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摘要：
介绍了电机软启动器的基本原理和特点,分析了其在排水泵站系统中的应用情况，阐述了软启动器的优势所在，从而降低了排水泵站配套变压器的容量，节约了能源，延长电动机及水泵的使用寿命，降低了每年的维护检修成本。并对电机软启动器与传统电机控制方式进行了比较,指出了其相对传统控制方式的优点。
关键词：
电机软启动器；泵站排水系统；电机启动方式；
Abstract: The basic principles and characteristics of motor soft starter was introduced, analyzes the application in the system of drainage pumping stations, described the advantages of the soft starter, thus reducing the capacity of the drainage pumping stations matching transformer, saving energy, extend the life of motors and pumps, reducing the annual maintenance and overhaul costs. Compared soft starter motor and conventional motor control methods, and pointed out the advantages of its relatively traditional control.Key words: motor soft starter; pumping station drainage system; motor startup mode
中图分类号：TV675文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
引言：
排水泵站多建成于20世纪80年代初,各电气设备都相对落后。多年以来，排水系统中多采用传统的大中型电动机启动控制装置，这些控制装置的启动一直延用着Y/△起动器、自耦降压起动器和磁控式启动器等方式。这些启动方法存在的缺点是控制方式简单、不灵活，对系统冲击较大且控制元件容易损坏，维护工作量大。特别是Y/△起动器的弊端尤为突出，启动时的冲击电流比较大,且有二次电流冲击，威胁系统用电供电安全。该启动方式最主要的缺点是直接停泵。由于是瞬间停泵,水泵的扬程高、流量大,停泵时止回阀、底阀也瞬时关闭,导致底阀容易破裂漏水；同时剧烈的振动也会使法兰间的止水胶垫破损而导致管道漏水,使水泵抽不上水的状况时有发生。水泵的基座在止回阀的冲击下产生移动,久而久之使水泵的轴心与电动机轴心偏离而烧坏轴承，导致电动机轴承及水泵轴更换频繁，使得维护资金高居不下。
随着科技的飞速发展，计算机控制技术的日趋成熟，近年来电机软启动器已普遍应用于我市排水泵站系统领域中，它以控制方式灵活简便，对系统冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点逐步的取代了传统的控制装置，更有利于系统的自动控制，提高了工作效率，节约能源降低了维护成本。
一、电动机软启动器的基本工作原理:
电动机软启动器是一种集电动机软启动、软停车、輕载节能和多种保护功能于一体的电动机控制装置。以微处理器及信号采集、保护环节构成控制器，通过控制晶闸管的导通角，调节晶闸管调压电路的输出电压，实现电动机的无触点降压软启动、软停车和空载、轻载的节能及保护功能。它主要由2部分构成:信息采集处理并给出指令的集成控制系统;执行系统由串接于电源与被控电动机之间的三相反并联闸管构成。微处理器采集电网的同步信号、电流信号和电动机功率因数角,控制软件根据这3个参数的变化,应用晶闸管相移技术,控制触发三相反并联晶闸管的导通角,使加在电动机上的电压按一定规律慢慢达到全电压,从而实现软启动电动机的目的。与传统的大中型电动机启动控制装置相比，避免了Y/△起动的切换冲击，较自耦降压及磁控式起动器，软启动器的初始力矩可视为负载调整，因此负载适应性更强。此外，晶闸管两侧还装有旁路接触器触头，一旦软起启器发生故障，可由旁路接触器作为应急备用，并在电机运行时可以避免软启动器产生的谐波。由于软启动的晶闸管仅在起动停车时工作，旁路接触器的安装可以避免长期运行造成的晶闸管发热，延长了使用寿命。
二、软启动器的启动方式有以下几种：
（1）斜坡升压软启动：这种启动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其启动过程是从加入启动信号开始,由系统输出一个脉冲,即打开一定的晶闸管导通角,使三相反并联晶闸管导通,加到电动机端子一个电压以克服静摩擦转矩,这个电压为软启动基值电压,可设定。之后,继续加大晶闸管导通角使输出电压线性上升,从软启动基值电压无级增加到最大电压。在加速斜坡结束时,加到电动机端子上的电压等于电网输入电压,启动过程完成。
（2）阶跃恒流软启动：启动一开始在极短的时间里，使晶闸管接近于全导通，然后恢复到最小导通角，进行正常的恒流软启动。如下图：
（3）电流限幅启动：是在电动机启动的初始阶段启动电流逐渐增加,通过电流反馈实施闭环控制,当电流达到预先设定的值后保持恒定,直至启动完毕。在实际应用中,启动电流上升变化的速率可以根据电动机负载调整设定,电流上升速率大,则启动转矩大、启动时间短。这种启动方式能实现连续转变的启动控制无突跳现象,可实现电动机平滑启动并大大减少机械传动部分的冲击,大大延长机械传动系统的使用寿命,实际应用也较多。
（4）转矩控制起动：适用在重载起动，它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升，它的优点是起动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，它的目的是保护拖动系统，延长拖动系统的使用寿命。同时降低电动机起动时对电网的冲击，是最优的重载起动方式，它的缺点是起动时间较长。
三、电动机软启动器的运行特点：
（1）电机软启动器轻载时,电动机的工作电压降低,使电动机的铜损和铁损降低,从而达到节能目的。
（2）电动机软启动器在运行时，引进了电流控制环,因而可随时跟踪检测电动机电流的变化状况,并通过增加过载电流的设定和反时限控制来实现过载保护。软启动器还随时检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。此外，软启动器还具有过热保护和小电流运行保护功能。
（3）电动机软启动器停车时，有自由停车、软停车及制动停车等几种不同的停车方式。电动机软启动器最重要的一种功能就是软停车,在排水泵站系统的电动机控制中其作用尤为突出。软启动器中的软停车功能是当软启动器接收到停车的指令时,晶闸管从全导通逐渐地减小导通角,直到切断电压,这时,开始封锁加在功率晶闸管上的脉冲,经过一定时间过渡到全关闭的过程。电动机的端子电压缓慢下降,在电压下降瞬间电动机电流会有一个小的电流冲击,然后电动机电流会随电压的下降而下降,直至电动机停下来。
（4）电动机软启动器的通讯功能在计算机监控系统改造中得到了很好的应用,通过RS485串口与公用LCU交换数据,使用现在常用的内部协议modbus协议,对泵站系统的水泵运行工况进行实时监控。
四、电动机软启动器在排水系统中的应用：
电动机软启动器充分发挥了其在排水泵站系统中水泵电动机控制的优势,其多种功能得到了很好地应用。虽然电动机功率较大、扬程高,但由于运用了电动机软启动,启动电流小而无二次电流冲击,即使2台水泵同时启动运行,对泵站用电供电也没有太大的影响,大大提高了用电供电的可靠性和供电质量,并避免了冲击电流的产生对计算机监控系统通讯的干扰。在意外的情况下软启动器还会对电动机做出保护,特别是当柴油发电机供电时更能体现出来。在停泵时采用软启动器的软停车功能,适当的延长水泵停止时间,避免产生“水锤”效应，最大程度地减少了不必要的机械设备损害,延长了机械设备的使用寿命,从而减少了维护费用和维护工作量。
综上所述，排水泵站系统电动机的降压起动方式也是经过了Y/△ 启动器和自藕降压起启器到磁控式软启动器，目前又发展到电子软启动器。所以在排水泵站系统应用中应首先考虑的是电子软启动器。这是科技发展的历史阶段，也是为现阶段排水泵站的智能控制系统（既地理信息系统）打下了良好的基础。通过软启动器的各种特点不难看出软启动器在排水泵站的应用，是排水泵站实现节能及智能化管理的较好的解决方案，从而解决了其他启动方式对水泵及出水拍门的机械损伤。
结语：
随着科技的不断进步和发展，电动机软启动器以其强大的优越性、可靠性、先进性，克服了传统控制结构的不足，使其控制功能更加完善，更加成熟。在今后的排水泵站系统应用中，是必然的发展趋势。
参考文献
汤蕴戮《电机学》北京机械工业出版社1999
李振安《工厂电气控制技术》 重庆重庆大学出版社2004
李永东《交流电动机数字控制系统》 北京机械工业出版社 2002
介绍了电机软启动器的基本原理和特点,分析了其在排水泵站系统中的应用情况，阐述了软启动器的优势所在，从而降低了排水泵站配套变压器的容量，节约了能源，延长电动机及水泵的使用寿命，降低了每年的维护检修成本。并对电机软启动器与传统电机控制方式进行了比较,指出了其相对传统控制方式的优点。
关键词：
电机软启动器；泵站排水系统；电机启动方式；
Abstract: The basic principles and characteristics of motor soft starter was introduced, analyzes the application in the system of drainage pumping stations, described the advantages of the soft starter, thus reducing the capacity of the drainage pumping stations matching transformer, saving energy, extend the life of motors and pumps, reducing the annual maintenance and overhaul costs. Compared soft starter motor and conventional motor control methods, and pointed out the advantages of its relatively traditional control.Key words: motor soft starter; pumping station drainage system; motor startup mode
中图分类号：TV675文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）04-0020-02
引言：
排水泵站多建成于20世纪80年代初,各电气设备都相对落后。多年以来，排水系统中多采用传统的大中型电动机启动控制装置，这些控制装置的启动一直延用着Y/△起动器、自耦降压起动器和磁控式启动器等方式。这些启动方法存在的缺点是控制方式简单、不灵活，对系统冲击较大且控制元件容易损坏，维护工作量大。特别是Y/△起动器的弊端尤为突出，启动时的冲击电流比较大,且有二次电流冲击，威胁系统用电供电安全。该启动方式最主要的缺点是直接停泵。由于是瞬间停泵,水泵的扬程高、流量大,停泵时止回阀、底阀也瞬时关闭,导致底阀容易破裂漏水；同时剧烈的振动也会使法兰间的止水胶垫破损而导致管道漏水,使水泵抽不上水的状况时有发生。水泵的基座在止回阀的冲击下产生移动,久而久之使水泵的轴心与电动机轴心偏离而烧坏轴承，导致电动机轴承及水泵轴更换频繁，使得维护资金高居不下。
随着科技的飞速发展，计算机控制技术的日趋成熟，近年来电机软启动器已普遍应用于我市排水泵站系统领域中，它以控制方式灵活简便，对系统冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点逐步的取代了传统的控制装置，更有利于系统的自动控制，提高了工作效率，节约能源降低了维护成本。
一、电动机软启动器的基本工作原理:
电动机软启动器是一种集电动机软启动、软停车、輕载节能和多种保护功能于一体的电动机控制装置。以微处理器及信号采集、保护环节构成控制器，通过控制晶闸管的导通角，调节晶闸管调压电路的输出电压，实现电动机的无触点降压软启动、软停车和空载、轻载的节能及保护功能。它主要由2部分构成:信息采集处理并给出指令的集成控制系统;执行系统由串接于电源与被控电动机之间的三相反并联闸管构成。微处理器采集电网的同步信号、电流信号和电动机功率因数角,控制软件根据这3个参数的变化,应用晶闸管相移技术,控制触发三相反并联晶闸管的导通角,使加在电动机上的电压按一定规律慢慢达到全电压,从而实现软启动电动机的目的。与传统的大中型电动机启动控制装置相比，避免了Y/△起动的切换冲击，较自耦降压及磁控式起动器，软启动器的初始力矩可视为负载调整，因此负载适应性更强。此外，晶闸管两侧还装有旁路接触器触头，一旦软起启器发生故障，可由旁路接触器作为应急备用，并在电机运行时可以避免软启动器产生的谐波。由于软启动的晶闸管仅在起动停车时工作，旁路接触器的安装可以避免长期运行造成的晶闸管发热，延长了使用寿命。
二、软启动器的启动方式有以下几种：
（1）斜坡升压软启动：这种启动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其启动过程是从加入启动信号开始,由系统输出一个脉冲,即打开一定的晶闸管导通角,使三相反并联晶闸管导通,加到电动机端子一个电压以克服静摩擦转矩,这个电压为软启动基值电压,可设定。之后,继续加大晶闸管导通角使输出电压线性上升,从软启动基值电压无级增加到最大电压。在加速斜坡结束时,加到电动机端子上的电压等于电网输入电压,启动过程完成。
（2）阶跃恒流软启动：启动一开始在极短的时间里，使晶闸管接近于全导通，然后恢复到最小导通角，进行正常的恒流软启动。如下图：
（3）电流限幅启动：是在电动机启动的初始阶段启动电流逐渐增加,通过电流反馈实施闭环控制,当电流达到预先设定的值后保持恒定,直至启动完毕。在实际应用中,启动电流上升变化的速率可以根据电动机负载调整设定,电流上升速率大,则启动转矩大、启动时间短。这种启动方式能实现连续转变的启动控制无突跳现象,可实现电动机平滑启动并大大减少机械传动部分的冲击,大大延长机械传动系统的使用寿命,实际应用也较多。
（4）转矩控制起动：适用在重载起动，它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升，它的优点是起动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，它的目的是保护拖动系统，延长拖动系统的使用寿命。同时降低电动机起动时对电网的冲击，是最优的重载起动方式，它的缺点是起动时间较长。
三、电动机软启动器的运行特点：
（1）电机软启动器轻载时,电动机的工作电压降低,使电动机的铜损和铁损降低,从而达到节能目的。
（2）电动机软启动器在运行时，引进了电流控制环,因而可随时跟踪检测电动机电流的变化状况,并通过增加过载电流的设定和反时限控制来实现过载保护。软启动器还随时检测三相线电流的变化,一旦发生断流,即可作出缺相保护反应。此外，软启动器还具有过热保护和小电流运行保护功能。
（3）电动机软启动器停车时，有自由停车、软停车及制动停车等几种不同的停车方式。电动机软启动器最重要的一种功能就是软停车,在排水泵站系统的电动机控制中其作用尤为突出。软启动器中的软停车功能是当软启动器接收到停车的指令时,晶闸管从全导通逐渐地减小导通角,直到切断电压,这时,开始封锁加在功率晶闸管上的脉冲,经过一定时间过渡到全关闭的过程。电动机的端子电压缓慢下降,在电压下降瞬间电动机电流会有一个小的电流冲击,然后电动机电流会随电压的下降而下降,直至电动机停下来。
（4）电动机软启动器的通讯功能在计算机监控系统改造中得到了很好的应用,通过RS485串口与公用LCU交换数据,使用现在常用的内部协议modbus协议,对泵站系统的水泵运行工况进行实时监控。
四、电动机软启动器在排水系统中的应用：
电动机软启动器充分发挥了其在排水泵站系统中水泵电动机控制的优势,其多种功能得到了很好地应用。虽然电动机功率较大、扬程高,但由于运用了电动机软启动,启动电流小而无二次电流冲击,即使2台水泵同时启动运行,对泵站用电供电也没有太大的影响,大大提高了用电供电的可靠性和供电质量,并避免了冲击电流的产生对计算机监控系统通讯的干扰。在意外的情况下软启动器还会对电动机做出保护,特别是当柴油发电机供电时更能体现出来。在停泵时采用软启动器的软停车功能,适当的延长水泵停止时间,避免产生“水锤”效应，最大程度地减少了不必要的机械设备损害,延长了机械设备的使用寿命,从而减少了维护费用和维护工作量。
综上所述，排水泵站系统电动机的降压起动方式也是经过了Y/△ 启动器和自藕降压起启器到磁控式软启动器，目前又发展到电子软启动器。所以在排水泵站系统应用中应首先考虑的是电子软启动器。这是科技发展的历史阶段，也是为现阶段排水泵站的智能控制系统（既地理信息系统）打下了良好的基础。通过软启动器的各种特点不难看出软启动器在排水泵站的应用，是排水泵站实现节能及智能化管理的较好的解决方案，从而解决了其他启动方式对水泵及出水拍门的机械损伤。
结语：
随着科技的不断进步和发展，电动机软启动器以其强大的优越性、可靠性、先进性，克服了传统控制结构的不足，使其控制功能更加完善，更加成熟。在今后的排水泵站系统应用中，是必然的发展趋势。
参考文献
汤蕴戮《电机学》北京机械工业出版社1999
李振安《工厂电气控制技术》 重庆重庆大学出版社2004
李永东《交流电动机数字控制系统》 北京机械工业出版社 2002