高壓軟起動在壓縮機負(fù)載上的設(shè)計應(yīng)用

高壓軟起動在壓縮機負(fù)載生的設(shè)計應(yīng)用，首先簡單的介紹高壓軟起動，然后分析高壓軟起動的優(yōu)點，后闡述高壓軟起動技術(shù)在壓縮機負(fù)載設(shè)計中的應(yīng)用。

壓縮機作為我國工業(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。在對壓縮機負(fù)載設(shè)計中，采用高壓軟起動技術(shù)，不僅避免了大型設(shè)備起動時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)定的運行，而且降低了起動工程中，由于電動機收到的沖擊轉(zhuǎn)矩太大而燒毀高壓電機的現(xiàn)象。隨著計算機技術(shù)以及微電子技術(shù)等高科技的快速發(fā)展，我國的高壓軟起動技術(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  高壓軟起動概述

1.1  晶閘管調(diào)壓軟起動

晶閘管在高壓軟起動中的應(yīng)用是作為近年來發(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機的三相繞組上，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角的大小，來控制電動機的起動電流，可以使其能夠根據(jù)設(shè)定的規(guī)律變化來調(diào)控電動機的起動電流以及起動方式。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)境仍可以可靠運行，輔加了吸收、均壓箝電路。起動過程中，當(dāng)進線端有電流通過后，通過控制高壓可控硅串聯(lián)閥組中的可控硅的導(dǎo)通角對三項電源進行斬波處理，到達控制輸出電壓幅值的目的。當(dāng)起動過程完成后，旁路接觸器閉合，起動裝置切換到旁路狀態(tài)，此時關(guān)閉晶閘管。

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

1.2  高壓軟起動的觸發(fā)系統(tǒng)

觸發(fā)系統(tǒng)作為整個高壓軟起動裝置運行的重要保證，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)動單元主要為一個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)晶管閘的及時性以及準(zhǔn)確性。為了確保該裝置的正常運行，在對晶管閘進行串聯(lián)處理的時候，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通時間差，而引起的過電壓損害元件。由于晶管閘的開通速度與觸發(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通時間，一般從采用發(fā)脈沖IG的電流幅值大于或等于10IGT，脈沖上升沿時間tr≤1μs的強觸發(fā)方式來來觸發(fā)脈沖。

2）觸發(fā)晶閘管的觸發(fā)方式。

在高壓軟起動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)確但是價格昂貴，很少被采用；所以在實際的運行過程中，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裝置均采用的是光纖觸發(fā)系統(tǒng)。

2  高壓軟起動的優(yōu)點

2.1  節(jié)約成本

相較于其他的采用傳統(tǒng)的起動方式的壓縮機而言，直接起動時的壓縮機電流會達到額定電流的7倍左右，而采用高壓軟起動的壓縮機的起動模式設(shè)為限流起動，限流為額定電流的3.2倍，而且電流控制精確穩(wěn)定，不僅降低了電動機起動對電網(wǎng)的沖擊，而且提高了電網(wǎng)安全運行水平；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  對電機的保護

軟起動不僅自身具備對電機的保護裝置，而且在運行過程中間接的保護了電機，減少了磨損。對于電機而言，若是直接起動加速過快時，直接影響著傳動系統(tǒng)的使用壽命以及可靠性。采用高壓軟起動裝置，使得起動過程平滑穩(wěn)定，降低了壓縮機直接起動對電機本身的沖擊、降低了起動是對軸承、管道以及整個系統(tǒng)的機械沖擊，有效消除對傳動系統(tǒng)和管道的不良影響，減少維護工作量，延長了工作壽命。

2.3  功能齊全

高壓軟起動裝置具有多種軟起動功能，能夠適應(yīng)不同工況的需求；其軟停車功能避免了因為急停車造成的水錘效應(yīng)；該系統(tǒng)具備的完善的保護功能，及時的對故障進行報警，有效的避免了因為短路、過流、限流、過壓、欠壓、過負(fù)載、缺相、三相電流不平衡保護、過熱、CPU故障，通信故障、脈沖故障對運行過程造成的損失；旁路功能確保了當(dāng)電動機起動完成或起動過程中出現(xiàn)故障是，將切換到旁路狀態(tài)，降低了整機的功耗，保證系統(tǒng)可靠運行。在有多臺電機且不需要同時起動的場合，可設(shè)計為一拖多方案，為用戶節(jié)省預(yù)算和生產(chǎn)成本。

3  高壓軟起動在壓縮機負(fù)載上的具體應(yīng)用

3.1  安裝運行

在高壓軟啟動裝置的安裝過程中需要注意，首先應(yīng)將軟啟動器安裝，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)，起到保護電機的效果。高壓軟啟動裝置安裝好后，為確保其正常工作，需要對其進行模擬實驗，主要分為空載運行與帶負(fù)荷運行。為了便于啟動裝置的維護與正常使用，一般將其安置在散熱條件好，灰塵較少的地方。一般的高壓軟啟動裝置都需要將電機并入電網(wǎng)當(dāng)中，此時要確保電機側(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。

過大的起動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機械沖擊，對被帶動的設(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。造成機械傳動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工作量。在電網(wǎng)壓降達到85%時其他設(shè)備就不能正常工作。鑒于以上原因決定使用PowerEasy型晶閘管式軟起動裝置。

3.2  起動與停車過程

1）高壓軟起動的起動方式

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

①電壓斜坡軟起動：在電機開始運行是，高壓軟啟動的電壓迅速的上升到設(shè)定的值，然后在指定的時間段內(nèi)逐步的上升到額定電壓，在這段時間內(nèi)電機的速度同時增加，終達到額定速度，整個啟動過程完成。

②限流起動：在電機運行開始時，軟啟動的電壓不斷的上升，電流隨之增加，直至電流達到額定之后，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，整個啟動過程完成。

③斜坡限流起動：該啟動過程中，軟啟動裝置在一定時間內(nèi)電壓逐步升高，以獲得穩(wěn)定的輸出電流，即電流額定值，在整個啟動過程中保持輸出電流值不便。該種西坡限流起動方式主要是適合在對泵類以及風(fēng)機類的壓縮機負(fù)荷設(shè)計中。

2）軟停機

停車過程即為起動的逆過程，在該過程中主要是消除系統(tǒng)的反慣性。停車時先切斷旁路接觸器，然后由軟起動器內(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，電機轉(zhuǎn)速由大逐漸減小到零，停車過程完成。

3.3  高壓軟起動的保護裝置

高壓軟起動裝置一般都帶有一定的保護裝置來保護電機，主要有：缺相保護、相序保護、起動過流保護、運行過載保護及電機長時間不能起動保護等。高壓軟起動裝置中帶有的人機界面系統(tǒng)使得保護裝置能夠更好的運行。人機界面電路一般有液晶屏和鍵盤組成，用來完成用戶的參數(shù)設(shè)置、選擇起動模式以及顯示系統(tǒng)的運行狀態(tài)，有些特定的軟起動裝置還帶有遠程通訊模塊。

當(dāng)軟起動裝置出現(xiàn)故障是，控制面板直接的顯示故障，軟起動器裝置中的保護裝置開始運作，按照事先設(shè)有的可以調(diào)控的參數(shù)，例如軟起動時間、起動初始電壓、起動電流限制、軟停時間、軟停級落電壓（泵停止功能）、脈動突跳起動（針對突變負(fù)載）功能等進行相應(yīng)的調(diào)整以及運作，及時的解除故障。

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