軟啟動器工作原理

軟起動器(軟啟動器)是一種集電機(jī)軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎電機(jī)控制裝置，國外稱為Soft Starter。軟啟器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路。使用軟啟動器啟動電動機(jī)時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。

待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)提供額 定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉(zhuǎn)矩沖擊。

1.啟動前故障現(xiàn)象及原因分析

1.1 故障現(xiàn)象

轉(zhuǎn)動啟動按鈕，斗輪在規(guī)定的延時沒有啟動(啟動稀油泵延時2 min斗輪啟動，以保證斗輪減速機(jī)能得到充分潤滑)。故障指示：LINE(線路)、START(啟動)、STALL(失速)、TEMP(溫度)中1個或多個故障指示燈亮。

1.2 故障分析

1.2.1 控制電源故障

判斷故障時，首先查看控制電壓狀態(tài)指示燈是否正常，如果控制電源消失，應(yīng)檢查控制電源供電回路。控制電源恢復(fù)后沒有故障指示可再啟動一次。

1.2.2 啟動故障

啟動故障指示的原因可能是：門電路開路應(yīng)檢查電阻，必要時更換電源電極；或者是門導(dǎo)線松動可加以緊固。

1.2.3 失速故障

失速故障指示的原因有:

(1) 電動機(jī)轉(zhuǎn)動部分卡澀、連接負(fù)載機(jī)械部分卡澀或者過載嚴(yán)重。因為該廠的斗輪堆取料機(jī)屬于露天設(shè)備，冬季寒冷，較低溫度可達(dá)-19℃，導(dǎo)致稀油泵供油不暢，對減速機(jī)高速齒輪潤滑不良，引起啟動力矩過大，軟啟動器保護(hù)動作，解決的方法是冬季選用150號工業(yè)齒輪油，經(jīng)常檢查油質(zhì)、油位，保證供油暢通。另外也可能存在斗輪過載嚴(yán)重的現(xiàn)象，如斗輪吃煤過深或者被煤埋住，斗輪根本無法啟動；

(2) 失速功能選取不當(dāng)，如果不選用此功能則該軟啟動器的3號雙列開關(guān)應(yīng)置OFF位；

(3) 軟啟動器控制組件的問題，應(yīng)檢查軟啟動器本身。

1.2.4 溫度故障

溫度故障指示的原因有：

(1) 軟啟動器通風(fēng)堵塞或者風(fēng)扇故障，因為軟啟動器采用可控硅進(jìn)行控制，存在發(fā)熱的問題，正常運行溫度必須在0～50℃之間，保證可靠的通風(fēng)，及時排除可控硅工作時散發(fā)的熱量；

(2) 環(huán)境溫度過高、過低或者電動機(jī)啟動瞬間過載嚴(yán)重，引起溫度保護(hù)動作。這是因為在軟啟動器內(nèi)部采用內(nèi)熱敏電阻監(jiān)視可控硅整流的溫度，當(dāng)達(dá)到電源極的較大額定溫度時，將關(guān)閉可控硅整流器，門信號關(guān)閉，軟啟動器停止工作。如果環(huán)境溫度過高加上啟動瞬間存在負(fù)荷過載，整流器溫度會急劇升高，引起保護(hù)跳閘，因此應(yīng)該盡量降低它的環(huán)境溫度。如果環(huán)境溫度過低，在-10℃以下，稀油泵對斗輪的潤滑不良，啟動力矩很大，同樣也會引起溫度故障，導(dǎo)致軟啟動器不能工作。在解決溫度故障時必須從環(huán)境溫度和所連接負(fù)載的工況兩方面考慮，如果機(jī)械部分存在過載，可控硅整流器也會在瞬間過熱嚴(yán)重，無法啟動。

1.2.5 線路故障

線路故障指示的原因可能有：

(1) 動力電源供電消失或者熔斷器熔斷；

(2) 供電電源三相不平衡或者與電動機(jī)連接的三相電源線松動或者電動機(jī)故障；

(3) 軟啟動器本身故障，如：控制組件故障或者門電阻器開路。

在實際生產(chǎn)過程中多數(shù)是失速和溫度故障，軟啟動器本身出現(xiàn)的問題很少。

2. 啟動后出現(xiàn)故障

2.1 故障現(xiàn)象

斗輪啟動后，電流表指針在0到較大值之間來回擺動。故障指示：STALL、TEMP中1個或2個。

2.2 故障分析

根據(jù)軟啟動器的參數(shù)設(shè)定，該軟啟動器采用斜坡電壓軟啟動控制，電動機(jī)電壓先上升到一個初始力矩值，此值可以鎖定轉(zhuǎn)子力矩在50%～90%的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，電動機(jī)在速度斜升期間電壓逐漸增加，直至額定電壓，斜升時間可在2～30 s的范圍調(diào)整。與全電壓啟動比較，電動機(jī)可以在較低的啟動電流下更加平穩(wěn)地啟動，它可以降低啟動電流，避免電源中的壓降和電壓的驟降，可以平滑啟動，保護(hù)設(shè)備，延長機(jī)械部件的使用壽命。這里需要注意的是：初始電壓值的設(shè)定要適當(dāng)，如果設(shè)定過高會造成機(jī)械沖擊和啟動電流太大；設(shè)定太低會導(dǎo)致電動機(jī)的啟動時間太長。在該軟啟動器中采用了出廠設(shè)定值7，即轉(zhuǎn)子力矩的70%。出現(xiàn)電流異常擺動的原因是軟啟動器已經(jīng)輸出，但是啟動的力矩超出了設(shè)定的范圍，同時存在啟動過電流保護(hù)動作，引起可控硅停止工作，然而啟動信號一直保持，結(jié)果故障自行復(fù)位后又再啟動，這樣就會從0到較大值擺動，較終導(dǎo)致STALL或者TEMP保護(hù)動作。動作機(jī)理與前面分析相同。

3. 斗輪在正常運行中

出現(xiàn)停頓或者停轉(zhuǎn)

3.1 故障現(xiàn)象

斗輪在正常運轉(zhuǎn)平穩(wěn)后，經(jīng)過一段時間出現(xiàn)了偶爾停頓或完全停轉(zhuǎn)的情況。故障指示：LINE、START、STALL和TEMP 4個中的1個或多個。

3.2 故障分析

線路和啟動故障原因都屬于電氣和軟啟動器的問題，可如上所述逐一排除；對運行中發(fā)生的線路和溫度故障，則有可能是如下原因：

(1) 線路故障基本上是機(jī)械部分引起，可能是個別零件損壞導(dǎo)致機(jī)械卡阻引起保護(hù)動作，也可能是運行操作過程中斗輪突然被埋住或吃煤太多，瞬間又減小，于是出現(xiàn)停頓或者不轉(zhuǎn)的情況；

(2) 溫度故障的原因是軟啟動器沒有旁路功能，運行時間過長或者環(huán)境溫度突變都可能造成，可以等待自然冷卻或外部強(qiáng)制冷卻后再啟動。