课件5：环控电控柜主要部件：软启动器、变频器

城市轨道交通低压配电技术城市轨道交通机电技术专业资源库二：城市轨道交通低压配电设备5、环控电控柜主要部件：软启动器、变频器1、软启动器

软启动器主要用于检测风机的运行状态、故障、电流、电压，远程控制风机的启动停止，通过DeviceNet网络将风机的运行状态上传至综合监控系统。

电动机容量大于或等于75kW的电机应采用软启动方式。地铁车站软启动器的作用：

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5－7倍的冲击电流，使得供电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，而且也会使用机械装置受损；还会影响接在同一电网上其他电气设备正常工作。软启动的必然性：电动机的降压起动方式经过了“Y-Δ”起动器和自耦降压起动器到磁控式软启动器，目前又发展到电子软启动器。

软启动器的诞生解决了电动机平稳启动的问题。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。

可控硅，是可控硅整流元件的简称，是一种具有三个PN结的四层结构的大功率半导体器件，亦称为可控硅。具有体积小、结构相对简单、功能强等特点，是比较常用的半导体器件之一。晶闸管的原理：如何触发可控硅?可控硅是P1N1P2N2四层三端结构元件，共有三个PN结，要使晶闸管导通，一是在它的阳极A与阴极K之间外加正向电压，二是在它的控制极G与阴极K之间输入一个正向触发电压。晶闸管导通后，去掉触发电压，仍然维持导通状态。断开阳极电源（或使阳极电流小于维持导通的最小值（称为维持电流）。如果晶闸管阳极和阴极之间外加的是交流电压或脉动直流电压，那么，在电压过零时，晶闸管会自行关断。如何断开可控硅?可控硅的原理：

软启动工作原理及运行特点：软启动器是在电动机启动时通过改变加在电机上的电源电压，以减小启动电流和启动转矩来实现电动机的软启动。在三相电源与电机间串入三相并联晶闸管，利用晶闸管的移相控制原理，改变晶闸管的触发角，启动时电机端电压随晶闸管的导通角从零逐渐上升，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。导通角：交流信号时，可控硅触发导通的电压幅值与信号周期的关系。如30°时给一个脉冲触发，触发角=30

°，导通角=180

°—30°=150°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。此外软启动器还可以实现软停车，停车时先切断旁路接触器，然后由软启动器内晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减小，电机转速由大逐渐减小到零，停车过程完成。软启动工作原理：双向可控硅SMCFlex系列软启动器郑州地铁软启动器主要选用AB品牌的SMCFlex系列软启动器，具备常规电机保护功能和高级保护功能，如过载保护、电流不平衡保护、相故障保护、接地故障保护、堵转保护、电机热保护、相序监测、失速保护、以及电机PTC检测等多种保护功能。并实现电机运行状态显示和故障显示。启动可调斜坡时间: 0to30秒启动可调起始转矩: 0to90%LRT软停止延长停止时间来大大减小负载过小或过量的影响可调停止时间:0to120秒Tips:LRT为堵转转矩，指电动机运行时负载增大使电机转速下降为0时的负载转矩，是衡量电动机极限输出能力的物理量。SMCFlex软启动器的软启动和软停止：郑州地铁隧道风机用软启动器现场安装图（1）能够实现平滑的启动曲线，可以在1小时内起动99次；（2）保证设备在连续两次启动后继续运行（正转启动—自由停车—反转启动—连续运行）；（3）具有紧急制动功能的软启动器，能在紧急情况下快速停车，满足在小于60s制动停车功能。使得隧道风机在60秒内完成从正转到反转（正转额定转速—关—反转启动—反转额定转速）的切换要求。SMCFlex软启动器工作特点：隧道风机控制原理图交流电动机转速公式：n＝（60f/p）（1-s）

式中，p——电动机极对数；f——供电电源频率；s——转差率。改变P——变极调速改变f——变频调速改变s——变转差率调速三种调速方法：2、变频器变频调速原理：2、变频器郑州地铁1、2号线变频器选择ABPF753系列高端产品，其主要用于排热风机、组合空调机组、回排风机供电回路，对所供电电机实施实时保护，并且将电机运行的各种参数通过Devicenet网络上传至BAS系统，并可在上一级BAS系统主机上通过网络在线对变频器的参数进行修改和整定。AB公司PF753系列变频器郑州地铁2号线所用PF753系列变频器变频器内部基本结构及工作原理：（1）整流器

一般的三相变频器的整流电路由三相全波整流桥组成。它的主要作用是对工频的外部电源进行整流，并给逆变电路和控制电路提供所需要的直流电源。整流电路按其控制方式可以是直流电压源也可以是直流电流源。变频器内部基本结构及工作原理：（2）中间直流环节

作用是对整流电路的输出进行平滑，以保证逆变电路和控制电源能够得到质量较高的直流电源。变频器内部基本结构及工作原理：（3）逆变器

逆变电路是变频器最主要的部分之一。它的主要作用是在控制电路的控制下将平滑电路输出的直流电源转换为频率和电压都任意可调的交流电源。逆变电路的输出就是变频器的输出，它被用来实现对异步电动机的调速控制。变频器内部基本结构及工作原理：（4）控制电路

主要作用是将检测电路得到的各种信号送至运算电路，使运算电路能够根据要求为变频器主电路提供必要的门极（基极）驱动信号，并对变频器以及异步电动机提供必要的保护。使用变频器的异步电动机可逆调速控制线路变频器与PLC结合控制电动机：排热风机变频调速控制原理图变频器1KM:变频控制接触器2KM:工频控制接触器远程就地（1）输入电源电压三相交流400VAC/480VAC

540VDC/650VDC；功率0.75KW-250KW；考虑到风机功率较大，为保证变频器可靠运行，按照比所配电的电机功率放大一级配置。

PF753系列变频器特点：（2）变频器具有过电压、过电流、欠电压、缺相、过载、过热、电机过载、输出接地、输出短路等保护功能，为了避免空调、风机系统制动时因过电压而跳闸或损害变频器，变频器有直流母线电压波动的缓冲正常运行功能。（3）变频器的I/O最大数量：

21个数字量输入，8个数字量继电器输出或6个24VDC晶体管输出，7个模拟量输入，7个模拟量输出。（4）变频器与PLC的通讯能力

变频器可以选择的通讯网络：ControlNet,

DeviceNet,

Ethe