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軟啟動器在實際工作中的應用 ABB軟啟動器工作原理

生活經驗知識分享

一、概述
軟啟動器是一種集電機軟啟動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新型電機控制裝置，國外稱為Softstarters 。其主要工作原理是將軟啟動器串接于電源與被控電機之間，啟動時控制其內部三相反并聯晶閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓從零值以預設函數關系在設定時間內逐漸上升，直至啟動結束賦予電機全壓 。在軟啟動過程中，電機啟動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加 。停止時晶閘管在得到停機指令后，從全導通逐漸地減小導通角，經過一定時間直至全關閉 。軟啟動器可減少電機啟動過程中對電網的沖擊，減少對機械的磨損，可調啟動電流和啟動轉矩并且可對電機實現軟停止，從而更好的保護電機和負載，是傳統星－三角、自耦降壓啟動器的最佳換代產品 。
二、軟啟動器具備的保護功能
1.過載保護功能：軟啟動器引進了電流控制環，因而隨時跟蹤檢測電機電流的變化狀況 。通過增加過載電流的設定和反時限控制模式，實現了過載保護功能，使電機過載時，關斷晶閘管并發出報警信號 。
2.缺相保護功能：工作時，軟啟動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發生斷流，即可作出缺相保護反應 。
3.過熱保護功能：通過軟啟動器內部熱繼電器檢測晶閘管散熱器的溫度，一旦散熱器溫度超過允許值后自動關斷晶閘管，并發出報警信號 。
4.其它功能：通過電子電路的組合，還可在系統中
實現多種聯鎖保護 。
三、工程實例中的應用
由于軟啟動器在電機控制系統中對電機的啟動、運行狀態、停止均能有效的控制，并且在電機不需要調速的情況下，軟啟動器相比變頻器既經濟又實用，因此近幾年來軟啟動器在電機控制系統中的應用較為廣泛，其主要用于控制泵類和風機類負載 。
江蘇綜藝光伏31MW薄膜太陽能電池生產廠房機電安裝工程項目（以下簡稱綜藝項目）的冷凍水泵、冷卻水泵、熱水泵以及不調速的空調機的控制均選用ABB PS S系列軟啟動器，其中冷卻水泵選用PS S 142/245型，下面通過該型號軟啟動器在綜藝項目的運用實例進行一些交流 。
1.首先熟悉ABB PS S系列軟啟動器二次控制的各接線端子，見圖1 。
①、②：工作電源接線端，1接N線，2接L線 。
③：裝置接地端，此端子為功能接地，并不是保護接地 。
④、⑤、⑥：啟動和停止的控制接線端，軟啟動器內部帶有自鎖電路，因此直接外接啟動、停止按鈕即可實現控制，見圖2 。
⑦、⑧：故障信號繼電器觸點，內附觸點發出故障信號（本系統選用常開觸點） 。
⑨、⑩：啟動完畢信號指示繼電器動作，內置觸點閉合，旁路工作 。停車信號發出時，內置觸點打開 。
⑩、?：外接電流互感器，用于啟動時的限流功能，選用不同變比的電流互感器從而使得最大啟動電流值在控制范圍內 。電流互感器應安裝于接近軟啟動器處，可接于主回路任意一相 。注：若選用PST系列則不需外接電流互感器，其內部已具備該功能 。
2. 利用軟啟動器的工作原理對原設計電路的改進綜藝項目電氣設計圖中采用軟啟動器控制的電氣一次回路圖，見圖3 。通過對軟啟動器工作原理的分析，該
一次回路圖存在以下弊端：
（1）沒有設計旁路 。由于冷凍水泵的功率達75KW，實測得運行電流為120A，若按原設計電路，軟啟動器長期帶負載運行將導致晶閘管發熱，從而影響軟啟動器的使用壽命 。
（2）接觸器2KM不應串接于主回路中 。當水泵停車時，直接切斷接觸器導致電機瞬間斷電，使得軟啟動器不能實現對電機的軟停止 。由于水泵瞬間停車，會導致管道內部產生巨大的“水錘”效應，對管道、水泵造成損壞 。
（3）選用PSS系列未外接電流互感器，無限制啟動電流的功能 。
針對以上問題，通過與設計單位工程師的溝通，將圖3一次電路進行了改進，見圖4：
1）軟啟動器通過其內部觸點延時接通旁路接觸器2KM電源，接觸器動作使軟啟動器不帶負載運行，直至停車時再次投入，這樣可以防止軟啟動器長時間帶載發熱，確保系統正常運行的同時又可延長其使用壽命 。但由于軟啟動器被旁路后不能對電機實施過載保護，因此需加設熱繼電器1KH來實現過載保護功能 。
2）取消主回路的接觸器，避免電機瞬間斷電，從而達到軟停車的功能 。
3）主回路外接變比為200/1電流互感器，實現限流功能 。
經過以上電路圖的修改，較好地解決了原設計圖存在的問題，滿足了對水泵可靠、有效的控制 。修改后的電機控制的二次原理圖見圖5 。
3. ABB軟啟動器的設定
ABB 軟啟動器有3 個旋轉設定開關和一個2 位撥動開關
（1） 啟動曲線設定啟動
時電壓提升的時間，共16級可調時間為1～30秒，見圖6 。一般的動力設備設置啟動時間為10秒 。
（2）停止曲線
【軟啟動器在實際工作中的應用 ABB軟啟動器工作原理】 設定停止時電壓下降的速度，共16級可調時間為0～30秒，選用0秒可直接停止被控設備，見圖7 。一般泵類設備的停止斜坡時間為20秒 。
（3）初始電壓Uini、限流功能Ilim
設定初始電壓以及停止電壓的范圍，可以在30％～70％范圍內分五檔選擇 。當電流互感器接于端子11和12時，在1.5～4倍電流互感器變比范圍可調11級，此時圖 8限流參數設定時，其初始電壓以及停止電壓值被固定在40％位置 。見圖8 。
（4）用于選擇連接方式的Line/Delta開關軟啟動器的主回路可有不同的接線方式，即與電機“內接”或與電機“外接” 。開關S1應設于相應的位置 。本文介紹的接線方式為外接法，S1開關應撥于向上位置 。如圖9 。
4. 幾種常見故障的解決方法
（1）軟啟動器無啟動信號
a、檢查旁路接觸器主觸點是否卡在閉合位置，若觸點已燒融則需更換接觸器 。
b、若旁路接觸器完好則軟啟動器內部的晶閘管可能被擊穿或者已損壞，此時需更換軟啟動器 。
（2）電機不啟動
a、檢查端子1和2是否接通工作電壓 。
b、檢查啟動信號是否正常，端子5和6之間啟動時應閉合，端子4和6之間應短接 。
c、檢查內接（Delta）和外接（Line）開關S1位置是否正確 。
d、檢查主回路接線是否正確，主電壓應接于軟啟動器端子1L1、3L2、5L3 。
e、檢查熱過載繼電器是否脫扣，處于過載保護狀態 。
f、檢查軟啟動器是否過熱，如果軟啟動器太熱的話，即使復位后故障依然存在 。檢查軟啟動器風扇工作是否正常，以及冷卻風道是否被灰塵和雜物堵塞 。
（3）電機啟動時或運行過程中突然停止
a、檢查主回路是否缺相 。
b、檢查熱繼電器是否動作 。
c、檢查軟啟動器是否過熱 。
d、排除了以上故障后還是不能故障復位則微處理器出現了故障，需更換內部電路板 。
四、結束語
通過系統了解軟啟動器的性能、用途后可以解決處理工程電機控制系統中的一些問題，從而可以更有效的控制動力設備，使得系統能更穩定、安全的運行 。當然不同廠商的軟啟動器的結構和設定各有不同，希望通過對ABB軟啟動器應用的介紹能給同行的技術人員帶來些啟示 。
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