可調啟動電流。可校調啟動轉矩。可軟停車的軟啟動器被廣泛應用于鼠龍型電動機的啟動，現以ABB公司軟啟動器為例：詳細介紹其功能及特性。ABB公司軟啟動器有以下規格型號：PSS03—25—500L兩相控制適用于小型電機的緊湊設計。這種小型軟啟動器具有內置的旁路觸點。可長期帶負載運行。PSSI8／30一PSS142／245適用于普通性負載。同一裝置可用“外接”和“內接”兩種連接方法(圖二)。采用內接可減少42％流經軟啟動器的電流。也就說使用戶有可能用58A的軟啟動器來控制和運行IOOA的電機。限流功能為可選
件。因此其啟動特性有兩種設定：1)無限定啟動電流時：可設定啟動時間(O一3os)，啟動電壓(3O％一70％Ue)其起動曲線見圖三。2)有限定啟動電流：需外接數個電流互感器(變化為／1)，可設定啟動時間，啟動電流倍數。其啟動曲線見圖四。PSS軟停止
特性可設定停止時間(0—30S)，特性曲線見圖五

PSS在起動、運行、停止過程。當啟動過程結束，并由K5輸出信號。信號燈亮可指示，監測軟啟動器是否故障，過熱，外部是否缺相。并由K6信號電器輸出信號，F故障燈亮。

PSD和PSDH；可適用各類應用，包括常啟動及重載啟動；柔性組合的電位器式參數設定。清晰的LED狀況與故障指示于單元前板上。可選配電子式過載保護脫扣器，為適用不同負載選擇開關。

PSD和PSDH啟動特性(對于PSDH型這種脫扣器為標準配置。可設定的參數有：電動機額定電流的設定(70％一100％Ie)，更精確地限定啟動電流。帶電過載的精確保護；啟動時間設定(0—60S)；初始電壓(10％一6O％Ue)；限定啟動電流倍數(2—5le)。其曲線見圖四。

PSD和PSDH軟停止特性由以下兩個參數設定：停止時間(0—240S)；跌落電壓Usd(30％一100％Ue)。其停車曲線見圖五。

PSD和PSDH型軟啟動器為適應不同情況。有以下幾種選擇開關：
◆對于木工機械、壓縮機等間段工作制負載提供節能(PF)選擇開關。節能功能反應時間。普通速／慢速選擇開關。其節能特性曲線見圖六。
◆對于攪拌機、球磨機等靜負載大的電機負載。提供脈沖起動，其特性曲線見圖七。
◆對于球磨機、粉碎機等易堵轉等負載。電機負載提供保護功能的大電流斷開功能sc，即當sc=ON時啟動電流超過限定電流200ms。當運行時。過載電流超載。經50ms軟啟動跳閘。
◆PSD和PSDH軟啟動器提供以下狀態指示：電機運行指示，并由信號繼電器K4給出信號；啟動過程結束指示，并由信號繼電器K5給出信號；缺相斷開，軟啟動器過熱，電路板故障等故障指示并由信號繼電器K6給出信號。過載保護指示，并由K3給出信號。

三、用軟啟動器起動電機的一些優點

對于用軟啟動器起動電機，相對許多其它傳統的起動方法，具有以下許多的優點：

l_減少電機起動時對電網的沖擊：

當使用傳統的直接起動方式時，由于電機起動時的起動電流是額定電流的七到八倍，有些新式電機由于轉子的起動慣量很小，所以其起動電流可能會達到額定電流的十倍。因此會對電網造成一個巨大的沖擊。如果變壓器容量較小，或者在同一時間內有多臺電機同時起動的話，則有可能會造成整個電網電壓的急劇跌落。同時，由于變壓器額定電流的限制，電機有可能在起動階段無法加速到額定轉速，從而導致電機長期低速運行，電流過高。我們在ABB設在瑞典的軟啟動器制造廠做過一個試驗。對象是一臺風機，由額定電流為205A的110KW 電機驅動。其直接起動電流為1947．5A，當將其連接在一臺800KVA的變壓器上時，由于該變壓器的額定電流只有1154．7A。所以電機無法起動，轉速無法加速到額定轉速，溫度上升很快。變壓器也由于超負荷運行而造成鐵心溫度超限。

當使用另外一種傳統的起動方法，星、三角起動時。雖然該起動方法屬于一種降壓啟動方式，但是，由于起動電流只有直接起動時的30％左右，而且不可調，所以這經常會導致電機在星型工作狀態下無法加速到額定轉速。而一旦電機在非額定轉速狀態下切換到全壓狀態(三角狀態)，則會造成一個非常大電流沖擊，而該電流沖擊有可能與直接起動時一樣高。另外，風機類負載在起動初期的負載轉距相對較低，但是隨著轉速的上升，其負載力矩成平方量關系地增長。在這種情況下，如果使用星、三角起動的方式。則馬達最多只能夠加速到額定轉速的80％到85％左右。這樣，在星、三角切換中。必然會有大電流的沖擊。另外，對于一些起動負載會變化的場合。由于星型運行中，電壓已經被限定為額定電壓的58％左右，所以根本無法滿足起動負載變化的需要。

如果使用軟啟動器的話。則由于起動電壓和起動時間都是線性可調的，同時得益于ABB軟啟動器的限流功能。所以。根據不同的使用環境。不同的使用要求，可以通過調節起動電壓、起動電流和限流倍數來實現不同的電機起動。還是上面所舉的電機起動。當在直接起動時。由于變壓器的容量不夠。所以電機無法起動起來。但是換用軟啟動器后，將電機的起動電壓設定為30％Un，起動時間為lOS，電流限制為4XIn。軟啟動器成功起動電機。實際測到數據如下：起動瞬間電壓：120V；完全起動時間9．5S；電流在起動過程中一直保持在815A左右。在整個起動過程中，電網電壓一直保持在394V左右，沒有像直接起動時，電壓有個明顯的突降。通過這個試驗可以看出，使用軟啟動器可以保證在不對電網造成過大沖擊的情況下，順利起動電機。同時，在以前無法起動的情況下，通過使用軟啟動器。也把不可能辦到的變成可能辦到的。

2．減少起動時起動力矩對包括電機和負載兩方面的沖擊。

對于直接起動來說，從上面所提試驗中所得出的轉矩、轉速曲線中可看出：(灰色為負載轉矩)

不管所接負載是什么類型(用直流變頻設備模擬出各種類型的負載)，直接起動都可滿足起動要求，但是，由于電機實際輸出之轉矩遠大于負載實際需要的(重載、輕載或風機、泵類負載如上圖)，所以會造成一個很大的機械沖擊，反映到實際情況下，就是傳動帶打滑、機械磨損等等。而對于星、三角起動來說，由下圖可看出：(灰色為負載轉距)

當起動輕型負載時，雖然可以滿足起動要求，但是仍然會有一個機械沖擊。當起動重型負載時，由中間那幅圖可看出。星、三角起動根本無法滿足要求。當起動風機、水泵類負載時，其機械沖擊更加強烈，有可能在切換的瞬間，其機械沖擊與直接起動時相同。由此造成的問題，有可能比直接起動更嚴重。

◆如果使用軟啟動器的話，由于軟啟動器可以根據實際的情況調節，所以不管對任何類型的負載，在起動過程中，它都可以輕松的應付。同時，得益于ABB軟啟動器的節能功能，當負載小于額定輸出的30％時，軟啟動器可以自動優化功率因效角從而達到節能的目的。根據實際測試得出的結果，ABB軟啟動器進入節能狀態后，可以最高節省10％左右的能量消耗。另外，某些負載，比如水泵，在停車的時候，由于水錘效應，有可能會造成水管湍震。這時，一定需要借助軟啟動器的軟停車功能來消除水錘效應。

四、應用實例：

OABB成都辦事處曾經幫助客戶進行一個項目改造，客戶是一個礦廠，使用的是一臺250KW 的風機用于抽風。馬達與風葉之間由5條傳輸皮帶和一個變速箱構成的傳動系聯接。原來在沒有安裝軟啟動器時，每三個月該礦要停產一天用于更換皮帶和變速箱。同時。客戶發現每次電機起動時，皮帶傳動有嚴重的打滑現象。造成了較大的能量損耗。

◆ 當客戶選用了一臺PSDH470以后，整個情況有巨大的改觀。首先皮帶的使用壽命提高十倍。而變速箱使用至今仍未更換。工廠再也不因此而停產了。另外，皮帶的數量減少到只用三根。大大提高了傳動的效率。同時，起動時的皮帶打滑現象也被消除。原來由于停產和更換零件的費用被大大地節省了下來。