隨著我國經(jīng)濟(jì)快速增長，科學(xué)技術(shù)的日新月異，智能控制系統(tǒng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用，也提出了更高的要求。作為重要驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的電動機(jī)來說，它的控制方式受到廣大技術(shù)人員的高度重視，既要為智能控制打下良好基礎(chǔ)，又要降低電動機(jī)起動時對電網(wǎng)的沖擊。所以，電動機(jī)的起動設(shè)備這個巨大的產(chǎn)業(yè)正在中國悄然崛起。為適應(yīng)快速膨脹的市場和客戶群，幫助更多的單位和個人能夠快速熟悉軟起動器的國產(chǎn)化，清晰的了解國內(nèi)軟起動的技術(shù)、性能、品質(zhì)，這里對國內(nèi)具有代表性軟起動器產(chǎn)家：中國和平電氣有限公司生產(chǎn)的HPMV中、高壓電機(jī)軟起動器進(jìn)行簡單的敘述。
　　一、 公司簡介

　　中國和平電氣有限公司創(chuàng)辦于1991年，現(xiàn)為電氣行業(yè)中全國性無區(qū)域公司，在上海建有生產(chǎn)基地：上海和平電氣制造有限公司。公司內(nèi)部建有和平電氣科學(xué)研究所，共有員工有800人，技術(shù)工程師110人(其中高級工程師博士生35人)，廠房總占地面積為2.24萬平方米，現(xiàn)年產(chǎn)值達(dá)4.2個億。公司集科研、生產(chǎn)、貿(mào)易、IT業(yè)為一體，以智能軟起動器、柜為龍頭，低壓電器等相關(guān)產(chǎn)業(yè)為輔助，產(chǎn)品有高、中、低壓電器和輸配電設(shè)備。公司以“高科技、高品質(zhì)、優(yōu)質(zhì)服務(wù)”為發(fā)展方針，并全面實施ISO9000質(zhì)量體系，和ISO1400環(huán)保體系管理。多年來業(yè)績顯著，為農(nóng)網(wǎng)改造、工業(yè)技術(shù)改造，項目興建等提供了最佳、最實用的產(chǎn)品。企業(yè)高新技術(shù)產(chǎn)品先后得到了市、省的獎勵，并列入國家火炬計劃。
　　
　　二、 HPMV簡介

　　 當(dāng)今傳動工程中最常用的就是三相交流感應(yīng)電動機(jī)。在許多場合中，由于其起動特性，這些電動機(jī)涌直接連接電源系統(tǒng)。如果直接在線起動，將會產(chǎn)生高達(dá)電機(jī)額定電流6倍的浪涌電流。該電流會使供電系統(tǒng)和串聯(lián)的開關(guān)設(shè)備過載。如果直接起動，也會產(chǎn)生較高的峰值轉(zhuǎn)矩，這種沖擊不但會對驅(qū)動電動機(jī)產(chǎn)生沖擊，而且也會使用機(jī)械裝置受損。例如：輔助動力傳送部（V形帶，齒輪）。為了降低直動電流，應(yīng)使用起動輔助裝置，如起動用電抗器或自耦變壓器，但使用電抗器或自耦變壓器起動等常規(guī)方法只能逐步降低電壓，而軟起動器通過平滑升高端子電壓，可以實現(xiàn)無沖擊起動。因此，可以最佳地保護(hù)電源系統(tǒng)以及電機(jī)。
　　HPMV中、高壓軟起動器是用多個可控硅串并聯(lián)而成，可以滿足不同的電流及電壓要求，控制可控硅的觸發(fā)角就可以控制輸出電壓的大小。當(dāng)電機(jī)起動過程中，HPMV按照預(yù)先設(shè)定的起動曲線增加電機(jī)的端電壓使電機(jī)平滑加速，從而減少了電機(jī)起動時對電網(wǎng)、電機(jī)本身、相連設(shè)備的電氣及機(jī)械沖擊。當(dāng)電機(jī)達(dá)到正常轉(zhuǎn)速后，旁路接觸器接通。電機(jī)起動完畢后，HPMV軟起動器繼續(xù)監(jiān)控電機(jī)并提供各種故障保護(hù)。在軟停機(jī)時首先按照預(yù)先設(shè)定好的停機(jī)曲線平滑地降低電機(jī)的端電壓直到電機(jī)停機(jī)。軟?？梢越鉀Q突然停機(jī)引起的水泵水錘現(xiàn)象及機(jī)械沖擊等相關(guān)問題。
　　HPMV中、高軟起動器的操作過程可以分為四過程：起動準(zhǔn)備完成、起動過程、運行和停機(jī)過程。CPU對所有的過程都提供全面的保護(hù)。
　　A、起動準(zhǔn)備完成：在這個過程中，控制和電源已經(jīng)加到起動器上，其保護(hù)包括對SCR短路、旁路離合器、接點熔解短路。
　　其它檢測保護(hù)特性：
　　軟起動器溫升
　　保險絲指示燈是否亮
　　相序是否正確（如果選擇）
　　電源輸入頻率跳閘范圍
　　外部輸入故障
　　B、起動過程：當(dāng)軟起動器得到一個起動命令時，以下保護(hù)功能開始工作：
　　起動曲線
　　加速時間
　　相間平衡
　　電路短路/加負(fù)載前檢測
　　相間漏電
　　起動電流累計
　　過載檢測
　　熱容量檢測
　　C、運行過程：當(dāng)電機(jī)全電壓和全速運行時，電機(jī)電流將降到FLA以下，在運行過程中以下保護(hù)功能生效：
　　運行過載曲線
　　缺相
　　電流過低/失載
　　過電流/電子定位銷檢測
　　D、停機(jī)過程：一旦軟起動器得到停機(jī)命令，應(yīng)根據(jù)不同停機(jī)方式來選擇不同的保護(hù)功能，選擇如下：
　　軟停模式：將維持運行時所有的保護(hù)特性。在停車結(jié)束時，進(jìn)入下面滑行停止保護(hù)狀態(tài)。
　　滑行停機(jī)模式：電源立即從電機(jī)上斷開恢復(fù)到“起動準(zhǔn)備完成”，下面的保護(hù)功能生效：
　　滑行減速/旋轉(zhuǎn)減速計數(shù)
　　每小時起動次數(shù)
　　起動間隔時間
　　
　　三、 工作原理
　　1、結(jié)構(gòu)
　　完整的HPMV系列的軟起動器是一個標(biāo)準(zhǔn)的電機(jī)起動控制器，用來保護(hù)和控制中、高壓交流電機(jī)。完整的HPMV包括：隔離開關(guān)、保險絲、主真空接觸器、控制變壓器、控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。軟起動部分僅包括：控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。
　　A、隔離開關(guān)：在起動器的輸入電源部分裝有一個允許電機(jī)直接帶負(fù)載起動的隔離開關(guān)。這個隔離開關(guān)具有負(fù)載短路時起動和帶負(fù)載停機(jī)的過載能力。其最大設(shè)計值是：5KV隔離開關(guān)使用2300-4160V的起動器，7.2KV用于6000-7200V起動器，而15KV用于10-14KV的軟起動器。
　　當(dāng)隔離開關(guān)合閘時無法把控制柜高壓部件部分的門打開。隔離開關(guān)帶有連鎖裝置，只有當(dāng)隔離開關(guān)切斷電源時才可以打開機(jī)柜的門。同樣情況當(dāng)機(jī)柜被打開時隔離開關(guān)也無法合閘。隔離開關(guān)上的機(jī)械連鎖裝置使中壓電源被有效的連鎖住，以保證操作安全。
　　在控制的中高壓輸入電源部分裝有一個可視窗口，不用打開機(jī)柜門就可以觀察離合開關(guān)的閘刀是處于分離或合閘狀態(tài)。當(dāng)隔離開關(guān)在分離狀態(tài)時有一個分離的刀臂通過機(jī)械裝置與地相連接（對于14KV是選項部分）。
　　B、電源保險絲：對于標(biāo)準(zhǔn)的控制器在每相輸入電源中裝有保險絲進(jìn)行初級的電源限流。典型的6900V以下的保險絲是ANSI標(biāo)準(zhǔn)R型，而10-15KV的控制器是采用ANSI標(biāo)準(zhǔn)E型保險絲。保險絲的選擇是根據(jù)電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流和所對應(yīng)的固態(tài)起動器的過載繼電器。保險絲和過載保護(hù)是設(shè)計用來防止較低和中等級的故障。這可以防止過載電流超過繼電器額定值，以對較高的超過繼電器保護(hù)范圍的故障進(jìn)行有效的保護(hù)。
　　熔斷器的支架上帶有保險絲指示器（連線接到絕緣的離合器控制電路），當(dāng)三相中有一相保險絲開路時會自動斷開全部三相電源。
　　C、SCR電源器件：在每相中是用一對相同參數(shù)的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達(dá)到所有使用電網(wǎng)的峰值電壓要求。對SCR進(jìn)行串聯(lián)，其串聯(lián)數(shù)如①400A，電壓3300V串聯(lián)SCR對數(shù)2對， SCR總數(shù)12，②600A，電壓6000V串聯(lián)SCR對數(shù)6對， SCR總數(shù)36
　　D、RC吸收網(wǎng)絡(luò)：RC吸收網(wǎng)絡(luò)提供瞬間電壓保護(hù)電路，以減少dv/dt沖擊電壓。防止SCR模塊的損壞。
　　E、觸發(fā)電路：SCR是用一個持續(xù)的脈沖觸發(fā)電路，這個電路是采用光纖和脈沖變壓器進(jìn)行隔離。
　　F、主真空接觸器：主真空接觸器是用來切斷主電源和SCR回路的，其電壓比率是：5KV用于2300—4160V，7.2KV用于6000—7200V，15KV用于10—15KV的軟起動器。
　　應(yīng)用于順序控制下的接觸器。在正常使用條件下保證其起動次數(shù)能夠達(dá)到設(shè)計時非負(fù)載狀態(tài)下的使用壽命。主真空接觸器是設(shè)計在最大起動比率，旁路接觸器是設(shè)計在緊急起動的比率。10-15KV 600A的起動器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個控制裝置有兩個指示燈、三個電流計時器、電流過流繼電器，并且有一個電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個指示燈和一個電容跳閘元件。
　　
　　2、電子控制系統(tǒng)
　　HPMV系列電子控制電路分為低壓、中高壓兩部分，并隔離成兩個獨立的部分。低壓電子部分包括控制最界面和接口，CPU和主電源板是安裝在低壓控制室中。
　　A、CPU主控板：CPU板上裝有微處理器和通訊處理器，CPU決定各種操作功能，根據(jù)用戶的設(shè)定程序和檢測反饋信號來進(jìn)行控制，CPU主板上裝有EPROM、EEPROM和DRAM寄存器，以及模擬和數(shù)字接口。
　　B、主電源板：也稱為主觸發(fā)板，它包括數(shù)字輸入輸出繼電器和接口，并連接到TCB板上，它控制旁路隔離接觸器的動作順序和SCR的觸發(fā)，這個板子上產(chǎn)生全部觸發(fā)信號和接收來自光纖隔離的反饋信號，把模擬信號轉(zhuǎn)換為CPU的數(shù)字信號，這些觸發(fā)脈沖也是利用光纖對中高壓環(huán)境進(jìn)行隔離。
　　C、電壓、電子控制部分：中高壓主電源應(yīng)在TCB、觸發(fā)驅(qū)動器和TEMP/CT控制板工作之前斷開。
　　D、TCB（Terminal and Control Board）終端控制板是用戶的接線板，為了滿足UL安全標(biāo)準(zhǔn)，它位于中壓部分，但是并沒有實際和中壓部分聯(lián)結(jié)，只是和接觸器的控制線圈有連接，這個板子上包括用戶接線端子排、輸出繼電器（全部相同）輸入和控制電源接線、并且包括時間繼電器用于功率因數(shù)調(diào)整繼電器和其它外部元件。
　　E、觸發(fā)驅(qū)動板：位于SCR模塊組件上面，這些板子和主電源板通過光纖進(jìn)行通訊聯(lián)系，通過脈沖變壓器把觸發(fā)脈沖信號進(jìn)行放大來觸發(fā)SCR，在每個SCR模塊中每一對SCR使用一個觸發(fā)驅(qū)動電路板。
　　F、TEMP/CT：溫度控制板和電流互感器板子是裝在SCR模塊組件上，通過光纖把散熱器溫度和電流信號送到主電源板。
　　
　　3、原理
　　HPMV的控制核心是微處理器CPU。這個微處理控制系統(tǒng)可以對電機(jī)進(jìn)行起動和保護(hù)。CPU對SCR進(jìn)行相角觸發(fā)控制以降低加在電機(jī)上的電壓，然后通過慢慢的控制加在電機(jī)上的電壓和電流平滑的增加電機(jī)轉(zhuǎn)矩，直到電機(jī)加速到全速運行。這種起動方式可以降低電機(jī)的起動沖擊電流，減少對電網(wǎng)和電機(jī)自身的沖擊。同時也減少了對聯(lián)在電機(jī)上機(jī)械負(fù)載裝置的機(jī)械沖擊，以延長設(shè)備的使用壽命，減少故障和停機(jī)檢修時間。
　　A、加速模式：HPMV提供了幾種加速模式，你可以根據(jù)感應(yīng)電機(jī)的負(fù)載情況選擇最合適的起動曲線。
　　出廠設(shè)置為具有限流功能的電壓斜坡，也是最可靠的起動模式，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場合。初始轉(zhuǎn)矩設(shè)定為電機(jī)剛好能帶動負(fù)載轉(zhuǎn)動時的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的斜坡時間和電機(jī)起動電流范圍內(nèi)，使電機(jī)平滑到全速運轉(zhuǎn) 。下面三種起動狀態(tài)的分析：
　　a、 如果電機(jī)在軟起斜坡結(jié)束前達(dá)到全速運行，自動反震蕩電路將會自動的把全壓加到電機(jī)上而使斜坡時間不再起作用?？梢苑乐谷魏蔚睦擞侩娏骰螂姍C(jī)轉(zhuǎn)矩的脈動。這種情況通常可能會發(fā)生在負(fù)載沒有加在電機(jī)上而電機(jī)工作在減壓和低轉(zhuǎn)矩的電機(jī)起動過程中。
　　b、 如果電機(jī)在斜坡時間結(jié)束前，沒有達(dá)到全速運行，電流限流設(shè)定將會按比率的控制最大輸出轉(zhuǎn)矩,
　　HPMV的反饋傳感器會自動的防止電機(jī)過載失速或超過加速設(shè)定時間的故障發(fā)生。
　　c、 限流功能對于電機(jī)從電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)中吸取一定數(shù)量的電流提供了有效的手段和控制方式，當(dāng)電機(jī)起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到限定的起動電流值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩后，就會自動的保持這個轉(zhuǎn)矩和電流運行，電流限流值不受設(shè)定斜坡時間的影響，直到電機(jī)達(dá)到全速運行為止。當(dāng)電機(jī)達(dá)到全速運行后，電機(jī)電流降到正常全速運行的電流值，HPMVK中、高壓軟起動器有一個全速運行狀態(tài)輸出繼電器，從而使旁路高壓真空接觸器閉合，使電機(jī)電流經(jīng)旁路接觸器，從而防止SCR導(dǎo)通所產(chǎn)生的壓降引起的熱損耗，提高了工作效率及可靠性。MPMV是工作在全壓狀態(tài)下，正如其它起動器一樣，在電機(jī)軟起動后，電網(wǎng)電壓直接加到電機(jī)上，但是優(yōu)于其它起動方式之處在于HPMV具有全電子保護(hù)功能，它的靈敏度和對故障保護(hù)反映速度是用毫秒來計算，這是常規(guī)的電機(jī)起動和保護(hù)器無法比擬的。
　　
　　B、HPMV中、高壓軟起動器的其它起動方式：
　　電流斜坡：使用電流閉環(huán)反饋可以進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使輸出轉(zhuǎn)矩線性增加到最大值。
　　恒流控制：起動時，電流快速增加到限定值，一直到電機(jī)全速運行。
　　用戶自定義曲線：用戶可以自定義一個轉(zhuǎn)矩與時間的起動曲線。當(dāng)電機(jī)起動時可以完全按照你所定義的曲線加速。
　　速度反饋斜坡控制：用一個來自電機(jī)或負(fù)載的速度信號作為反饋量對電機(jī)進(jìn)行閉環(huán)斜坡軟停。（選項）
　　減速模式：HPMV提供軟停機(jī)功能，當(dāng)停止信號發(fā)出時，同時給電機(jī)加一個逐漸減小的電壓使電機(jī)平滑停機(jī)，這和電力剎車不同，實際上軟停車會增加電機(jī)的停車時間。這個功能適用于水泵停機(jī)控制，以減小水錘現(xiàn)象和對機(jī)械結(jié)構(gòu)的損壞及沖擊。
　　
　　
　　4、觸發(fā)電路
　　可控硅觸發(fā)電路是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵部分，HPMV觸發(fā)電路包括幾個獨特的優(yōu)點，具有抗噪聲干擾，可以工作在惡劣的工作環(huán)境和長久的使用壽命，他不受現(xiàn)場安裝時線路阻抗、短路容量、或開關(guān)的快速通斷而產(chǎn)生影響，這些特性包括：
　　A、自動同步的觸發(fā)脈沖以保證每相的導(dǎo)通角的觸發(fā)點相同從而不產(chǎn)生誤觸發(fā)，這特性適合那些小型工廠自備的發(fā)電機(jī)設(shè)備，MVC PLUS系列可以放心的使用于波動較大且不穩(wěn)定的電源。
　　B、穩(wěn)定可靠的觸發(fā)脈沖信號可以在270度的導(dǎo)通角范圍內(nèi)可靠的使可控硅導(dǎo)通并且不受噪聲信號的影響，以保證不產(chǎn)生誤觸發(fā)。
　　C、閉環(huán)觸發(fā)控制方式是根據(jù)輸出電流和電壓反饋進(jìn)行平滑的軟起動，以防止由于起動時相間的不平衡而引起電機(jī)過熱。
　　D、觸發(fā)信號用脈沖變壓器隔離特殊設(shè)計的三相120V低壓控制電源變壓器以確保檢測、觸發(fā)板和來自于輸入中壓電源的噪聲和干擾進(jìn)行隔離，使用具有高絕緣特性的28VAC電源供給脈沖觸發(fā)電路，一個獨立的控制電源變壓器經(jīng)磁隔離后用于所有的低壓電路和CPU。
　　E、光導(dǎo)纖維隔離用于中壓電源和全部低壓系統(tǒng)之間，在通過CT隔離的信號再通過光導(dǎo)纖維隔離以達(dá)到最大限度的隔離和確保安全。

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