0　引言

　　所謂軟啟動就是在啟動初期我們給他加的電壓要低于額定電壓，常見的軟啟動有軟啟動器啟動和自耦變壓器降壓啟動，自耦變壓器降壓啟動在電機(jī)啟動的初期先給它加上為額定電壓60%到80%的一個電壓，先讓其運動起來，當(dāng)轉(zhuǎn)動起來以后，再給他切換到額定電壓下工作，這就是一個簡單的軟啟動過程，而軟啟動器要比自耦變壓器降壓啟動要先進(jìn)些，其原理都是一樣的，軟啟動器給電動機(jī)的電壓時從0逐漸到額定電壓的，他的啟動過程更為平滑，啟動效果更好，對電網(wǎng)沖擊和對繞組的傷害也是的，要優(yōu)于自耦變壓器降壓啟動

　　錦江電站建成于20世紀(jì)90年代初，各電氣設(shè)備都相對落后。在近的計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造中，對集水井排水泵電動機(jī)的控制采用了近年發(fā)展起來的電動機(jī)軟啟動器，取代了原有的Y - △啟動方式。水電站集水井排水是非常重要的，哪怕有因故障不能抽水，都可能導(dǎo)致水淹水泵甚至水淹廠房。基于集水井排水的重要性，要求水泵控制必須可靠和穩(wěn)定。

1　傳統(tǒng)的電動機(jī)啟動

　　電動機(jī)的控制在改造之前是Y - △啟動方式，啟動時的沖擊電流比較大，且有二次電流沖擊，威脅廠用電供電安全。該啟動方式主要的缺點是直接停泵。水泵的基座在止回閥的沖擊下產(chǎn)生移動，久而久之使水泵的軸心與電動機(jī)軸心偏離而燒壞軸承。總之，水泵因瞬時停泵而引起的“水錘”效應(yīng)會導(dǎo)致一系列的嚴(yán)重后果。

2　軟啟動器的基本原理和功能

2. 1　電動機(jī)軟啟動器的基本原理

　　電動機(jī)軟啟動器是一種集電動機(jī)軟啟動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的電動機(jī)控制裝置。它主要由2部分構(gòu)成：信息采集處理并給出指令的集成控制系統(tǒng)；執(zhí)行系統(tǒng)由串接于電源與被控電動機(jī)之間的三相反并聯(lián)閘管構(gòu)成。軟啟動器體積小、轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)、啟動平穩(wěn)沖擊小并具有軟停機(jī)功能等優(yōu)點，在各種電動機(jī)控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

2. 2　電動機(jī)軟啟動器的啟動方式

　　電動機(jī)軟啟動器的啟動有斜坡升壓軟啟動、電流限幅啟動、階躍啟動及脈沖沖擊啟動。

　　斜坡升壓軟啟動過程是從加入啟動信號開始，系統(tǒng)軟件首先施加200～400ms的固定延時用于系統(tǒng)自檢，然后由系統(tǒng)輸出一個脈沖，即打開一定的晶閘管導(dǎo)通角，使三相反并聯(lián)晶閘管導(dǎo)通，加到電動機(jī)端子一個電壓以克服靜摩擦轉(zhuǎn)矩，這個電壓為軟啟動基值電壓，可設(shè)定。之后，繼續(xù)加大晶閘管導(dǎo)通角使輸出電壓線性上升，從軟啟動基值電壓無級增加到電壓。在加速斜坡結(jié)束時，加到電動機(jī)端子上的電壓等于電網(wǎng)輸入電壓，啟動過程完成。

　　電流限幅啟動是在電動機(jī)啟動的初始階段啟動電流逐漸增加，通過電流反饋實施閉環(huán)控制，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的值后保持恒定，直至啟動完畢，如圖1所示。在實際應(yīng)用中，啟動電流上升變化的速率可以根據(jù)電動機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定，電流上升速率大，則啟動轉(zhuǎn)矩大、啟動時間短。這種啟動方式能實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)變的啟動控制無突跳現(xiàn)象，可實現(xiàn)電動機(jī)平滑啟動并大大減少機(jī)械傳動部分的沖擊，大大延長機(jī)械傳動系統(tǒng)的使用壽命，實際應(yīng)用也較多。

2. 3　電動機(jī)軟啟動器的輕載節(jié)能功能

　　軟啟動器具有輕載節(jié)能的功能（如圖2所示） 。在電動機(jī)啟動完后的運行當(dāng)中實時檢測電動機(jī)的功率因數(shù)（功率因數(shù)隨電動機(jī)的負(fù)載輕重而變化，負(fù)載率低時功率因數(shù)小，反之就大） ,若功率因數(shù)小，則通過CPU給出指令使電動機(jī)的端電壓降低，反之升高。輕載時，電動機(jī)的工作電壓降低，使電動機(jī)的銅損和鐵損降低，從而達(dá)到節(jié)能目的。

2. 4　電動機(jī)軟啟動器的保護(hù)功能

　　電動機(jī)軟啟動器在運行時引進(jìn)了電流控制環(huán)，因而可隨時跟蹤檢測電動機(jī)電流的變化狀況，并通過增加過載電流的設(shè)定和反時限控制來實現(xiàn)過載保護(hù)：在電動機(jī)過載時，關(guān)斷晶閘管并發(fā)出報警信號。軟啟動器還隨時檢測三相線電流的變化，一旦發(fā)生斷流，即可作出缺相保護(hù)反應(yīng)。軟啟動器還有通訊的功能，能實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制或計算機(jī)自動控制。

2. 5　電動機(jī)軟啟動器的通訊功能

　　電動機(jī)軟啟動器的通訊功能在計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造中得到了很好的應(yīng)用，通過RS485串口與公用LCU交換數(shù)據(jù)，使用現(xiàn)在常用的內(nèi)部協(xié)議modbus協(xié)議，針對水泵運行工況進(jìn)行實時監(jiān)控。

2. 6　電動機(jī)軟啟動器的停車方式

　　電動機(jī)軟啟動器有自由停車、軟停車及制動停車等幾種不同的停車方式。電動機(jī)軟啟動器重要的一種功能就是軟停車，在排水系統(tǒng)的電動機(jī)控制中其作用尤為突出。軟啟動器中的軟停車功能是當(dāng)軟啟動器接收到停車的指令時，晶閘管從全導(dǎo)通逐漸地減小導(dǎo)通角，直到切斷電壓，這時，開始封鎖加在功率晶閘管上的脈沖，經(jīng)過一定時間過渡到全關(guān)閉的過程。電動機(jī)的端子電壓從Un 緩慢下降，在電壓下降瞬間電動機(jī)電流會有一個小的電流沖擊，然后電動機(jī)電流會隨電壓的下降而下降，直至電動機(jī)停下來。電壓斜坡下降的時間可根據(jù)需要設(shè)定。

3　軟啟動器控制的電動機(jī)啟動

　　根據(jù)軟啟動器的原理和功能，在計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)改造后，可以實現(xiàn)無人值守遠(yuǎn)程監(jiān)控，在中央控制室的上位機(jī)可以直接監(jiān)控到水泵的啟動、運行、停止等工作情況。

3. 1　接線方式

　　接線方式采用不可逆帶進(jìn)線接觸器，自由停車或可控停車，利用轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)啟動，使電動機(jī)啟動電壓以恒定的斜率平穩(wěn)上升，盡量減小啟動電流，減小對電網(wǎng)的沖擊，減小負(fù)載的機(jī)械沖擊。

3. 2　調(diào)試運行

　　軟啟動裝置安裝完成后要認(rèn)真核對接線是否正確，控制線應(yīng)和動力電纜保持隔離，并用數(shù)字萬用表高阻擋檢查軟啟動器中晶閘管的絕緣情況。新的軟啟動器（冷態(tài)時）每組晶閘管輸入/輸出端子間測量電阻值應(yīng)在1. 3MΩ左右，相間（相間未接控制回路時） 、相對地測量電阻值應(yīng)該為無窮大。在電動機(jī)與軟啟動器連接前，檢查電動機(jī)和電纜的絕緣狀態(tài)，絕緣電阻應(yīng)符合相關(guān)規(guī)定，檢查確認(rèn)無誤后將電動機(jī)連接到軟啟動器輸出端，然后把控制電源投上設(shè)定參數(shù)，主要對電動機(jī)的額定電流、限制電流、加速斜坡時間、初始啟動力矩、停止方式等進(jìn)行設(shè)置。根據(jù)水泵的實際情況，設(shè)定額定電流為75A,限制電流為200% In ,加速斜坡時間為15 s,初始啟動力矩為20% ,停止方式為d （設(shè)為d的意思是通過控制力矩軟停車，軟啟動器對電機(jī)施加一個力矩以便其按斜坡逐漸減速停車以消除“水錘”） 。停止方式一定要設(shè)對，如設(shè)為其他方式就失去了使用軟啟動器的意義。按標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定好有關(guān)的保護(hù)參數(shù)后啟動試運行，用嵌型電流表監(jiān)測啟動電流和啟動后的運行電流都明顯小于使用傳統(tǒng)的啟動運行方式，成功啟動運行10min后，人工輸入一個停止命令，電動機(jī)開始逐漸減速慢慢到自由停止，止回閥、底閥同時關(guān)閉，沒有了以往的強(qiáng)烈振動，整個過程很平穩(wěn)，沒有出現(xiàn)“水錘”效應(yīng)。軟啟動軟停車試運行成功后，接著做各種保護(hù)功能和遠(yuǎn)程監(jiān)控的試驗，都達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

4　改造后的效果和意義

　　軟啟動器在這次的改造中充分發(fā)揮了其在排水系統(tǒng)水泵電動機(jī)控制中的優(yōu)勢，其多種功能得到了很好地應(yīng)用。雖然電動機(jī)功率較大、揚程高，但由于運用了電動機(jī)軟啟動，啟動電流小而無二次電流沖擊，即使2臺泵同時啟動，對廠用電供電也沒有太大的影響，大大提高了廠用電供電的可靠性和供電質(zhì)量，并避免了沖擊電流的產(chǎn)生對計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)通訊的干擾。在意外的情況下軟啟動器還會對電動機(jī)作出保護(hù)，特別是當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)供電時更能體現(xiàn)出來。在停泵時采用軟啟動器的軟停車功能，適當(dāng)延長停泵時間，避免產(chǎn)生“水錘”效應(yīng)。地減少了不必要的機(jī)械設(shè)備損害，延長了機(jī)械設(shè)備的使用壽命，從而減少了維護(hù)費用和維護(hù)工作量。經(jīng)過2年多的運行，沒有發(fā)生故障。

　　綜上所述，軟啟動器的各種性能都明顯好于傳統(tǒng)的啟動方式，在今后排水系統(tǒng)的設(shè)計和改造中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先選用。