软启动器学习课件

1、 主讲人：顾冬铭 2016.06 软启动器于20世纪70年代末和80年代初投入市场，填补了星-三角启动器和变频器在功能实用性和价格之间的鸿沟。采用软启动器，可以控制电动机电压，使其在启动过程中逐渐升高，很自然地控制启动电流，这就意味着电动机可以平稳启动，机械和电应力降至最小。因此软启动器在市场上得到广泛应用，并且软启动器所附带的软停车功能有效地避免水泵停止时所产生的“水锤效应”。 异步电动机以其优良的性能及无需维护的特点，在各行各业中得到广泛的应用。然而由于其起动时要产生较大冲击电流（一般为Ie的5-8倍），同时由于起动应力较大，使负载设备的使用寿命降低。国家有关部门对电机起动早有明确规定，即

2、电机起动时的电网电压将不能超过15%。解决办法有两个：增大配电容量，采用限制电机起动电流的起动设备，如果仅仅为起动电机而增大配电容，从经济角度上来说，显然不可取。为此，人们往往需要配备限制电机起动电流的起动设备，过去人们多采用Y/转换，自耦降压，磁控降压等方式来实现。这些方法虽然可以起到一定的限流作用，但没有从根本上解决问题。 伴随传动控制对自动化要求的不断提高，采用可控硅为主要器件、单片机为控制核心的智能型电动机起动设备软起动器，已在各行各业得到越来越多的应用，由于软起动器性能优良、体积小、重量轻，并且具有智能控制及多种保护功能，而且各项起动参数可根据不同负载进行调整，其负载适应性很强。因此

3、电子式软起动器将逐步取代落后的Y/、自耦减压和磁控式等传统的减压起动设备成为必然。 电力电子技术的快速发展，智能型软起动器得到广泛应用。智能型软起动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的新颖电机控制装置，又称为SoftStarter。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数，如限流值、起动时间等。此外，它还具有多种对电机保护功能，这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。在工程中最常用的就是三相异步电机，由于其电机启动特性，这些电动机直接连接供电系统启动（硬启动），将会产生高达电机额定电流57倍的冲击电流，使得供电

4、系统和串联的开关设备过载。另一方面，直接启动，也会产生较高的峰值转矩，这种冲击不但会对驱动电动机产生冲击，而且也会使机械装置受损，还会影响接在同一电网上其他电气设备正常工作。鼠笼式异步电动机电子软起动器的诞生解决了这个问题。它既能改变电动机的起动特性保护拖动系统，更能保证电动机可靠起动，又能降低起动冲击，因此随着电力电子技术的快速发展，智能型软起动器将会得到更广泛的应用。1.引起电网电压波动，影响同电网其他设备的运行交流电动机在全压直接起动时，起动电流会达到额定电流的57倍，当电机的容量相对较大时，该起动电流会引起电网电压的急剧下降，影响同电网其他设备的正常运行。软起动时，起动电流一般为额定电

5、流的23倍，电网电压波动率一般在10%以内，对其他设备的影响非常小。2.对电网的影响对电网的影响主要表现在两个方面：超大型电机直接起动的大电流对电网的冲击几乎类似于三相短路对电网的冲击，常常会引发功率振荡，使电网市区稳定。起动电流中含有大量的高次谐波，会电网电路参数引起高频谐振，造成继电保护动作，自动控制失灵等故障。软起动是起动电流大幅降低，以上影响可完成免除。3.伤害电机绝缘，降低电机寿命 大电流产生的热量反复作用于导线外绝缘，使绝缘加速老化、寿命降低。大电流产生的机械力使导线相互摩擦，降低绝缘寿命。高压开关合闸时触头的抖动现象会在电机定子绕组上产生操作过电压，有时会达到外加电压的5倍以上，

6、这样，高的过电压会对电机绝缘造成极大伤害。软起动时，最大电流降低一半左右，瞬时发热量仅为直起的1/4左右，绝缘寿命会大大延长，软起时电机端电压可以从零起调，可完全免除过电压伤害。4.电动力对电机的伤害大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，会造成夹紧松动、线圈变形、鼠笼条断裂等故障。软起动时，由于最大电流小，则冲击力大大减轻。5.对机械设备的伤害全压直接起动时的起动转矩大约为额定转矩的2倍，这么大的力矩突然加在静止的机械设备上，会加速齿轮磨损甚至打齿、加速皮带磨损甚至拉断皮带、加速风叶疲劳甚至折断风叶等等。软起动的转矩不会超过额定转矩，上述弊端可以完全克服。工作原理软启动器（软启动

7、器）是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反

8、，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，赋予电机全电压，即为软起动，在软起动过程中，电机起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加。软起动一般有下面几种起动方式。1、斜坡升压软起动：这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。2、斜坡恒流软起动：这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预

9、先所设定的值后保持恒定（t1至t2阶段），直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。3、阶跃起动：开机，即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值，即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值，可以达到快速起动效果。4、脉冲冲击起动：在起动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，连入恒流起动。该起动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。笼型电机传统的减压起动方式有Y-q起动、自耦减压起动、电抗器起

10、动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。软启动器是通过控制可控硅的导通角来控制输出电压。因此，软启动器从本质上是一种能够自动控制的降压启动器，由于能够任意调节输出电压，作电流闭环控制，因而比传统的降压启动方式（如串电阻启动，自耦变压器启动等）有更多优点。例如满载启动风机水泵等变转矩负载、实现电机软停止、应用于水泵能完全消除水锤效应等。1、启动完毕旁路接触器BY-PASS，端子1和端子2当启动完成时，内置触点便会闭合，使旁路接触器KM闭合。而停车指令发出时内置触点便会打开。2、故障信号BREAK，端子3,4此内附触点为常开触点，故障发生时闭合。3、联锁延

11、时继电器DELAY，端子5,6此触点为常开触点，起动经延时0240S后变为闭合。4、瞬停输入EMS，端子7属于外部故障信号输入，可用于外接热继电器等开关量的保护。运行中必须使此端子与端子10接通，断开时停机。 5、三线控制方式，端子8,9,10此方式可用于外接开机，停机按钮6、接地端子11当安装板接地后，可就近接于安装板上。7、工作电源端子12,13将N（中性线）接于端子13,L(相线)接于端子12主要分类1、根据电压分类：高压软启动器、低压软启动器；2、根据介质分类：固态软启动器、液阻软启动器；3、根据控制原理：电子式软启动器、电磁式软启动器；4、根据运行方式：在线型软启动器、旁路型软启动器

12、；5、根据负载：标准型软启动器、重载型软启动器。主要功能1、过载保护功能：软起动器引进了电流控制环，因而随时跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反时限控制模式，实现了过载保护功能，使电机过载时，关断晶闸管并发出报警信号。2、缺相保护功能：工作时，软起动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。3、过热保护功能：通过软起动器内部热继电器检测晶闸管散热器的温度，一旦散热器温度超过允许值后自动关断晶闸管，并发出报警信号。4、测量回路参数功能：电动机工作时，软启动器内的检测器一直监视着电动机运行状态，并将监测到的参数送给CPU进行处理，CPU将监测参数进行分析、存

13、储、显示。因此电动机软起动器还具有测量回路参数的功能。5、其它功能：通过电子电路的组合，还可在系统中实现其它种种联锁保护。主要特点1、在结构上采用电动机软启动器作为控制输出执行元件，控制逻辑用 PLC 可编程控制器实现，使得系统结构简单明了，采用数字监控和数字设定，提高了控制系统的可靠性，也便于维护。同时具有外控功能，可根据使用情况进行连接，方便控制。2、电动机软启动器对电动机提供平滑渐进的启动过程，减少启动电流对电网或发电设备的冲击，将启动电流控制在安全范围内，改善了原控制系统因启动电流较大冲击厂用电源而影响其它设备正常运行的状况。3、启动过程采用双向可控硅，启动过程完成后，接触器短接可控硅的控制方式，避免了用接触器直接控制电动机使触点易拉弧、粘连、烧坏等故障的发生，同时也节约了能源。4、软启动、软停车方式，降低设备的振动和噪声，减少机械应力，延长发电设备及机械传动系统