浅议软启动器在矸石破碎机控制系统中的应用

李永新

摘 要：与传统的启动装置相比，软启动器因其具有的体积小、冲击量低、转矩可调等优点，更有利于电机设备软起、软停、及安全保护与系统节能等各种功能的实现。该文介绍了软启动器相较于传统变频器及降压启动装置的技术优势，并对其工作原理、启动方式、及功能特征作出了进一步的分析，提出了软启动器在矸石破碎机控制系统中的应用方法，并对其实践效果进行了总结。

关键词：软启动器 矸石破碎机 控制系统

中图分类号：TD44 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2013）02（c）-00-01

1 软启动器概述

软启动器具有软起、软停、安全保护与系统节能等诸多功能。该装置一般是由串接在电源与被控电机间的三相反并联闸管及其电控电路组成的，当其启动电机时，电压逐渐升高，在电动机加速至额定电压的过程中，软启动器始终以可控硅为基础，对电动机的电压进行控制，以确保启动过程安全、稳定地进行。软启动器在其功能和工作原理上都与变频器具有一定的相似之处，但与变频器不同的是，由于变频器主要作为调速器使用，因而其往往是通过不同的负载来改变电压和频率；而软启动器的频率是不变的，工作中，软启动器通过控制自身内部晶闸管的导通角，使被控电机输入电压从零开始以预设的函数关系逐渐上升，直至启动结束，赋予电机额定电压。

2 软启动器的工作原理分析

工作中，软启动器将电子设备及可控硅作为系统的应用基础，通过对晶闻管的导通角的调整，让晶闻管的导通角与时间形成一定的关系，从而实现电机设备的软启动。软启动装置的机械设备中，晶闸管的两侧设置有旁路接触器触头，一旦启动过程结束，电机设备开始正常运行，控制系统即闭合两侧旁路接触器的开关，使软启动器装置自动停止工作状态。软启动装置的启动主要包括斜坡升压方式、斜坡恒流方式、阶跃方式或脉冲冲击方式等几种类型。下面仅以本次研究中使用的斜坡恒流方式为例，对其进行一简要说明。斜坡恒流启动方式是指在启动过程中，通过电力环闭控制的引入，使电机的初始电流值从0上升到某一预先设定好的数值后，直至启动完成将不再变化。这种启动方式将大大提高电机启动的稳定性，电流的上升变化速率应根据电机负载而

确定。

3 在矸石破碎机控制系统中应用软启动器的实践研究

应用中，应首先以软启动器的电气原理为基础，根据电气设备的结构原理图及其运行特点进行分析和设计。如两台电机同时启动时，软启动器无法实现对二者的同时控制，因而需要采用接触器等装置对控制进行辅助。控制系统通常是由软启动器、继电器、接触器、熔断器等装置构成的，而软启动器的具体型号的选择则应以电动机的功率作为依据。一旦系统的电气设计完成，技术人员即应开始对系统的合理性进行检验，首先应在空载状态下进行操作和检测，确定其符合设计要求后，再针对负载状态下的电路及电流情况进行检测，从而以精确的测算和分析确保系统设计的可

行性。

本次技术改造中原有的矸石破碎机的电机情况如下：额定功率为110 kW、额定电流210 A、额定电压为交流380 V。由于该设备改造前采用全压直接启动的方式，因此在30 s的启动时间里，往往出现电机电流高达2000 A以上的现象，并已达到量程显示的最大值。在实际操作中，两台矸石破碎机在一个班次内的正常启停次数≥2次，而其启停寿命仅不足500次，且对其他相关电网设备及开关元件等存在着巨大的冲击。通过对软启动器启动方式的分析和比较，决定采用施耐德的ATS480晶闸管软启动器对两台矸石破碎机进行改造。该型号的软启动器具有限流启动和自身保护功能。本次改造是将原来电源开关的控制回路移到软启动器上，并取消远方控制，使其只作为电动机的电源总开关。其电路图如下图1所示。

图1 软启动控制系统电路图

该装置采用了斜坡恒流的启动方式，即电流达到预设值后保持恒定，同时通过微电脑的控制使输出电压持续增加以实现电机的加速，直至其达到额定状态。此时，接触器闭合，软启动器自动退出运行，直到停车时再次开启。其电压-电流特性曲线如下图2所示。接收到停车指令时，电动机的端子电压从额定电压缓慢下降，在电压下降瞬间电动机将产生一个小的电流冲击，其后电动机电流会随电压的下降而下降，直至停车。

图2 电压-电流特性曲线图

改造后的矸石破碎机运行正常，能满足生产现场要求，且明显降低了电机启动电流和对电网的冲击。在实现电机平稳启动和提高供电可靠性的同时，软启动器也使相关设备的使用寿命显著延长，并减少了开启与停车过程中事故的发生几率。

4 结语

综上所述，作为一种新型电机控制装置，软启动器具有传统启动装置无法代替的技术优势和先进功能。在将其应用于矸石破碎机控制系统的实践研究中我们发现，基于软启动器技术的改造成功实现了电机的可靠供电和设备的安全运行，在延长设备使用寿命的同时提高了其运行的效率，对矸石破碎作业系统中电气控制自动化水平的提升具有重要的推进作用。

参考文献

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