在不同负载下软启动器功能的选择

1、负载机械提出的工艺和起动特性要求

软起动器是通过控制反并联晶闸管组的导通角,实现了电动机端电压值的调节。生产机械提出的工艺要求多种多样,例如:离心泵在突然起动及突然停止时,会在管网中出现“水锤”效应,严重时会产生破坏性的后果。因此它不仅要求软起动、还要求软停止。在某些传送机械中,也要求延长停车时间的软停止功能,以免负载的移位或液体的溢出。由于风机的负载与转速的平方成正比,因此过快的起动加速会造成比较严重的起动冲击电流。全压起动造成的扭矩上升率过大,往往会给某些机械带来破坏,在具有类似钢丝绳软联接的机械中剧烈的扭矩变化率会产生抖动。有些机械虽然要求缓慢起动,但在实现软起动限制其加速度时发现,因其起动静摩擦系数较大而无法起动。这就要求软起动器能实现突加转矩来克服静摩擦。而有些机械为了准确停车,在制动到即将停车之前,需要一段暂短的低速运行。有的则在起动升速过程中需要一段暂短的低速运行。有些机械在全压运行时,有节能运行的要求,需根据负载的波动而随时调节电动机供电电压。

2、典型的起动、制动使用要求

在一些工业应用领域,如纺织、冶金、水处理、食品和保健品加工、采矿和机械装备行业中,有很多负载机械在起动或制动时会提出特殊要求,其中典型的要求就作为“软起动器”或“智能马达控制器”的设计基础, 例如 : ①空气压缩机: 大容量电动机在轻载运行时要求进入节能运行状态,当输入电源电压不平衡时可自动调节使相电流平衡,减少电动机发热,延长寿命。②铸件清理滚筒:正常运行和维修时,负载变化很大,如果利用“双斜坡特性起动”会减少机械冲击;如果利用“智能电动机制动”或准确停车控制,会提高装卸工件的效率。③离心泵:利用“泵控制”功能,减少起动和停止时液流冲击所产生的系统水锤现象,节省了系统的维修费用。④带锯:利用软起动和“智能马达制动”特性,克服大惯量起动和实现准确定位。⑤桥式起重机:利用“双斜坡软起动”,实现加速过程最有效控制,提高生产率并减少产品的损坏。⑥皮带运输机和自动传输线:利用软起动和预置低速运行,实现平滑起动,避免产品移位和液体溢出。⑦通风机:利用软起动取代旧式机电起动器,减少皮带磨损和机械冲击,节省维修费用。⑧码垛机械:利用双斜坡软起动和预置低速运行,适应不同的包装要求,避免冲击所导致的产品损坏。⑨粉碎机械:利用堵转和失速保护,避免机械故障或阻塞造成电动机过热而烧毁。⑩切碎机:利用软起动取代自耦降压起动,有助于减少对电网的冲击和节约能源。锤磨机及离心机:利用限流起动和智能马达制动,简化起动和停车控制设备,减少皮带磨损、机械冲击和节约能源。搅拌机:利用双斜坡起动和预置低速运行,避免机械故障,节约能源。其他:还有绕线机、冷却水塔、自动人行道、扶梯、曳引传送带、链式传送带、往复来回送料车、模具更换机构、研磨机等设备。

3、对软起动器负载的分类

低压电机软起动器根据其负载工艺要求,有必要将其分类,这样有利于选择适合负载要求的软起动器。不仅能够满足工艺上的要求,而且能够使软起动器长期稳定、可靠运行。表1所示是较为典型的负载类型,其起动、停止、初始电压、电流限制值。表1的负载中,电动机带载和空载时,其起动要求就会有较大的区别。对于一些负载常常是轻载起动,如自动扶梯;而对于一些负载常常是重载起动,如皮带运输机、球磨机等。在这种情况下,必须对不同的负载加以区别,以便选择软起动器不同的功能来满足各种工艺要求,只有这样做才能保证机械设备和软起动器的长期可靠、稳定运行。

4、对不同负载下软起动器功能的选择

软起动器面对不同负载需要选择不同的起动功能,以满足不同生产工艺和设备运行的需要。软起动软停止电压电流特性如图1所示。

图1软起软停过程电压电流特性曲线

根据以上的负载分类以及设备运行情况,结合图1可以为不同的负载选择与其相适应的软起动器功能:①电压斜坡软起动方式:电压斜坡起动是从零开始以线性斜坡的方式增加电动机上的电压直到额定电压,起动时间由用户调节。②电流限幅软起动方式:直接使用电流限幅时,起动过程中的电动机电压基本上保持为常数,采用纯电流限幅时,电动机的加速性能基本与机电式降压起动器相同。③脉冲加转矩起动方式:对于一些特殊负载,如载有矿物的皮带运输机和带载的球磨机,起动时就需要较大的起动电流和起动力矩方能完成基本的工艺要求。④动方式的停车时间短于自由停车。典型的电压斜坡起动方式可线性地减少电动机电压,实现软停止,避免了减速初期的速度突然变化。水泵应用中,为了避免水锤现象,电动机的速度必须平滑下降,以防止检查阀门时突然关闭。同样对于运输机上的货物来说,软停止可以避免货物倾倒,造成不必要的浪费和损失。

在选择以上4种起制动方式之外,目前也有带转矩控制技术的软起动器,它与其它软起动器的差别在于控制计算算法,完善了加减速期间控制力矩的性能。当然,上述起制动方式也是根据负载情况组合应用的,绝大多数都能满足各种负载的不同要求。

5、总结

基于电动机的不同负载,合理地选择软起动器功能是软起动器及其机械设备长期安全、稳定可靠运行的保障。实际应用中多数软起动器的功能比较单一,而使用时忽略了负载的特殊性,未能选择合适的软起动器及其功能,致使软起动器烧坏,设备无法正常运行。了解用户的实际需求,选择适合实际的软起动器类型和功能。

在不同负载下软启动器功能的选择