摘 要：簡(jiǎn)述了電動(dòng)機(jī)智能軟啟動(dòng)器的原理、功能特點(diǎn)和控制方式，并針對(duì)軟啟動(dòng)器的選購(gòu)和使用應(yīng)注意的問(wèn)題提出了建議，對(duì)于軟啟動(dòng)器在煤礦企業(yè)普及應(yīng)用將起到積極作用。
關(guān)鍵詞：智能軟啟動(dòng)；選購(gòu)；使用
0 引言
　　長(zhǎng)期以來(lái)，各種各樣的軟啟動(dòng)技術(shù)不斷出現(xiàn)，就三相交流異步電動(dòng)機(jī)降壓?jiǎn)?dòng)來(lái)說(shuō)，從傳統(tǒng)的串電阻、電抗器、自藕變壓器和啟動(dòng)等發(fā)展到智能軟啟動(dòng)、熱變電阻、液體變阻以及變頻變壓等各種現(xiàn)代的軟啟動(dòng)，可以說(shuō)是百花開(kāi)放，并且已經(jīng)在多個(gè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。但是，就煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，由于各種原因，現(xiàn)代啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用則相對(duì)滯后，以筆者所在的相對(duì)比較現(xiàn)代化的永煤集團(tuán)為例，除需要調(diào)速的場(chǎng)合外，現(xiàn)在主要使用的軟啟動(dòng)方式仍舊是液力偶合器和傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)，應(yīng)用現(xiàn)代軟啟動(dòng)技術(shù)的設(shè)備僅有10余臺(tái)。
1 傳統(tǒng)軟啟動(dòng)的缺點(diǎn)
　　由于其電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流仍然較高，達(dá)到額定電流的4～6倍，所以多數(shù)情況下，不能完全滿足要求。傳統(tǒng)的降壓?jiǎn)?dòng)雖然可以人為地滿足啟動(dòng)電流的要求，然而它們又存在著以下缺點(diǎn)：屬于有級(jí)啟動(dòng)、啟動(dòng)特性不理想、切除時(shí)造成二次沖擊電流無(wú)法解決、裝置復(fù)雜、不能頻繁啟動(dòng)等。所以，應(yīng)用現(xiàn)代的軟啟動(dòng)技術(shù)就勢(shì)在必行，智能軟啟動(dòng)器作為現(xiàn)代啟動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用之一，同液態(tài)變阻軟啟動(dòng)、熱變電阻軟啟動(dòng)以及變頻變壓軟啟動(dòng)相比較，在目前情況下，更適合于煤礦企業(yè)使用。
2 智能軟啟動(dòng)器
2．1 智能軟啟動(dòng)器的概念[1]
　　智能軟啟動(dòng)器是以技術(shù)成熟的傳統(tǒng)的電力電子器件一一晶閘管為開(kāi)關(guān)元件，結(jié)合現(xiàn)代的微電腦技術(shù)發(fā)展而成的現(xiàn)代電機(jī)啟動(dòng)技術(shù)，是一種集電機(jī)軟啟動(dòng)、軟停車和多種保護(hù)功能于一體的新型電機(jī)控制裝置。它最早出現(xiàn)在美國(guó)，在國(guó)外稱為Soft Starter。隨著其智能化程度的不斷提高，在國(guó)內(nèi)常稱為智能軟啟動(dòng)器。
2．2 智能軟啟動(dòng)器的主要功能特點(diǎn)
　　（1）控制電動(dòng)機(jī)平滑啟動(dòng)，減小沖擊電流，避免沖擊電網(wǎng)；（2）啟動(dòng)電流可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整，減小啟動(dòng)損耗，以最小電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)矩；（3）啟動(dòng)電壓可調(diào)，保證電機(jī)啟動(dòng)的最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，避免電動(dòng)機(jī)過(guò)熱和能源浪費(fèi)；（4）啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)，在設(shè)定的范圍內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，避免轉(zhuǎn)速?zèng)_擊；可頻繁啟動(dòng)；（5）自由停機(jī)和軟停機(jī)可選，軟停機(jī)時(shí)間可調(diào)；（6）具有缺相、相序、過(guò)熱、啟動(dòng)過(guò)程過(guò)流、過(guò)載的檢測(cè)及保護(hù)，過(guò)流過(guò)載值可調(diào)；（7）智能化設(shè)計(jì)，可以與上位控制計(jì)算機(jī)接口（一般為RS232或RS485串行通迅接口）。實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中自動(dòng)化控制。
2．3 智能軟啟動(dòng)器的工作原理
　　由于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與加在定子端的電壓的平方成正比，而電動(dòng)機(jī)電流與定子端的電壓成正比，因此，可以通過(guò)控制電動(dòng)機(jī)的輸入電壓對(duì)加速轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流進(jìn)行限制。

　　智能軟啟動(dòng)器主回路采用三對(duì)反并聯(lián)可控硅（原理圖見(jiàn)圖1），利用可控硅的電子開(kāi)關(guān)特性，通過(guò)控制其觸發(fā)導(dǎo)通角的大小來(lái)改變可控硅的開(kāi)通程度，從而控制電動(dòng)機(jī)的輸入電壓，達(dá)到控制加速轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流的目的，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)。
　　工作時(shí)，當(dāng)軟啟動(dòng)器接到控制信號(hào)時(shí)，由微處理器根據(jù)設(shè)定進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，確定可控硅的觸發(fā)信號(hào)，通過(guò)控制可控硅的導(dǎo)通角，使裝置按設(shè)定方式輸出相應(yīng)的電壓，使電動(dòng)機(jī)按設(shè)定值平滑啟動(dòng)，啟動(dòng)結(jié)柬后，由控制器發(fā)出信號(hào)，使旁路接觸器吸合，可控硅暫停工作，使電動(dòng)機(jī)直接投網(wǎng)運(yùn)行，避免不必要的能耗。
　　當(dāng)軟啟動(dòng)控制器接收到停車指令時(shí)，（若原設(shè)定為自由停車方式），則先控制斷開(kāi)旁路接觸器，然后逐漸改變可控硅的導(dǎo)通角，使旁路接觸器完成無(wú)弧切斷。如果電機(jī)的停機(jī)方式設(shè)定在軟停機(jī)方式，則控制可控硅的觸發(fā)脈沖，完成設(shè)定的停機(jī)過(guò)程。
2．4 智能軟啟動(dòng)器的控制模式
　　斜坡電壓控制模式：這種控制模式最簡(jiǎn)單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使輸出電壓呈線性上升。其缺點(diǎn)是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性拋物線型上升對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)不利，如果要增大初始轉(zhuǎn)矩，則必須增大初始電壓，不能限定啟動(dòng)電流。
　　限流控制模式：在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的初始階段啟動(dòng)電流逐漸增加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定，直至啟動(dòng)完畢（如圖2）。啟動(dòng)過(guò)程中，電流上升變化的速率可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，啟動(dòng)時(shí)間短。該啟動(dòng)方式是應(yīng)用最多的啟動(dòng)方式，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類輕載啟動(dòng)的負(fù)載。
　　轉(zhuǎn)矩控制模式：電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)設(shè)定的程序，通過(guò)控制可控硅的觸發(fā)角，使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升（如圖3）。優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)平滑，柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有更好的保護(hù)，延長(zhǎng)拖動(dòng)系統(tǒng)的使用壽命，同時(shí)降低電機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動(dòng)方式，它的缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。

　　其它模式：主要是在上述三種控制模式基礎(chǔ)上加上突跳而衍生出來(lái)的三種模式通過(guò)在啟動(dòng)的瞬間加脈沖電壓，利用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機(jī)靜轉(zhuǎn)矩，從而縮短啟動(dòng)時(shí)間。該種方式主要用在重載場(chǎng)合，但是，突跳會(huì)給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負(fù)荷，應(yīng)用時(shí)應(yīng)特別注意。
2．5 軟啟動(dòng)器的新增功能
　　近年來(lái)，多數(shù)軟啟動(dòng)器都增加了節(jié)能功能，它根據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的降壓經(jīng)濟(jì)運(yùn)行原理，通過(guò)實(shí)施監(jiān)測(cè)負(fù)載狀況，自動(dòng)跟蹤調(diào)整電動(dòng)機(jī)上的輸人電壓，以保證電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩與負(fù)載相適應(yīng)，從而既能夠使電動(dòng)機(jī)保持最佳工作狀況，又達(dá)到降低功耗、無(wú)功損耗和提高功率因數(shù)的目的，同時(shí)還減少了整個(gè)輸電線路和電動(dòng)機(jī)的熱損耗。
3 選購(gòu)及使用中應(yīng)注意的問(wèn)題
　　（1）根據(jù)設(shè)備啟動(dòng)和停車的需要選擇軟啟動(dòng)器最優(yōu)的啟動(dòng)模式和停車性能。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于泵、風(fēng)機(jī)類負(fù)載，可以選用任一種啟動(dòng)模式，但對(duì)于皮帶機(jī)、刮板機(jī)等易重載啟動(dòng)的設(shè)備最好選用轉(zhuǎn)矩控制模式；
　　（2）根據(jù)使用場(chǎng)合選擇是否需要節(jié)能功能。由于軟啟動(dòng)器本質(zhì)上屬于“降壓?jiǎn)?dòng)”，不具備無(wú)級(jí)調(diào)速和功率平衡的功能。一般來(lái)說(shuō)，如果負(fù)載率超過(guò)50％，則軟啟動(dòng)器的節(jié)能效果就不明顯，相反，軟啟動(dòng)器在節(jié)能運(yùn)行狀態(tài)下，旁路接觸器不閉合，屬在線運(yùn)行，可控硅需要不停的工作，降低使用壽命。另外對(duì)于不變荷載，即便負(fù)荷率很低，也不適宜使用節(jié)能運(yùn)行[2]。
　　（3）根據(jù)使用場(chǎng)合的重要性選擇在線或非在線型、近年來(lái)的軟啟動(dòng)多數(shù)都屬于非在線型，但仍有部分軟啟動(dòng)器屬于在線型。應(yīng)盡量選用非在線型，以減少事故率，提高軟啟動(dòng)器使用壽命。
　　（4）看保護(hù)是否齊全。一方面看軟啟動(dòng)器的保護(hù)是否齊全。另一方面應(yīng)注意現(xiàn)在軟啟動(dòng)器的各項(xiàng)保護(hù)都僅在啟動(dòng)過(guò)程中起作用，電動(dòng)機(jī)一旦運(yùn)行，保護(hù)功能將不起作用，所以需要另外增設(shè)保護(hù)器件，這對(duì)地面設(shè)備來(lái)說(shuō)相對(duì)簡(jiǎn)單，但對(duì)井下來(lái)說(shuō)則往往需另設(shè)一臺(tái)啟動(dòng)器。
　　（5）根據(jù)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展選擇通訊及遠(yuǎn)程控制功能。選擇軟起動(dòng)要注意它是否帶微機(jī)接口，接口是否帶有通訊地址和程序，能否達(dá)到遠(yuǎn)程通訊控制功能等。
4 結(jié)論
　　智能軟啟動(dòng)器作為交流電動(dòng)機(jī)的現(xiàn)代啟動(dòng)技術(shù)應(yīng)用之一，通過(guò)降低機(jī)械、電流的沖擊，最大限度降低設(shè)備事故率。減少設(shè)備維護(hù)，同時(shí)又具備了遠(yuǎn)程控制及通訊功能，可實(shí)現(xiàn)集中控制、無(wú)人操作等。在地面供水、供熱、電廠、鋼廠等領(lǐng)域已經(jīng)迅速普及和廣泛應(yīng)用，煤炭企業(yè)的工程技術(shù)人員在設(shè)計(jì)選型時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用現(xiàn)代的啟動(dòng)技術(shù)，不斷提高煤礦企業(yè)的自動(dòng)化水平。
參考文獻(xiàn)：
[1] 方榮惠，等．電機(jī)拖動(dòng)原理及拖動(dòng)基礎(chǔ)[M]．徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001，12．
[2] 李序葆，趙永健．電力電子器件及其應(yīng)用[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社．1996．