高壓軟起動(dòng)在壓縮機(jī)負(fù)載上的設(shè)計(jì)應(yīng)用

高壓軟起動(dòng)在壓縮機(jī)負(fù)載生的設(shè)計(jì)應(yīng)用，首先簡(jiǎn)單的介紹高壓軟起動(dòng)，然后分析高壓軟起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，后闡述高壓軟起動(dòng)技術(shù)在壓縮機(jī)負(fù)載設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。

壓縮機(jī)作為我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中的重要設(shè)備，其工作效率直接影響了生產(chǎn)效率。在對(duì)壓縮機(jī)負(fù)載設(shè)計(jì)中，采用高壓軟起動(dòng)技術(shù)，不僅避免了大型設(shè)備起動(dòng)時(shí)引起的電壓降和高次諧波的影響，確保了電網(wǎng)持續(xù)穩(wěn)定的運(yùn)行，而且降低了起動(dòng)工程中，由于電動(dòng)機(jī)收到的沖擊轉(zhuǎn)矩太大而燒毀高壓電機(jī)的現(xiàn)象。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及微電子技術(shù)等高科技的快速發(fā)展，我國(guó)的高壓軟起動(dòng)技術(shù)也日益成熟，能夠基本的滿足當(dāng)前生產(chǎn)工藝的需求。

1  高壓軟起動(dòng)概述

1.1  晶閘管調(diào)壓軟起動(dòng)

晶閘管在高壓軟起動(dòng)中的應(yīng)用是作為近年來(lái)發(fā)展的新興科技，結(jié)合了電力電子技術(shù)、光電技術(shù)控制技術(shù)及微處理技術(shù)。主要采用并聯(lián)接線的晶閘管接在電動(dòng)機(jī)的三相繞組上，通過(guò)控制晶閘管的導(dǎo)通角的大小，來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，可以使其能夠根據(jù)設(shè)定的規(guī)律變化來(lái)調(diào)控電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流以及起動(dòng)方式。其核心部件為高壓可控硅串聯(lián)閥組和旁路接觸器，其中高壓可控硅串聯(lián)閥組是有多只可控硅串并聯(lián)組成的功率變換執(zhí)行部件，為了完善該部件的功能，保證組件在高壓環(huán)境仍可以可靠運(yùn)行，輔加了吸收、均壓箝電路。起動(dòng)過(guò)程中，當(dāng)進(jìn)線端有電流通過(guò)后，通過(guò)控制高壓可控硅串聯(lián)閥組中的可控硅的導(dǎo)通角對(duì)三項(xiàng)電源進(jìn)行斬波處理，到達(dá)控制輸出電壓幅值的目的。當(dāng)起動(dòng)過(guò)程完成后，旁路接觸器閉合，起動(dòng)裝置切換到旁路狀態(tài)，此時(shí)關(guān)閉晶閘管。

但是由于晶閘管的價(jià)格比較高，與傳統(tǒng)的起動(dòng)裝置相比成本較高，所以目前高壓晶閘管軟起動(dòng)在我國(guó)應(yīng)用還沒(méi)有很廣泛。

1.2  高壓軟起動(dòng)的觸發(fā)系統(tǒng)

觸發(fā)系統(tǒng)作為整個(gè)高壓軟起動(dòng)裝置運(yùn)行的重要保證，必須具備抵抗噪聲干擾的能力，以及準(zhǔn)確的導(dǎo)通可控硅的性能。主要采用的而關(guān)鍵技術(shù)有：

1）觸發(fā)脈沖觸發(fā)晶閘管的及時(shí)性以及準(zhǔn)確性。

晶閘管作為一種電流控制型的雙極型半導(dǎo)體元件，它的驅(qū)動(dòng)單元主要為一個(gè)能提供斗志的尖峰電流脈沖的類似的電流源，該電流源確保了觸發(fā)晶管閘的及時(shí)性以及準(zhǔn)確性。為了確保該裝置的正常運(yùn)行，在對(duì)晶管閘進(jìn)行串聯(lián)處理的時(shí)候，需要采用的晶管閘能夠盡可能的導(dǎo)通，避免了由于晶管閘由于開(kāi)通時(shí)間差，而引起的過(guò)電壓損害元件。由于晶管閘的開(kāi)通速度與觸發(fā)脈沖的幅值以及脈沖上升沿的陡峭程度有關(guān)，因此為了減少晶管閘的開(kāi)通時(shí)間，一般從采用發(fā)脈沖IG的電流幅值大于或等于10IGT，脈沖上升沿時(shí)間tr≤1μs的強(qiáng)觸發(fā)方式來(lái)來(lái)觸發(fā)脈沖。

2）觸發(fā)晶閘管的觸發(fā)方式。

在高壓軟起動(dòng)裝置中主要的處觸發(fā)系統(tǒng)為：脈沖變壓器、直接光觸發(fā)和光纖觸發(fā)。其中脈沖變壓器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但是其電磁兼容性差，不適合在高壓條件下使用；直接光觸發(fā)系統(tǒng)雖然可靠準(zhǔn)確但是價(jià)格昂貴，很少被采用；所以在實(shí)際的運(yùn)行過(guò)程中，一般采用光纖觸發(fā)系統(tǒng)，其可靠性好，雖然電路稍微比較復(fù)雜但是造價(jià)電聯(lián)而且觸發(fā)的準(zhǔn)確度較高。目前市面上的高壓軟起動(dòng)裝置均采用的是光纖觸發(fā)系統(tǒng)。

2  高壓軟起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)

2.1  節(jié)約成本

相較于其他的采用傳統(tǒng)的起動(dòng)方式的壓縮機(jī)而言，直接起動(dòng)時(shí)的壓縮機(jī)電流會(huì)達(dá)到額定電流的7倍左右，而采用高壓軟起動(dòng)的壓縮機(jī)的起動(dòng)模式設(shè)為限流起動(dòng)，限流為額定電流的3.2倍，而且電流控制精確穩(wěn)定，不僅降低了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，而且提高了電網(wǎng)安全運(yùn)行水平；而且減小了電網(wǎng)容量，降低了投資成本，縮短了建設(shè)周期。

2.2  對(duì)電機(jī)的保護(hù)

軟起動(dòng)不僅自身具備對(duì)電機(jī)的保護(hù)裝置，而且在運(yùn)行過(guò)程中間接的保護(hù)了電機(jī)，減少了磨損。對(duì)于電機(jī)而言，若是直接起動(dòng)加速過(guò)快時(shí)，直接影響著傳動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命以及可靠性。采用高壓軟起動(dòng)裝置，使得起動(dòng)過(guò)程平滑穩(wěn)定，降低了壓縮機(jī)直接起動(dòng)對(duì)電機(jī)本身的沖擊、降低了起動(dòng)是對(duì)軸承、管道以及整個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械沖擊，有效消除對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)和管道的不良影響，減少維護(hù)工作量，延長(zhǎng)了工作壽命。

2.3  功能齊全

高壓軟起動(dòng)裝置具有多種軟起動(dòng)功能，能夠適應(yīng)不同工況的需求；其軟停車功能避免了因?yàn)榧蓖＼囋斐傻乃N效應(yīng)；該系統(tǒng)具備的完善的保護(hù)功能，及時(shí)的對(duì)故障進(jìn)行報(bào)警，有效的避免了因?yàn)槎搪贰⑦^(guò)流、限流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)負(fù)載、缺相、三相電流不平衡保護(hù)、過(guò)熱、CPU故障，通信故障、脈沖故障對(duì)運(yùn)行過(guò)程造成的損失；旁路功能確保了當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成或起動(dòng)過(guò)程中出現(xiàn)故障是，將切換到旁路狀態(tài)，降低了整機(jī)的功耗，保證系統(tǒng)可靠運(yùn)行。在有多臺(tái)電機(jī)且不需要同時(shí)起動(dòng)的場(chǎng)合，可設(shè)計(jì)為一拖多方案，為用戶節(jié)省預(yù)算和生產(chǎn)成本。

3  高壓軟起動(dòng)在壓縮機(jī)負(fù)載上的具體應(yīng)用

3.1  安裝運(yùn)行

在高壓軟啟動(dòng)裝置的安裝過(guò)程中需要注意，首先應(yīng)將軟啟動(dòng)器安裝，然后將主回路和控制回路的接線端接好，設(shè)置相應(yīng)的工作參數(shù)，起到保護(hù)電機(jī)的效果。高壓軟啟動(dòng)裝置安裝好后，為確保其正常工作，需要對(duì)其進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，主要分為空載運(yùn)行與帶負(fù)荷運(yùn)行。為了便于啟動(dòng)裝置的維護(hù)與正常使用，一般將其安置在散熱條件好，灰塵較少的地方。一般的高壓軟啟動(dòng)裝置都需要將電機(jī)并入電網(wǎng)當(dāng)中，此時(shí)要確保電機(jī)側(cè)與電網(wǎng)側(cè)的電壓幅值、電壓相位以及電網(wǎng)側(cè)的頻率相同。

過(guò)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機(jī)械沖擊，對(duì)被帶動(dòng)的設(shè)備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使連軸器損壞、皮帶撕裂等。造成機(jī)械傳動(dòng)部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命從而增加維護(hù)工作量。在電網(wǎng)壓降達(dá)到85%時(shí)其他設(shè)備就不能正常工作。鑒于以上原因決定使用PowerEasy型晶閘管式軟起動(dòng)裝置。

3.2  起動(dòng)與停車過(guò)程

1）高壓軟起動(dòng)的起動(dòng)方式

高壓軟起動(dòng)的起動(dòng)方式主要分為三種，為：電壓斜坡軟起動(dòng)；限流起動(dòng)；斜坡限流起動(dòng)。

①電壓斜坡軟起動(dòng)：在電機(jī)開(kāi)始運(yùn)行是，高壓軟啟動(dòng)的電壓迅速的上升到設(shè)定的值，然后在指定的時(shí)間段內(nèi)逐步的上升到額定電壓，在這段時(shí)間內(nèi)電機(jī)的速度同時(shí)增加，終達(dá)到額定速度，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程完成。

②限流起動(dòng)：在電機(jī)運(yùn)行開(kāi)始時(shí)，軟啟動(dòng)的電壓不斷的上升，電流隨之增加，直至電流達(dá)到額定之后，在保持以后的工作電流不大于該電流的前提下，電壓逐漸增加至額定值（轉(zhuǎn)速隨之增加到額定值）后，調(diào)整輸出電流為穩(wěn)定的額定電流值，整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程完成。

③斜坡限流起動(dòng)：該啟動(dòng)過(guò)程中，軟啟動(dòng)裝置在一定時(shí)間內(nèi)電壓逐步升高，以獲得穩(wěn)定的輸出電流，即電流額定值，在整個(gè)啟動(dòng)過(guò)程中保持輸出電流值不便。該種西坡限流起動(dòng)方式主要是適合在對(duì)泵類以及風(fēng)機(jī)類的壓縮機(jī)負(fù)荷設(shè)計(jì)中。

2）軟停機(jī)

停車過(guò)程即為起動(dòng)的逆過(guò)程，在該過(guò)程中主要是消除系統(tǒng)的反慣性。停車時(shí)先切斷旁路接觸器，然后由軟起動(dòng)器內(nèi)晶閘管導(dǎo)通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機(jī)轉(zhuǎn)速由大逐漸減小到零，停車過(guò)程完成。

3.3  高壓軟起動(dòng)的保護(hù)裝置

高壓軟起動(dòng)裝置一般都帶有一定的保護(hù)裝置來(lái)保護(hù)電機(jī)，主要有：缺相保護(hù)、相序保護(hù)、起動(dòng)過(guò)流保護(hù)、運(yùn)行過(guò)載保護(hù)及電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間不能起動(dòng)保護(hù)等。高壓軟起動(dòng)裝置中帶有的人機(jī)界面系統(tǒng)使得保護(hù)裝置能夠更好的運(yùn)行。人機(jī)界面電路一般有液晶屏和鍵盤組成，用來(lái)完成用戶的參數(shù)設(shè)置、選擇起動(dòng)模式以及顯示系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，有些特定的軟起動(dòng)裝置還帶有遠(yuǎn)程通訊模塊。

當(dāng)軟起動(dòng)裝置出現(xiàn)故障是，控制面板直接的顯示故障，軟起動(dòng)器裝置中的保護(hù)裝置開(kāi)始運(yùn)作，按照事先設(shè)有的可以調(diào)控的參數(shù)，例如軟起動(dòng)時(shí)間、起動(dòng)初始電壓、起動(dòng)電流限制、軟停時(shí)間、軟停級(jí)落電壓（泵停止功能）、脈動(dòng)突跳起動(dòng)（針對(duì)突變負(fù)載）功能等進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整以及運(yùn)作，及時(shí)的解除故障。

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，一些重要生產(chǎn)工藝設(shè)備的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨著增大，傳統(tǒng)的起動(dòng)方式已經(jīng)不能滿足工業(yè)化的需要，大型交流同步電機(jī)的起動(dòng)方式在現(xiàn)代工廠自動(dòng)化控制逐漸被大家重視，總而言之，雖然高壓軟起動(dòng)裝置的價(jià)格相對(duì)比較昂貴，但是在各行業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行中著核心的作用，應(yīng)該引起我們電氣技術(shù)工作者的高度重視，重視軟起動(dòng)裝置的研究，降低生產(chǎn)成本，推廣該裝置的運(yùn)行，發(fā)揮其作用。