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QJR系列矿用隔爆兼本质安全型交流真空软起动器培训讲义太原惠特技有限公司1、软起动器概述•软起动器是一种用来控制三相异步电动机的新设备，是集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新型电机控制装置，国外称为SoftStarter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三组反并联的可控硅及其电子控制电路。运用不同的方法，控制可控硅的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。•软起动器能够很好地解决起动过程中产生的机械冲击、电网冲击及难起动等问题，可大大降低系统的配电容量，实现电动机的平稳起动与停止，提高电动机的使用寿命和经济效益，是实现电动机精确控制、替代传统起动器的理想选择。•软起动器在三相异步电动机不需要调速的各种应用场合都可适用，特别适用于各种输送机及泵类负载或风机类负载需要软起动与软停车的场合。目前的应用范围是交流380V到6000V，电机功率从几千瓦到几MW。2、软起动与直接起动机械特性的比较•a)电动机直接起动时的机械特性•电动机起动时，转速为0，转差率为1，转矩为堵转转矩，电流为堵转电流；•当电磁转矩大于起动转矩时电机开始转动；•随着转速的上升，转差率降低，转矩逐渐增加，直到最大转矩；•通过最大转矩点，转矩开始降低，转速继续上升，转差率继续下降；•直到电磁转矩等于负载转矩时，系统平衡，电动机完成起动，进入稳定运行状态。•由于最大转矩对应的转差率只与电机内部绕线的阻抗有关，与外部所加电压的大小没有关系，所以，不同电压下达到最大转矩时对应的转差率是相同的。•由于三相异步电动机的最大转矩与电源电压的平方成正比，所以在同转差率的情形下，电磁转矩的大小与电源电压的平方成正比。•b)电动机软起动时的机械特性•电动机起动时，可控硅按一定的导通角导通，从而使一定大小的电压加到电动机上（起始电压），对应的起始点位于A点，对应的转矩为起始转矩T0。•随着可控硅导通角的逐渐增大，加到电动机上的电压也在逐渐增加，当电磁转矩大于负载转矩时，电动机转子开始转动。•随着转子转速的逐渐增大，电动机逐渐运行到了B点（电流为4倍额定电流）。由于本产品有限制电流小于4倍额定工作电流的功能（软起动器的标准），所以在电动机运行到B点后，电压增长的幅度减缓，增加小幅电压后，等待，至电流落回低于4倍额定工作电流；再增加小幅电压，继续等待，至电流落回低于4倍额定工作电流……•直到电压增加到额定电压，即电动机运行到额定电压所对应的机械特性曲线，真空吸合，软起动完成。红线是在软起动下的机械特性曲线，蓝线是在不同电压等级下直接起动的机械特性曲线。3、软起动与直接起动电流特性的比较•a)电动机直接起动时的电流特性•电动机全压通电瞬间，转子处于堵转状态，电流瞬时从0上升到6~7倍额定电流（堵转电流）；•随着电动机转子开始转动，电流下降，电流维持在高位的时间长短取决于电动机所带负载力矩的大小，且成正比；•电流达到额定电流时，电动机起动完成，对应转速达到额定转速。•b)电动机软起动时的电流特性•电动机起动时，电流从0开始逐渐增加，直到电流为4倍的额定电流时（电流从0上升到4IN时间一般是7~8s），由于调压－等待－调压过程，电流基本维持在4倍的额定电流（电流在4IN上的维持时间与负载力矩有关，且成正比），低于直接起动时5~8IN的起动电流。•随后，电流开始下降，直至额定工作电流（电流从4IN下降到额定电流时间一般是1~2s），电动机进入稳定工作状态。红线是在软起动下的电流特性曲线，蓝线是在直接起动下的电流特性曲线。4、软起动与直接起动的比较结果•1、直接起动起动时间短，没有给负载一个张紧的过程，容易损坏皮带式或链式负载；•软起动跟踪负载确定起动时间（一般为15～35s），电动机的缓慢起动，有利于带式或链式负载的张紧，防止因起动过快造成的断带或断链。•2、直接起动起动电流大（一般为5～8倍额定电流），容易对电网造成冲击；•软起动限制电流的大小，使电流基本维持在4倍的额定电流，可消除电网冲击，提高电网的供电质量。•3、直接起动发热量大；•软起动发热量低于直接起动（由图1.2可知，软起动曲线所占面积较小）。1、隔离换向开关注：严禁在电机运行时操作隔离换向开关。2、可控硅组件可控硅组件SCR由三组反并联的可控硅组成，为软起动器的主要构成部分。软起动时，在控制器的控制下，三组反并联的可控硅按时序与主电源的相序同步导通，通过对可控硅导通角的调节，就可改变电动机电源电压的大小，从而使电动机实现调压软起动。3、真空接触器真空接触器KM1用于软起动完成时旁路可控硅组件，避免长期运行使可控硅组件发热，延长了使用寿命；也可用于直接起动电机。真空接触器KM2用来控制电动机的绕组。真空接触器的吸合回路采用直流双线圈吸合，单线圈保持电路。4、电源变压器5、同步变压器同步变压器TC2用来采集主回路电源的相位，为控制可控硅的导通角提供基准点，也可以为电源缺相的判断提供依据，并提供与控制回路的强电隔离。注：进、出线位置不能颠倒，否则会造成电源缺相的错误判断！6、熔断器同步变压器输入测的熔断器断开后，容易引起系统的缺相故障，要特别注意。7、电流传感器电流传感器用于检测主回路电流的大小，为控制可控硅导通角的导通提供依据；开关所有关于电流方面的保护，也是以电流传感器测得的电流值作为判断依据。如果电流传感器测得的三相电流值达到缺相设定的不对称，控制器识别为电源缺相，所以，在缺相故障中，不一定是真正的电源缺相，可能是某一个电流传感器故障；在摘除电流传感器的情况下，开关仍会起动，但是开关不具备所有关于电流方面的保护（缺相、过载、短路），同时开关没有4倍限流的功能，开关起动只能是定时调压起动。8、控制器控制器为系统的核心控制器件，它根据同步变压器的同步信号、电流传感器的电流信号，进行智能化模糊控制，完成脉冲输出、过载、短路、断相等保护，并接受来自PLC的运行指令。9、中文液晶显示器显示器是由控制器来提供5V电源，由PLC来提供显示信号的10、可编程序控制器可编程序控制器PLC是系统的命令控制中心，综合外部的输入信号，完成人机对话，并对控制器等发出控制指令，执行保护功能，还可进行起动延时（POT0）、预警延时（POT1）的设定。CPU224：14入10出11、继电器开关采用24V直流继电器，线圈由PLC供电12、压敏电阻压敏电阻没有正、负极，安装在可控硅组件的进、出线端子之间，可消除可控硅组件两端的尖峰电压，对可控硅组件进行瞬间过电压保护。在正常工作电压（外加电压低于其临界电压值）下，它呈高电阻状态，仅有微安数量级的漏电流流过，相当于开路状态；当有过电压（当电压达到其临界值以上）时，其两端的电压保持不变，但电阻却急剧下降，电流急剧上升，过电压以放电电流的形式被其吸收掉；当浪涌过电压过后，电路电压恢复到正常电压，压敏电阻恢复到高阻状态。13、阻容吸收阻容吸收主要用于吸收真空分断时的过电压，保护可控硅。14、先导组件先导组件作为人机信息交换的输入部件，由4个按钮（从左往右分别是：反转、复位、停止、起动）和3个选择开关（左上角：远控/本控；左下角：多台/单台；右：硬起/软起）组成。15、驱动板驱动板用来接收KZQ控制器的脉冲输入信号，并通过6个脉冲变压器的隔离驱动可控硅组件的导通。16、漏电保护器漏电保护器主要用于对主回路进行漏电检测。17、闭锁按钮闭锁按钮SB1可以用来紧急停车，一旦按下闭锁按钮，控制器、PLC、漏电保护器同时断电停止工作，开关也停止工作。只有按下闭锁按钮，才能操作隔离换向开关，因为隔离换向开关严禁在开关工作时带载拉断或换向，而按下闭锁按钮刚好使开关停止工作，所以闭锁按钮对隔离的拉断或换向起保护作用。18、转换开关转换开关用于设定开关是处于手动、自动还是卷带状态19、终端元件板终端元件主要用来进行远控和闭锁。20、显示手动/自动/卷带远/近软/硬单/多命令↓反转/复位/停止/正转停止状态/软起中/运行中/软停中正/反调频/调压当前电流：xxxxA张力：xxxxKN设定电流：xxxxA过压/欠压显示内容指示信息手动/自动/卷带指示当前起动器的工作方式远/近指示当前起动器是远程控制，还是本地控制软/硬指示当前起动器是软起动方式，还是直接起动方式单/多指示当前起动器是单台操作，还是多台级联操作命令↓指示当前起动器是处于等待命令状态；↓符号指示PLC与显示器通信正常与否，正常时，闪动，否则无正转/停止/复位/反转指示当前起动器各按钮的状态，按钮按下，显示相应的内容（其中正转/停止指示是保持的）停止状态/软起中/运行中/软停中指示当前起动器的工作状态；符号在“软起中/运行中/软停中”状态下闪动正/反指示当前起动器输入电源三相电压的相序调频/调压/限流/突跳指示当前起动器是处于调频起动方式，还是调压起动、限流起动、限流+突跳起动方式当前电流：xxxxA：张力：xx.xxKN指示当前起动器的工作电流和张力值，xxxx为工作电流和电压值设定电流：xxxxA指示当前起动器的设定电流过压/欠压指示当前起动器输入电源电压与额定电压之差的状态，当电源电压处于额定电压的±20%以外时，闪动显示过压或欠压21、设定位名电机额定电流值（A）SW-1SW-2SW-3状态ONONON11OFFONON15ONOFFON17OFFOFFON22ONONOFF26OFFONOFF35ONOFFOFF45OFFOFFOFF50特别注意：其他状态为非法状态，开关将显示电机额定电流设定错误，且不能起动!电流设定表拨码开关第7位拨码开关第8位起动方式ONON调频起动OFFON自测负载中间突跳起动ONOFF电压斜坡起动OFFOFF限流起动软起动方式选择拨码开关第5位拨码开关第6位电压斜坡起动时间ONON25秒OFFON20秒ONOFF15秒OFFOFF10秒电压斜坡起动时间设定表(电压斜坡起动方式)保护性能•a)晶闸管过热保护三只分别安装在晶闸管散热器上的温度继电器并联，进行温度检测。当某散热器上的温度超过70±5℃时，温度继电器动作，显示器显示“可控硅过热”，开关无法起动，从而实现对晶闸管的过热保护。•b)漏电闭锁保护检测回路电流小于1.0mA。在停止运行时检测负载线路绝缘情况，当绝缘电阻下降到闭锁值以下时，输出闭锁，起动器不能起动。主电路额定电压V（交流有效值）闭锁动作值KΩ解锁动作值KΩ闭锁动作值允许误差%66022≤33+20114040≤60+20•c)断相保护•d)过载、过流保护序号工作电流/整定电流动作时间起始状态任意二相第三相11.00.9不动作冷态21.150＜0.5s热态序号工作电流/整定电流动作时间起始状态复位方式11.25min＜t＜20min热态自动21.51min＜t＜3min热态自动32t≤0.5s冷态自动•e)短路保护起动过程中当电流达到8Ie（+20%，-10%）整定电流时，短路保护动作切断起动器，动作时间0.2-0.4s。短路保护用复位按钮手动复位。•f)堵转保护在电机全压运行过程中，控制器检测负载电流，当电流达到2Ie整定电流时，控制器发出运行过载故障信号，PLC动作切断起动器。•g)过电压保护起动器的晶闸管两端设置压敏电阻及阻容保护。压敏电阻漏电流1mA电压为2200V。负荷出线侧接有星型连接的压敏电阻,防止电动机绕组过电压。•工作方式及工作原理•工作方式•控制装置工作方式由PLC进行集中控制。•（1）手动方式：根据实际需要摁下前门右上侧先导板上的按钮进行本控操作，从而实现张紧电机的正转/停止、反转/停止和故障复位。•（2）自动方式：自动方式主要由张力传感器检测到的张力值来实现张紧电机的起停工作。张力值X：•X≤18kN电机正转运行，拉紧皮带；•18kNX20kN电机停止运转，张力合适；•20kN≤X松开电磁制动，放松皮带。•工作原理•把隔离开关QS打到正转位置，上电后，电源变压器TC1分别给控制器、先导板等供电、给UPS蓄电池开始充电。同时UPS蓄电池给PLC、张力传感器和电磁制动器等供电。上电后，软起动器进行漏电检测，同时张力传感器把检测到的张力值转换