论文部分内容阅读
摘 要： 随着我国工业化进程的加快，一些重要生产工艺设备的起动转矩也随着增大，传统的起动方式已经不能满足工业化的需要，大型交流同步电机的起动方式在现代工厂自动化控制逐渐被大家重视，运用到大型高炉鼓风机、制氧机、空气压缩机等大型的设备中。针对上述的问题，主要介绍高压软起动在压缩机负载生的设计应用，首先简单的介绍高压软起动，然后分析高压软起动的优点，最后阐述高压软起动技术在压缩机负载设计中的应用。
关键词： 晶闸管；高压软起动；压缩机；负载设计
压缩机作为我国工业生产中的重要设备，其工作效率直接影响了生产效率。在对压缩机负载设计中，采用高压软起动技术，不仅避免了大型设备起动时引起的电压降和高次谐波的影响，确保了电网持续稳定的运行，而且降低了起动工程中，由于电动机收到的冲击转矩太大而烧毁高压电机的现象。随着计算机技术以及微电子技术等高科技的快速发展，我国的高压软起动技术也日益成熟，能够基本的满足当前生产工艺的需求。
1 高压软起动概述
1.1 晶闸管调压软起动
晶闸管在高压软起动中的应用是作为近年来发展的新兴科技，结合了电力电子技术、光电技术控制技术及微处理技术。主要采用并联接线的晶闸管接在电动机的三相绕组上，通过控制晶闸管的导通角的大小，来控制电动机的起动电流，可以使其能够根据设定的规律变化来调控电动机的起动电流以及起动方式。其核心部件为高压可控硅串联阀组和旁路接触器，其中高压可控硅串联阀组是有多只可控硅串并联组成的功率变换执行部件，为了完善该部件的功能，保证组件在高压环境仍可以可靠运行，辅加了吸收、均压箝电路。起动过程中，当进线端有电流通过后，通过控制高压可控硅串联阀组中的可控硅的导通角对三项电源进行斩波处理，到达控制输出电压幅值的目的。当起动过程完成后，旁路接触器闭合，起动装置切换到旁路状态，此时关闭晶闸管。
但是由于晶闸管的价格比较高，与传统的起动装置相比成本较高，所以目前高压晶闸管软起动在我国应用还没有很广泛。
1.2 高压软起动的触发系统
触发系统作为整个高压软起动装置运行的重要保证，必须具备抵抗噪声干扰的能力，以及准确的导通可控硅的性能。主要采用的而关键技术有：
1）触发脉冲触发晶闸管的及时性以及准确性。晶闸管作为一种电流控制型的双极型半导体元件，它的驱动单元主要为一个能提供斗志的尖峰电流脉冲的类似的电流源，该电流源确保了触发晶管闸的及时性以及准确性。为了确保该装置的正常运行，在对晶管闸进行串联处理的时候，需要采用的晶管闸能够尽可能的导通，避免了由于晶管闸由于开通时间差，而引起的过电压损害元件。由于晶管闸的开通速度与触发脉冲的幅值以及脉冲上升沿的陡峭程度有关，因此为了减少晶管闸的开通时间，一般从采用发脉冲IG的电流幅值大于或等于10IGT，脉冲上升沿时间tr≤1μs的强触发方式来来触发脉冲。
2）触发晶闸管的触发方式。
在高压软起动装置中主要的处触发系统为：脉冲变压器、直接光触发和光纤触发。其中脉冲变压器结构简单、成本低，但是其电磁兼容性差，不适合在高压条件下使用；直接光触发系统虽然可靠准确但是价格昂贵，很少被采用；所以在实际的运行过程中，一般采用光纤触发系统，其可靠性好，虽然电路稍微比较复杂但是造价电联而且触发的准确度较高。目前市面上的高压软起动装置均采用的是光纤触发系统。
2 高压软起动的优点
2.1 节约成本
相较于其他的采用传统的起动方式的压缩机而言，直接起动时的压缩机电流会达到额定电流的7倍左右，而采用高压软起动的压缩机的起动模式设为限流起动，限流为额定电流的3.2倍，而且电流控制精确稳定，不仅降低了电动机起动对电网的冲击，而且提高了电网安全运行水平；而且减小了电网容量，降低了投资成本，缩短了建设周期。
2.2 对电机的保护
软起动不仅自身具备对电机的保护装置，而且在运行过程中间接的保护了电机，减少了磨损。对于电机而言，若是直接起动加速过快时，直接影响着传动系统的使用寿命以及可靠性。采用高压软起动装置，使得起动过程平滑稳定，降低了压缩机直接起动对电机本身的冲击、降低了起动是对轴承、管道以及整个系统的机械冲击，有效消除对传动系统和管道的不良影响，减少维护工作量，延长了工作寿命。
2.3 功能齐全
高压软起动装置具有多种软起动功能，能够适应不同工况的需求；其软停车功能避免了因为急停车造成的水锤效应；该系统具备的完善的保护功能，及时的对故障进行报警，有效的避免了因为短路、过流、限流、过压、欠压、过负载、缺相、三相电流不平衡保护、过热、CPU故障，通信故障、脉冲故障对运行过程造成的损失；旁路功能确保了当电动机起动完成或起动过程中出现故障是，将切换到旁路状态，降低了整机的功耗，保证系统可靠运行。在有多台电机且不需要同时起动的场合，可设计为一拖多方案，为用户节省预算和生产成本。
3 高压软起动在压缩机负载上的具体应用
3.1 安装运行
在高压软启动装置的安装过程中需要注意，首先应将软启动器安装，然后将主回路和控制回路的接线端接好，设置相应的工作参数，起到保护电机的效果。高压软启动装置安装好后，为确保其正常工作，需要对其进行模拟实验，主要分为空载运行与带负荷运行。为了便于启动装置的维护与正常使用，一般将其安置在散热条件好，灰尘较少的地方。一般的高压软启动装置都需要将电机并入电网当中，此时要确保电机侧与电网侧的电压幅值、电压相位以及电网侧的频率相同。
过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。如使连轴器损坏、皮带撕裂等。造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命从而增加维护工作量。在电网压降达到85%时其他设备就不能正常工作。鉴于以上原因决定使用PowerEasy型晶闸管式软起动装置。
3.2 起动与停车过程
1）高压软起动的起动方式。高压软起动的起动方式主要分为三种：电压斜坡软起动；限流起动；斜坡限流起动。 ① 电压斜坡软起动：在电机开始运行是，高压软启动的电压迅速的上升到设定的值，然后在指定的时间段内逐步的上升到额定电压，在这段时间内电机的速度同时增加，最终达到额定速度，整个启动过程完成。② 限流起动：在电机运行开始时，软启动的电压不断的上升，电流随之增加，直至电流达到额定之后，在保持以后的工作电流不大于该电流的前提下，电压逐渐增加至额定值（转速随之增加到额定值）后，调整输出电流为稳定的额定电流值，整个启动过程完成。③ 斜坡限流起动：该启动过程中，软启动装置在一定时间内电压逐步升高，以获得稳定的输出电流，即电流额定值，在整个启动过程中保持输出电流值不便。该种西坡限流起动方式主要是适合在对泵类以及风机类的压缩机负荷设计中。
2）软停机。停车过程即为起动的逆过程，在该过程中主要是消除系统的反惯性。停车时先切断旁路接触器，然后由软起动器内晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减小，电机转速由大逐渐减小到零，停车过程完成。
3.3 高压软起动的保护装置
高压软起动装置一般都带有一定的保护装置来保护电机，主要有：缺相保护、相序保护、起动过流保护、运行过载保护及电机长时间不能起动保护等。高压软起动装置中带有的人机界面系统使得保护装置能够更好的运行。人机界面电路一般有液晶屏和键盘组成，用来完成用户的参数设置、选择起动模式以及显示系统的运行状态，有些特定的软起动装置还带有远程通讯模块。
当软起动装置出现故障是，控制面板直接的显示故障，软起动器装置中的保护装置开始运作，按照事先设有的可以调控的参数，例如软起动时间、起动初始电压、起动电流限制、软停时间、软停级落电压（泵停止功能）、脉动突跳起动（针对突变负载）功能等进行相应的调整以及运作，及时的解除故障。
随着我国工业化进程的加快，一些重要生产工艺设备的起动转矩也随着增大，传统的起动方式已经不能满足工业化的需要，大型交流同步电机的起动方式在现代工厂自动化控制逐渐被大家重视，总而言之，虽然高压软起动装置的价格相对比较昂贵，但是在各行业的生产运行中着核心的作用，应该引起我们电气技术工作者的高度重视，重视软起动装置的研究，降低生产成本，推广该装置的运行，发挥其作用。
参考文献：
[1]张斌、尚刚、欧英、刘志星，高压交流感应电机软起动技术的发展[J].变流技术与电力牵引，2006，02：90-98.
[2]韩力，变频调速技术在带式输送机中的节能应用研究[J].神华科技，2009，05：102-104.
[3]高越农，电动机软起动学科[J].电气传动自动化，2005，01：120-124.
[4]徐甫荣、崔力，交流异步电机软起动及优化节能控制技术研究[J].电气传动自动化，2003，01：103-105.
关键词： 晶闸管；高压软起动；压缩机；负载设计
压缩机作为我国工业生产中的重要设备，其工作效率直接影响了生产效率。在对压缩机负载设计中，采用高压软起动技术，不仅避免了大型设备起动时引起的电压降和高次谐波的影响，确保了电网持续稳定的运行，而且降低了起动工程中，由于电动机收到的冲击转矩太大而烧毁高压电机的现象。随着计算机技术以及微电子技术等高科技的快速发展，我国的高压软起动技术也日益成熟，能够基本的满足当前生产工艺的需求。
1 高压软起动概述
1.1 晶闸管调压软起动
晶闸管在高压软起动中的应用是作为近年来发展的新兴科技，结合了电力电子技术、光电技术控制技术及微处理技术。主要采用并联接线的晶闸管接在电动机的三相绕组上，通过控制晶闸管的导通角的大小，来控制电动机的起动电流，可以使其能够根据设定的规律变化来调控电动机的起动电流以及起动方式。其核心部件为高压可控硅串联阀组和旁路接触器，其中高压可控硅串联阀组是有多只可控硅串并联组成的功率变换执行部件，为了完善该部件的功能，保证组件在高压环境仍可以可靠运行，辅加了吸收、均压箝电路。起动过程中，当进线端有电流通过后，通过控制高压可控硅串联阀组中的可控硅的导通角对三项电源进行斩波处理，到达控制输出电压幅值的目的。当起动过程完成后，旁路接触器闭合，起动装置切换到旁路状态，此时关闭晶闸管。
但是由于晶闸管的价格比较高，与传统的起动装置相比成本较高，所以目前高压晶闸管软起动在我国应用还没有很广泛。
1.2 高压软起动的触发系统
触发系统作为整个高压软起动装置运行的重要保证，必须具备抵抗噪声干扰的能力，以及准确的导通可控硅的性能。主要采用的而关键技术有：
1）触发脉冲触发晶闸管的及时性以及准确性。晶闸管作为一种电流控制型的双极型半导体元件，它的驱动单元主要为一个能提供斗志的尖峰电流脉冲的类似的电流源，该电流源确保了触发晶管闸的及时性以及准确性。为了确保该装置的正常运行，在对晶管闸进行串联处理的时候，需要采用的晶管闸能够尽可能的导通，避免了由于晶管闸由于开通时间差，而引起的过电压损害元件。由于晶管闸的开通速度与触发脉冲的幅值以及脉冲上升沿的陡峭程度有关，因此为了减少晶管闸的开通时间，一般从采用发脉冲IG的电流幅值大于或等于10IGT，脉冲上升沿时间tr≤1μs的强触发方式来来触发脉冲。
2）触发晶闸管的触发方式。
在高压软起动装置中主要的处触发系统为：脉冲变压器、直接光触发和光纤触发。其中脉冲变压器结构简单、成本低，但是其电磁兼容性差，不适合在高压条件下使用；直接光触发系统虽然可靠准确但是价格昂贵，很少被采用；所以在实际的运行过程中，一般采用光纤触发系统，其可靠性好，虽然电路稍微比较复杂但是造价电联而且触发的准确度较高。目前市面上的高压软起动装置均采用的是光纤触发系统。
2 高压软起动的优点
2.1 节约成本
相较于其他的采用传统的起动方式的压缩机而言，直接起动时的压缩机电流会达到额定电流的7倍左右，而采用高压软起动的压缩机的起动模式设为限流起动，限流为额定电流的3.2倍，而且电流控制精确稳定，不仅降低了电动机起动对电网的冲击，而且提高了电网安全运行水平；而且减小了电网容量，降低了投资成本，缩短了建设周期。
2.2 对电机的保护
软起动不仅自身具备对电机的保护装置，而且在运行过程中间接的保护了电机，减少了磨损。对于电机而言，若是直接起动加速过快时，直接影响着传动系统的使用寿命以及可靠性。采用高压软起动装置，使得起动过程平滑稳定，降低了压缩机直接起动对电机本身的冲击、降低了起动是对轴承、管道以及整个系统的机械冲击，有效消除对传动系统和管道的不良影响，减少维护工作量，延长了工作寿命。
2.3 功能齐全
高压软起动装置具有多种软起动功能，能够适应不同工况的需求；其软停车功能避免了因为急停车造成的水锤效应；该系统具备的完善的保护功能，及时的对故障进行报警，有效的避免了因为短路、过流、限流、过压、欠压、过负载、缺相、三相电流不平衡保护、过热、CPU故障，通信故障、脉冲故障对运行过程造成的损失；旁路功能确保了当电动机起动完成或起动过程中出现故障是，将切换到旁路状态，降低了整机的功耗，保证系统可靠运行。在有多台电机且不需要同时起动的场合，可设计为一拖多方案，为用户节省预算和生产成本。
3 高压软起动在压缩机负载上的具体应用
3.1 安装运行
在高压软启动装置的安装过程中需要注意，首先应将软启动器安装，然后将主回路和控制回路的接线端接好，设置相应的工作参数，起到保护电机的效果。高压软启动装置安装好后，为确保其正常工作，需要对其进行模拟实验，主要分为空载运行与带负荷运行。为了便于启动装置的维护与正常使用，一般将其安置在散热条件好，灰尘较少的地方。一般的高压软启动装置都需要将电机并入电网当中，此时要确保电机侧与电网侧的电压幅值、电压相位以及电网侧的频率相同。
过大的起动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。如使连轴器损坏、皮带撕裂等。造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命从而增加维护工作量。在电网压降达到85%时其他设备就不能正常工作。鉴于以上原因决定使用PowerEasy型晶闸管式软起动装置。
3.2 起动与停车过程
1）高压软起动的起动方式。高压软起动的起动方式主要分为三种：电压斜坡软起动；限流起动；斜坡限流起动。 ① 电压斜坡软起动：在电机开始运行是，高压软启动的电压迅速的上升到设定的值，然后在指定的时间段内逐步的上升到额定电压，在这段时间内电机的速度同时增加，最终达到额定速度，整个启动过程完成。② 限流起动：在电机运行开始时，软启动的电压不断的上升，电流随之增加，直至电流达到额定之后，在保持以后的工作电流不大于该电流的前提下，电压逐渐增加至额定值（转速随之增加到额定值）后，调整输出电流为稳定的额定电流值，整个启动过程完成。③ 斜坡限流起动：该启动过程中，软启动装置在一定时间内电压逐步升高，以获得稳定的输出电流，即电流额定值，在整个启动过程中保持输出电流值不便。该种西坡限流起动方式主要是适合在对泵类以及风机类的压缩机负荷设计中。
2）软停机。停车过程即为起动的逆过程，在该过程中主要是消除系统的反惯性。停车时先切断旁路接触器，然后由软起动器内晶闸管导通角由大逐渐减小，使三相供电电压逐渐减小，电机转速由大逐渐减小到零，停车过程完成。
3.3 高压软起动的保护装置
高压软起动装置一般都带有一定的保护装置来保护电机，主要有：缺相保护、相序保护、起动过流保护、运行过载保护及电机长时间不能起动保护等。高压软起动装置中带有的人机界面系统使得保护装置能够更好的运行。人机界面电路一般有液晶屏和键盘组成，用来完成用户的参数设置、选择起动模式以及显示系统的运行状态，有些特定的软起动装置还带有远程通讯模块。
当软起动装置出现故障是，控制面板直接的显示故障，软起动器装置中的保护装置开始运作，按照事先设有的可以调控的参数，例如软起动时间、起动初始电压、起动电流限制、软停时间、软停级落电压（泵停止功能）、脉动突跳起动（针对突变负载）功能等进行相应的调整以及运作，及时的解除故障。
随着我国工业化进程的加快，一些重要生产工艺设备的起动转矩也随着增大，传统的起动方式已经不能满足工业化的需要，大型交流同步电机的起动方式在现代工厂自动化控制逐渐被大家重视，总而言之，虽然高压软起动装置的价格相对比较昂贵，但是在各行业的生产运行中着核心的作用，应该引起我们电气技术工作者的高度重视，重视软起动装置的研究，降低生产成本，推广该装置的运行，发挥其作用。
参考文献：
[1]张斌、尚刚、欧英、刘志星，高压交流感应电机软起动技术的发展[J].变流技术与电力牵引，2006，02：90-98.
[2]韩力，变频调速技术在带式输送机中的节能应用研究[J].神华科技，2009，05：102-104.
[3]高越农，电动机软起动学科[J].电气传动自动化，2005，01：120-124.
[4]徐甫荣、崔力，交流异步电机软起动及优化节能控制技术研究[J].电气传动自动化，2003，01：103-105.