软起动器介绍.doc

软启动器的原理、常见故障机排除方法

1.1 软起动器功能、性能概述
软起动器是继自耦减压起动器、星-角减压起动器等之后，采用电子半导体器件（晶闸管）和单片机控制的智能化程度较高的一种新型电机起动装置，而且工作性能优于上述减压起动器。
软起器本质上仍属于减压起动装置，但是减压范围更宽，且可以调整。星-三角减压起动器，起动电压为三相220V，运行电压为三相380V，电机只能在此两个电压点上运行，为有级减压起动模式。而软起动器，起动初始电压可以调整为任意电压值，如60V，然后由60V线性上升至380V，电机的起动过程更为柔和，是一种电机电压平滑上升的无级减压起动模式，减缓了起动时造成的机械和电气冲击，能将起动电流限制在电机额定电流的4倍以内。
软起动器，不但可以使电机“柔性”起动，而且可据需要“柔性”停止，如用于供水控制时，可有效消除“水锤效应”，对管网起到保护作用，这是除变频器以外的起动器，所无法做到的。软起动器通常有较好的人机交互界面，可以对运行参数进行设置，并显示工作状态。可以设置多种起动模式和停止模式，对起动时间、软停时间进行设置；有完善的保护功能，可灵活设置相关保护参数；有的机器具有先进的RS485等通讯功能，允许多种（模拟量和数字量）控制信号输入，和有多种控制信号（模拟量和数字量）输出，控制功能强大，便于构成自动化控制系统；工作状态的实时监控，有工作电流、故障信号报警等功能。
运用串接于电源与被控电机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，电机运行于全电压和接近或达到全速运行后，经一定延时控制，使旁路接触器闭合，软起动器的输出停止，改由接触器为电机供电。软起动过程结束。软起动一般情况下只负责对电机起动，为短时工作制设备。部分软起动器将调压节电器（见第几章的内容）的控制功能融汇进来，形成一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，成为连续工作制设备。
软起动器实质上是一种三相交流调压设备，主电路采用晶闸管，在起动过程中，控制晶闸管的导通角，使三相输出电压按预设起动曲线上升，电机起动转矩与转速逐渐增加，一般有下面几种起动方式：
1）斜坡升压软起动。这种起动方式最简单，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。用户可以先设置一个初始转矩（电压），在加速斜坡时间内，电动机的端电压均匀上升至全电压，然后由延时控制，旁路接触器闭合，电机起动过程结束，进入运行阶段。该起动方式，适用空载或轻载起动。

图1 常用斜坡升压软起动曲线
（2）斜坡恒流软起动。这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定值I1后保持恒定，在此过程中电机逐渐加速至达到额定转速时，旁路接触器闭合，电机电流迅速下降至额定电流Ie以内，起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。

图2 恒流软起动曲线图
   （3）脉冲（突调）冲击起动。在起动开始阶段，提供一个短时的较大转矩，满足在起动时需要一个较高起动转矩的负载，以克服负载的静摩擦力，然后再进入电压斜坡（或恒流）
起动模式。此种起动方式适用于带较重负载起动或负载静摩擦力较大的场合。

图3 脉冲（突调）冲击起动曲线图
另外，尚有电流斜坡起动模式、电流、电压双闭环起动模式、双斜坡起动模式等，个体应用时，要根据负载特性进行正确调整，达到减小起动电流、缩短起动时间、顺利起动电机的目的。
软起动器的停车方式，也有如下几种：
1）自由停车。在这种停机模式下，软起动器接到停止命令后即断开旁路接触器并禁止晶闸管的调压输出，电机依负载惯性逐渐停车。适用于对停车时间和停车距离无要求的负载设备。
2）软停车。在这种停机模式下，电动机的供电由旁路接触器切换到晶闸管调压输出，输出电压由全压逐渐减小，使电机转速平稳降低，直至停止。适用于对停车时间有要求和柔性停机要求的泵类负载等场合。曲线例图见图4

图4 软起器的停机模式之一
3）直流制动停机，又称为精确停车控制，一般软起动器不具备此种功能。软起动器接到停机信号后，由旁路接触器切换为晶闸管供电，由晶闸管主电路向电机输入（可控直流电流，从而加快制动，制动时间可调，用于对停车时间和停车距离有要求的工作场合，在一定程度上代替了反接制动停车。

图5 软起器的停机模式之二
以上起动过程中的起动模式、升速时间、降速时间，起动起始电压、制动起始/结束电压、制动时间等等，均可通过参数据实际需要进行调整。
1.2 软起动器的电路结构和一般性控制线路
1、软起动器的一般电路构成：

图6 软起器的电路构成
软起动器的主电路，一般也由六只正反向并联的单向晶闸管组成，在三相调压电路上并联有旁路接触器的三组主触点。旁路接触器一般均由用户外置，由控制线路控制其通断，部分中、小功率软起动器机型，也有装置内部自置旁路接触器的，外围控制线路也相对简化。
控制板是以单片机（或称CPU）为核心的由模拟及数字集成电路构成的控制电路，包括CPU的基本电路、同步信号电路、输入电压、输出电流检测电路、脉冲触发电路，控制端子（模拟、数字输入/输出控制信号）电路、和控制电源、操作显示面板电路等单元电路，往往排列于1~3块线路板上。其中控制电源电路，同步信号采样电路和脉冲触发电路，输入电压、输出电流检测的前级电路会安排于同一块线路板上，这块线路板又称为触发板；而其它电路和输入电压、输出电流检测的后级电路则安排于另一块线路板上，这块线路板又称为CPU主板。
2、软起动器的主电路形式：

图7 软起器的的主电路形式
软起器的主电路，一般采用3只正反向并联的晶闸管模块，构成三相交流调压的电路形式，晶闸管主电路输出可控交流起动电压，起动过程结束后，交流接触器KM闭合，电动机进入运行阶段，同时晶闸管主电路停止输出。在这里KM又称为旁路接触器。由TA1、TA2、TA3检测运行电流信号，输入控制电路，用于运行电流显示、过载报警、停机保护等。
兼作节能控制的软起动器，则省去旁路接触器，运行中晶闸管根据负载变化，自动调压运行，在维修电机转速不变和转矩满足要求的情况下，适度降低电机的端电压，达到降低电机损耗节能运行的目的。
1.2 软起动器常见故障及排除方法
1、在调试过程中出现起动报缺相故障，软起动器故障灯亮，电机没反应。出现故障的原因可能是：
a-起动方式采用带电方式时，操作顺序有误（正确操作顺序应为先送主电源，后送控制电源）。
b-电源缺相，软起动器保护动作（检查电源）
c-软起动器的输出端未接负载（输出端接上负载后软起动器才能正常工作）
2、用户在使用过程中出现起动完毕，旁路接触器不吸合现象。故障原因可能是：
a-在起动过程中，保护装置因整定偏小出现误动作。（将保护装置重新整定即可）
b-在调试时，软起动器的参数设置不合理。（主要针对的是55KW以下的软起动器，对软起动器的参数重新设置）
c-控制线路接触不良（检查控制线路）
3、用户在起动过程中，偶尔有出现跳空气开关的现象。故障原因有：
a-空气开关长延时的整定值过小或者是空气开关选型和电机不配。（空气开关的参数适量放大或者空气开关重新选型）
b-软起动器的起始电压参数设置过高或者起动时间过长。（根据负载情况将起始电压适当调小或者起动时间适当缩短。）
c-在起动过程中因电网电压波动比较大，易引起软起动器发出错误指令。出现提前旁路现象。（建议用户不要同时起动大功率的电机，）
d-起动时满负载起动（起动时尽量减轻负载）
4、用户在使用软起动器时出现显示屏无显示或者是出现乱码，软起动器不工作。故障原因可能是：
a-软起动器在使用过程中因外部元件所产生的震动使软起动器内部连线震松（打开软起动器的面盖将显示屏连线重新插紧即可）
b-软起动器控制板故障（和厂家联系更换控制板）
5、软起动器在起动时报故障，软起动器不工作，电机没有反应。故障原因可能为：
a-电机缺相（检查电机和外围电路）
b-软起动器内主元件可控硅短路（检查电机以及电网电压是否有异常。和厂家联系更换可控硅）
c-滤波板击穿短路（更换滤波板即可）
6、软起动器在起动负载时，出现起动超时现象。软起动器停止工作，电机自由停车。故障原因有：
a-参数设置不合理（重新整定参数，起始电压适当升高，时间适当加长）
b-起动时满负载起动，（起动时应尽量减轻负载）
7、在起动过程中，出现电流不稳定，电流过大。原因可能有：
a-电流表指示不准确或者与互感器不相匹配（更换新的电流表）
b-电网电压不稳定，波动比较大，引起软起动器误动作（和厂家联系更换控制板）
c-软起动器参数设置不合理。（重新整定参数）
8、软起动器出现重复起动。故障原因有：
a-在起动过程中外围保护元件动作，接触器不能吸合，导致软起动器出现重复起动（检查外围元件和线路）
9、在起动时出现过热故障灯亮,软起动器停止工作：
a-起动频繁，导致温度过高，引起软起动器过热保护动作。（软起动器的起动次数要控制在每小时不超过6次，特别是重负载一定要注意）
b-在起动过程中，保护元件动作，使接触器不能旁路，软起动器长时间工作，引起保护动作。（检查外围电路
c-负载过重起动时间过长引起过热保护。（起动时，尽可能的减轻负载）
d-软起动器的参数整定不合理。时间过长，起始电压过低。（将起始电压升高）
e-软起动器的散热风扇损坏，不能正常工作。（更换风扇）
10、可控硅损坏：
a-电机在起动时，过电流将软起动器击穿（检查软起动器功率是否与电机的功率相匹配，电机是否是带载起动）
b-软起动器的散热风扇损坏（更换风扇）
c-起动频繁，高温将可控硅损坏（控制起动次数）
d-滤波板损坏（更换损坏元件）
输入缺相：引起此故障的因素有很多，
1. 检查进线电源与电机进线是否有松脱;
2. 输出是否接有负载，负载与电机是否匹配：
3. 用万用表检测软启动器的模块或可控硅是否击穿，及他们的触发门极电阻是否符合正常情况下的要求(一般在20-30欧左右)
4. 内部的接线插座是否松脱。
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