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交流异步软启动器在各行业各类负载上的应用 1交流电机电子软起动器（简称软起动器）的原理最早提出于上世纪七八十年代，当时叫晶闸管移相起动器。随着现代电力电子技术及微电子技术的快速发展，国内交流电机软起动器的生产技术和质量品质得到很大提高，目前国内产品品质和性能基本与国外品牌接近，推广应用也非常广泛，现结合我公司产品在各种工程中的成功应用为例，供广大用户朋友参考。 1）软起动器广泛应用于自来水厂、加压泵站清水泵 主要实现大功率水泵电机的软起动、软停车，重点消除、减弱水锤的危害。当液体在管路系统中受外力突然加速或突然减速、或改变流向就会造成水锤，水锤危害很大，轻则引起管路系统振动，发出噪声，重则造成损坏，甚至使泵房被淹。 一般功能的软起动器不能彻底消除水锤现象，但基本能较好降低水锤危害，要想彻底消除水锤危害需用特殊泵停车功能的软起动器。多种品牌软起动器的实际应用表明，一般功能的软起动器为防止水锤现象软停车时间不能设置过长，一般46秒即可（类似微阻速闭止回阀的效果），时间太长反而易损坏软起动器，具体原因尚无研究报道。 2）软起动器在消防泵控制中的应用 消火栓泵、喷淋泵是工业和民用建筑消防设施的重要消防装备，其运行可靠性极其重要，随着大中型建设项目的兴建，所配置的消火栓泵、喷淋泵功率、扬程增大，传统的降压起动方式凸显其缺陷，尤其高层建筑水锤危害严重，给设备运行带来不安全因素，目前软起动在消防泵控制中得到广泛的应用。 3）软起动器在在各种类型的深井潜水泵、长轴泵中的应用 一般深井潜水泵扬程较大，非软停机时水锤现象明显，对泵座基础、井盘、扬水管及水泵叶轮损害严重，有些潜水泵（如高低限气压供水模式）频繁起停。长轴泵因效率低目前虽用的不多，但还有部分企业仍采用，该型泵起动时由于转矩冲击严重，加之泵轴很长跳动大，轴套、叶轮磨损严重，水泵故障率高，而且维修保养困难。这类负载应用软起动后水泵故障明显降低。 4 软起动器在城市雨水排污泵站、污水处理厂中的应用 雨水排污站的泄水池是雨水、生活污水、工业污水的集中地，为确保泄水池液位保持在允许的范围内，通过检测泄水池液位来自动控制排污泵组工作以保证污水的正常排放。 污水处理厂的各类污水泵广泛采用软起动器，如进水泵房为污水提升的工段，即把污水提升到一定高度，使污水在以后的处理工序能够实现自流。 5）软起动器在工矿企业工艺循环水泵中的应用 当前很多高炉循环水泵站、化肥厂循环水泵站、铝厂及再生铝厂循环水泵站、大型冷冻车间冰水泵（盐水泵）等等广泛采用交流电机软起动拖动方案。 大功率循环水泵使用软起动器不仅起到软起、软停、减小水锤危害的作用，还可降低变压器容量，如某石化公司在年产5万吨聚氯乙烯扩产改造中在循环水工段安装了4台250KW水泵，起动时电流和力矩都非常大，直接起动电流达2000A以上，需要变压器有较大容量，且引起线路电压下降，使其它设备无法正常工作，综合考虑采用了软起动方案。 6）软起动器在斗轮堆取料机上的应用 斗轮堆取料机广泛应用于冶金、化工、电力、港口等行业的松散物料储料场，其中相当一部分设备采用低压交流380V供电，其行走电动机的起动和停止较频繁，传统起动方式机械、电气冲击大，容易造成斗轮的联轴器、高速轴、减速机等部位的损坏，设备故障率高，同时靠自由惯性停车会使高度近20米的整机晃动，影响堆取料机其它设备的正常工作，采用软起动后很好解决了堆取料机的起动、停机问题。 7）软起动器在钢铁厂过钢车上的应用 过钢车即钢包车，是从炼钢厂转炉车间向连铸车间运送钢水的运输工具，包钢在过钢车上应用软起动器取代传统火车头牵引钢包车的运输方式，不仅降低了成本，提高生产效率，还简化了生产环节。 8）软起动器在各类离心风机、罗茨风机中的应用 风机类类负载也是量大面广的通用设备，目前也广泛采用交流电机软起动拖动方案。如水泥厂的窑炉鼓风机，生料磨、水泥磨、雷蒙磨的风选机，污水处理厂爆气风机，中央空调回风机、送风机，各类车间、工艺的除尘风机，汽车厂喷涂系统风机，各类加热炉、均热炉的通风机，工业锅炉的鼓风机、引风机，天然气净化厂回收单元风机，化肥厂的罗茨风机，等等。 其中某些大惯量离心风机采用限流起动时容易出现I2t或过载保护，改用电压斜坡起动方式一般能顺利起动。 9）软起动器在各类破碎机上的应用 水泥厂、矿山有各种类型的破碎机均可使用软起动器，如北京兴发水泥在90KW石膏破碎机、160KW原料预破碎机上应用了软起动器。潍坊水泥厂在55KWφ800φ600mm锤式破碎机上应用软起动器还收到高达42的节电效果。鄂钢焦化厂2台反击式破碎机主电机均为JSI30-6-240KW深槽笼型电机，变压器容量1000KVA，原采用直接起动方式，因负荷不断增加，破碎机直接起动时电网电压经常达到10以上，严重影响其它设备运行，后采用1台我晟欣电气SFR-040500A/21软起动器解决了该问题。 10）软起动器在纸浆生产线中的应用 软起动器在纸浆生产线磨浆机、碎草机等设备中应用较多，如新乡鸿泰纸业公司新上100吨纸浆生产线中75以上电机全部采用了我晟欣电气SFR03系列产品，共有16台软起动器，均采用一台软起动器拖动一台电机负载的方案（一拖一方案）。 11）软起动器在球磨机设备中的应用 广东佛山多家陶瓷厂采用一台软起动器分时起动多台球磨机的方案，实际应用效果较好。河南中加钢厂在160KW的煤粉磨机上使用软起动器电压斜坡起动方式，软起动初始电压设定为100V，顺利实现带载软起动。 12）软起动器在生产线输送机上中的应用 输送易碎物品例如玻璃器具、食品包装自动生产线等的输送机，由于颠簸或倒置将造成产品的损坏。 13）软起动器在空压机中的应用 空压机也是矿山、石油、化工、医药、建材、橡塑、铁路、汽车配件、焦化、啤酒等行业常用的通用设备，用软起动取代传统的频敏降压等起动方式，收到较好的效果。郑州铁路局北站是亚洲最大的编组站，有5台160KW空压机均改用软起动器，运行近8年效果很好。 14）软起动器在制氧机的膨胀机中的应用 济钢15000m3/h制氧机的膨胀机额定功率250，额定电流460A ,随着生产规模扩大，用电负荷增加，原有500KVA变压器不能满足直接起动的需要，变压器保护装置过流动作值换算到一次侧为70A，而变压器原有负荷13A，所以膨胀机起动时对变压器的冲击电流不能超过57 A，折算到低压侧膨胀机起动电流不能超过850A，采用软起动器较好解决了膨胀机的起动问题。 15）软起动器在地勘钻探业中的应用 地勘钻探中钻机所配的主电机和水泵电机多为笼形异步电机，有些主电机功率甚至大于100 KW，在钻机起动过程中转速过快、转矩突变，极易引起钻具脱落，出现钻具摆动、扫孔、孔壁掉块等现象，泥浆泵易出现水锤现象，管道接头极易被泥浆冲开，影响生产，据统计90钻机生产故障是在钻机起动过程中发生的。在钻机停车时，由于钻具太重，惯性大，会发生钻具反转，造成脱钻事故。采用软起动器可大大减小上述事故发生。 16）软起动器在油田高压注水泵中的应用 油田常用的高压注水泵如3ZY-8/37型为卧式三缸柱塞泵，主要用于油田增压注水，输入介质为清水或油田污水，工作压力37MPa，电机为110KW鼠笼异步电机，过去常采用Y-△起动方式，起动转矩小，并有较大二次冲击电流，又是若负载较重已发生电机堵转，起动困难，同时瞬间损耗大，起动不平稳，造成极大冲击，易损坏设备。采用软起动后，起动转矩增大，起动电流平稳。 17）软起动器在带式输送机中的应用 带式输送机是运送粉块状物料的常用设备，广泛用于水泥、冶金、煤矿、选煤等行业，根据工艺要求有些带式输送机起动频繁，且经常重载起动，没有用软起动之前，起动时胶带颤动和共振，产生巨大破坏应力，电机声音大，胶带时常出现打滑及断带现象。使用软起动后，输送机起动时先低速逐渐张紧胶带，减小了胶带的机械冲击，延长了胶带的使用寿命，也消除了齿轮间隙造成的传动齿轮之间的撞击现象，减小了维修工作量。 18）软起动器在制冷机、压缩机中的应用 制冷机、压缩机是医药、食品、冷库、石化、啤酒等行业的常用设备，配套机组多，电机功率较大。如某石化公司低温乙烯储存装置中有380V235KW和210KW的压缩机各一台，供电负荷为一级负荷中特别重要负荷，除双电源供电外还需另设柴油发电机组，采用软起动方案大大降低了发电机容量，节省设备及机房投资近100万元。 19）软起动器在天然气压缩机中的应用 适应社会发展的需要，我晟欣电气还推广了天然气压缩机软起动控制系统，目前已得到广泛应用。系统主要由132KW天然气压缩机、SFR系列软起动器、一用一备冷却水泵、加热器等组成，采用PLC控制，自动实现温度、压力、等参数的监控。 20）软起动器在液压泵站设备上的应用 软起动器在液压泵站设备上应用也有文献报道，国内某液压泵站有4台110KW液压电机，要求三用一备，采用一台3RW22软起动器轮流起动电机，为提高方案的可靠性，后又增加一台被用软起动器。 21）软起动器在混凝土泵中的应用 随着城市化建设的快速发展，高层建筑日益增多，施工机械也日趋高校和大型化，如大方量的电动混凝土泵电机功率已达到或超过10KW以上，受电网电压波动的影响传统的降压起动方法极易造成电机堵转，在建筑施工现场往往启动困难。 22）软起动器在离心机上的应用 在制药、化工、粮食深加工、水处理、铸造、焦化等行业是用各种类型的离心机。如齐化集团3万吨聚氯乙烯扩产工程中安装了1台LW520X1247-N型90KW卧式螺杆沉降离心机，属重载设备，直接起动时起动电流达到2000A，需较大变压器容量，后采用晟欣电气SFR系列软启动器，起动时间约40秒。 23）软起动器在烧结厂圆筒混合机上的应用 随着钢铁产能的不断提高，目前烧结厂配套混料系统圆筒混料机功率一般都在100KW以上。如莱钢烧结厂一次圆筒混料机功率为110KW，二次圆筒混料机功率为155KW，原采用直接起动方式，由于混料机筒内经常有料，电机带料重载起动时电流很大，常引起过流跳闸故障，后采用晟欣电气SFR系04列智能型软起动器，不仅实现软起动和软停车，还极大提高了控制系统的性能。 24）软起动器在高压射水除锈机、切割机上的应用 高压水射流技术在材料切割和金属除锈领域被国内外相关企业采用，原理是用高压水泵将50400MPa高压水通过喷嘴喷出形成一股超音速水射流，使水获得巨大动能，来切割材料或进行金属除锈。为减小设备高压水泵电机起动时对电网和管路的冲击，中铁宝桥公司在该设备上采用软起动，实现机组的软起动和软停车。 25）软起动器在搅拌机上的应用 医药、化纤、化工、建材、水处理等行业应用较多，且功率较大，为减小起动时的电流、机械冲击，可是用软起动器。如唐山三有化纤公司在粘胶短纤生产中使用软起动器驱动浸渍筒搅拌，酸站车间的S桶盐浆搅拌。化学制药厂有大量发酵罐搅拌其实用软起动不仅降低电气、机械冲击，还可有很大节电潜力。 26）软起动器在水箱拉丝机中的应用 目前国内金属制品行业水箱拉丝机的电机拖动系统一般不需调速即能满足工艺要求，生产工艺要求水箱拉丝机要带载起动，起动平稳，对机械无冲击，最好要有一个低速运行段便于人工穿线，因此采用软起动器较好满足上述工艺要求，湘钢钢丝绳公司在其水箱拉丝机中采用软起动器收到较好是用效果。 27）软起动器在船舶机械设备拖动中的应用 传统船舶电力驱动型式基本分为调速和不调速两大类，一般对于舱室机械采用不调速驱动，普遍以笼型电机直接或降压驱动。随着船舶大型化及特种机械多样化的出现，电机功率在逐步增大，因电网容量因素，对电机的起动方式要求更高，有文献报道软起动器已在国内船舶上的355KW压载泵，280KW高压冲水泵，160KW空压机，200KW首侧推等设备上使用，曾有一艘船的315KW高压冲水泵采用自耦变压器降压起动，为限制起动电流在1.6倍从而采用了5级切换。 28）软起动器在铸造厂混砂机、吸丸风机等设备中的应用 某铸造车间混砂机电机功率为22KW，原采用磁力起动器、Y-△降压起动，交流接触器等低压电器损坏频繁，改用软起动器后，大大减少了机械及电气故障。某混凝土大型设备装配厂在其喷丸打砂车间的4台75KW吸丸风机上采用一拖四分时软起动控制方案。 2 软起动器控制电机主回路设计 软起动器控制电机主回路如图1示，主要电器元件有快速熔断器（1FU），自动断路开关（1QL），软起动器（1SS），旁路接触器（1KM），热继电器（1KH）等。 快速熔断器（1FU）主要是用来保护可控硅模块过载及短路的情况下能快速切断故障电流，其容量按58倍软起动器额定电流选择。一般国外品牌的软起动器要求或建议使用快速熔断器，而部分国产软起动器不建议使用快速熔断器，具体设计时尽量按产品说明书要求。使用快速熔断器会使电气回路接线复杂化，同时很多单位使用STR系列软启动器的经验表明不用快速熔断器影响不大。 自动空气断路器（1QL）起常规的配电隔离、短路、过流、过载等保护作用，其容量一般按软起动器额定电流的1.52倍选择。 软起动器（1SS）按电机额定功率进行选择，晟欣公司所生产的软启动器一般不用进行功率放大，但有些品牌在拖动大惯量负载或重载设备时要求放大一档选型，具体在选型时应向生产厂家咨询。 旁路接触器（1KM）用以在软起动器起动结束后旁路可控硅通电回路使用。旁路接触器的通断一般由软起动器控制接口自动控制，旁路接触器通断时触点承受的电流冲击较小，所以旁路接触器电气寿命很长，其容量按电机额定电流选择，无需考虑放大容量。大多数国外品牌软起动器允许不用旁路接触器，但这会给控制系统散热带来问题，同时也造成了额外的能量消耗（约为35），因为软起动主电路元器件晶闸管存在约0.7V的导通压降。 热继电器（1KH）用于电机过载保护，目前大多数品牌软起动器均具有在线电机过载保护功能（即使旁路运行仍对电机进行保护），所以不用热继电器。但是也有些产品（或某系列）无过载保护功能，必经用热继电器。另外对1台软起动器循环拖动多台电机的情况每台电机回路也应增加热继电器进行保护，热继电器的选用按常规选型。 在对谐波有特殊要求的场合，一般可在软起动器进线侧主回路中串接专用交流电抗器或滤波器（图1省略）。 还有我晟欣电气公司生产了内置旁路接触器的软起动器，一般为小容量产品，陕西晟欣电气的SFR系列产品功率范围为7.5 KW 75KW 。该类产品特点是非常方便安装接线，并可在一个柜体内安装多个电机软起动回路，大大节省安装空间，节省设备占地面积。 3 软起动器应用中若干问题探讨 3.1选择直接起动与软起动的原则 直接起动即全压起动，起动方法简单，但交流异步电机的起动电流大，一般为电机额定电流的47倍，国产电机实际值常为710倍甚至更大，过大的起动电流导致线路产生较大的压降，影响电网上其它设备的正常运行，国标要求是直接起动的起动电流在电网中引起的电压降不超过电网额定电压的10（频繁起动）或15（不频繁起动）就允许直接起动。在工程项目中直接起动方法按下面经验公式核实 KI起动电流信数； IQ电动机的定子起动电流（A）； Ie电动机的定子额定电流（A）； Pe电动机的额定功率（KW）； PN电源的总容量（KVA）。 传统的观点认为如果满足直接起动条件，就尽量采用直接起动，但是在实际工程中还应综合考虑负载场合等因素。如对中大容量电机的传动系统，直接起动时很大的突跳转矩冲击使轴承、齿轮磨损加重甚至损坏，减速箱故障率高，皮带磨损加重甚至经常拉断，同时过大的机械冲击大大降低机械设备的寿命，很大的冲击电流导致电机绕组绝缘老化，电器设备寿命下降，设备维护率高，从而严重影响生产。 而传统的降压起动方式如星三角降压起动、自耦降压起动、定子串电抗（电阻）降压起动及磁控降压起动等虽然都能降低起动电流，但仍都存在很大的2次起动冲击电流（有时高达6Ie以上），不能根本解决直接起动存在的问题。 所以一般地工业生产中55KW90KW以上的电机在经济条件允许的情况下尽量采用软起动方式，长远地考虑采用软起动带来的综合经济效益是难以量化的。 3.2一拖一控制方案与一拖多控制方案 一般情况下应采用一台软起动器拖动一台电机的方案（一拖一控制方案），尤其对负载等级要求较高的场合如锅炉风机、消防水泵、连续性生产的设备等，这种方案的电气主回路及控制回路接线非常简单，同时大多品牌的软起动器具有过流、缺相、过载等多种保护功能，无须另配电机综合保护器，并可对电机实施在线保护，充分发挥软起动的软起、软停及综合保护功能。 对有些使用场合，如负载等级要求一般，负载允许短时间停机，一般性民用负载，非连续性生产的一般负载等，为节省设备投资可采用一台软起动器循环拖动多台电机负载的方案。理论上一台软起动器可以循环拖动任意台电机，实际生产中采用一台软起动器拖动两台、三台电机负载的情况为多。 一台软起动器拖动四台电机电气主回路图，可控制四台电机分时先后起动，在任一台电机起动完成后，软起动器处于待命状态，此时方可允许起动下一台电机，在这种方式下，软起动器的软停功能一般不能使用，同时每台电机回路必须另设电机过载保护元件。相比一拖一的控制方案，其电气主回路和控制回路的电器分离元件较多，接线复杂，不能充分利用软起动器的综合保护功能。 同时随着软起动器采购成本费用的降低，一拖多的方案总的成本费用并不比一拖一的成本费用少多少。 3.3软起动器节能的分析 设备在欠负载情况下，电机铜损、铁损比例增加，功率因数下降，电机有效用电率降低，在轻载时如果降低输入电压、减小电机主磁通，电机的铁心损耗及磁化电流将减小，从而电机的效率、功率因数将得到提高，这就是软起动器节能运行功能的基本原理。 具有节能功能的软起动器可对电机电流、功率因数进行监视，控制电动机的端电压变化，使其在欠载或空载的情况下调整电动机上的电压，使其产生相应的转矩，从而达到节能的目的。 显然这种情况下软起动器不能使用旁路接触器，前面已分析过，软起动自身损耗产生热量，控制柜要考虑散热问题，同时软起动的高次谐波将连续干扰线路。 软起动的节电效果要视负载运行情况 低负荷率（＜40）， 低功率因数（＜0.4）时， 有明显节能效果 中等负荷（5060），中功率因数（0.50.6）时，节能效果较好 中等负荷（5060），高功率因数（＞0.8）时， 节能有挑战性效果 高负荷率（＞70）， 高功率因数（＞0.8）时， 几乎没有节能效果 实际应用中对软起动的节能效果争议较大，例如云南锡业集团使用电动机经济运行分析仪对其下属的大屯选矿厂部分棒磨即使用软起动器的节能效果进行了比对监测，结果表明节能效果不到2。当然，真正有节电潜力的应首先考虑采用变频器。 3.4一用一备方案与一拖二方案的区别 一用一备控制方案应该是一台电机负载运行、一台电机负载备用，常常在二次控制线路上两台电机负载可互为备用，当运行的电机负载故障停机时，则备用电机负载自动投入运行。采用软起动时应有两个独立的软起动控制回路，图3为典型的一用一备软起动控制主回路示意图。一般消防水泵应采用此方案。 一拖二方案可以细分两类一种是分时循环拖动方案；一种是选择拖动方案。分时循环拖动方案即采用一台软起动器分时先后拖动两台电机负载，在任意台电机负载起动完成后，软起动器处于待命状态，此时方可起动下一台电机，图4是该方案主回路示意图。该方案适用于负载等级要求一般，且两台电机负载可同时运行的情况。 选择拖动方案即采用一台软起动器选择拖动两台电机负载中任意一台电机负载工作的方案，起动电机前通过二次控制回路选择开关或自控PLC等选择所要起动的电机负载。该方案主回路示意如图5，由于STRA、STRB均具有电机过载保护功能，主回路中无需加过载保护器件。该方案适用于负载等级要求不重要的场合，且只允许一台电机负载运行，一台电机负载备用。 3.5 软起动器的谐波问题 软起动器采用晶闸管相控调压方式，不可避免地产生高次谐波，谐波的大小与负载的阻抗、电机的转矩、负载的大小、触发角的大小都有关系。谐波不仅会引起转矩波动，而且会对电机的绝缘产生不利影响。 由于一般软起动器采用旁路接触器运行方式，相对变频器其谐波影响较小。从实际应用尚无对电机非常危害的报道。相反由于软起动器具有软起动、缺相保护、过载保护等电机综合保护的功能，电机损坏的几率大大降低。