软起动在污水处理上的设计及应用

马艳阳，翟周科

（1.陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710300；2.中国重型机械研究院股份公司，陕西西安710032）

软起动在污水处理上的设计及应用

马艳阳1，翟周科2

（1.陕西国防工业职业技术学院，陕西西安710300；2.中国重型机械研究院股份公司，陕西西安710032）

软启动跟传统的直接启动、自耦降压启动相比，有很大的优点。对三种启动方式作了比较，介绍了软启动在污水处理上的应用，分析了软启动器在应用设计、现场调试中应注意的问题。

软启动；污水处理；应用设计；现场调试

在某污水处理厂，有三台排污电机，电机功率均为55 kW，AC380V，采用的是直接启动方式，在刚投入运行时电机起动正常，之后由于技术改进增添了一些设备，电源总容量有所增加，再启动这三台排污电机时就会出现总开关跳闸的现象。经分析技术改进后总开关的容量正常运行时也能满足要求，但因这三台排污泵的启动电流大，总造成总开关跳闸。针对这一问题，提出将这三台泵的启动方式改为软启动方式，设计了软启动器，并现场调试，有效地解决这一问题。

1 几种起动方式比较

当前非调速电机的启动方式一般分为：直接启动、降压启动和软启动三种方式。

直接启动，即所谓的全电压启动，起动电流一般会达到电动机额定电流的4~7倍，对用电设备和电网会造成很大的冲击，一般小功率的电机（15kW以下）采用直接启动方式[3]。

降压启动，对于大、中型功率的电机（45kW以下），当其容量超过供电变压器容量的25%时，采用降压启动方式[4]。降压启动分为星-三角启动和自耦变压器降压启动两种形式，启动电流相对比较低，但也存在冲击电流，对用电设备和电网会造成一定的危害。

这两种启动方式起动电流都比较大，导致供电电网电压压降过大，干扰同一供电电网上的其他设备，对前端变压器容量要求大。

软启动器使用相角控制技术控制晶闸管，能有效克服直接启动和降压启动的缺点，可以实现平缓起动，对电网及用电设备的冲击相对较小。

2 软启动器的设计

针对本项目设计软启动器时，主要要注意的是软启动器的启动方式的选择、停车方式的选择和电路设计时本地启动及远程启动两种方式的切换。

2.1 启动方式选择

软启动器由三组反并联的晶闸管串联而成（如图1所示），通过控制其触发角的大小来改变电动机输入电压，控制电动机的启动转速。软启动器一般的启动方式有限流启动和电压斜坡启动两种方式。

图1 晶闸管反并联图

采用限流启动方式启动电动机时，输出电压逐步升高，使电动机逐渐加速，电机输出电流最大达到电流限幅值，当电动机转速加速到额定转速时，其输出电流迅速下降到电机额定电流Ie，完成整个启动过程。电流限幅值的大小可以根据实际负载的情况进行设定，设定范围一般为电机额定电流Ie的0.2~4倍[2]。采用限流启动时，启动时间和限流倍数大小有关，限流倍数越小，启动时间越长，反之则越短。一般在对启动电流有严格要求的场合，特别是电网容量偏小，要限制启动容量时用限流启动模式，一般设定在2.5～3倍之间，设定太小也会造成不能正常启动。

电压斜坡启动模式，当启动电动机时，软启动器的输出电压立刻达到初始电压值，然后按所设定的斜波逐渐上升，电动机随着电压的上升逐步加速，当电压达到电机额定电压Ue时，电机转速达到额定转速，整个启动过程完成。可根据负载情况设定初始电压和启动时间，初始电压的设定范围为0～380 V，启动的斜波时间设定范围为1～200 s.电机初始电压设定的越大，启动转矩就越大，但是启动瞬间的冲击也就越大。启动时间的长短只与设定的启动时间值及负载的轻重有关，和限流倍数无关。大惯性负载或对启动电流要求不严，而对启动平稳性要求较高的场合适用选择电压斜坡启动模式，这种启动方式，可大大降低启动冲击力。

针对本项目情况选择限流起动方式。

2.2 软启动停车方式选择

软启动器的停机控制模式有自由停机及软停机两种方式，可以根据负载的大小及工况进行选择。

自由停机：当软启动器接收到PLC或外部端子发的停机指令后，首先断开旁路接触器，封锁主回路晶闸管的输出，电机根据负载的惯性逐步停机。

软停机：当选择软停车时，软启动器接收到PLC或外部端子发的停机指令后，电动机的供电由旁路接触器转换到主回路晶闸管，输出电压按设定的时间逐步降低，直到电动机停止运行。停车时间可根据负载要求进行设定，设定范围一般为1～100 s.

本项目选择软停机方式。

2.3 软启动电路设计

本次软启选用西普的STR055B数字式交流电动机软启动器，工作模式设计有本地和远程选择由旋钮SA1来选择，本地时通过按按钮SB1启动电机，SB2停止电机，远程时通过PLC控制电机的启停。电路如图2所示。

图2 软起动电路设计图

3 软启动的调试

3.1 启动前应注意的问题

首先在电机接入软启动器之前要检查电机的绝缘电阻，因为软启动器主回路元件为晶闸管，电机和软启动器相连后用高压兆欧表测量电机的绝缘电阻，将会损坏软启动器的晶闸管。

其次，用手动盘车的方法检查电机和机械设备能否正常灵活转动，同时检查电机与设备之间的连轴器是否正确安装，若电机和机械设备发生堵转或转动不灵活的情况，绝对不能用软启动器启动电机。

然后检查软启动器与电机之间的接线是否正确，若正确无误，即可启动。

3.2 参数设置

首先核对电动机和软启动器的额定电压、额定电流、功率以及电机的极对数等参数是否匹配。然后设置参数，如表1所示。

表1 软启动器参数设置[1]

3.3 带电机试运转

根据以上电路及参数设置，先进行本地方式的运转，调整电机启动时间及启动方式，以达到机械设备的要求。一般情况启动时间的选择为软启动器负载越大，启动时间越长。启动初始电压不要设定得过大，只要初始转矩能够满足负载启动即可。

本地方式的运转良好，达到机械设备的要求后，切换到远程模式，用中控PLC运行，至此软启动器就调试完毕。

4 结束语

通过应用软启动有效解决了非调速电机启动时总开关跳闸的这一问题，在今后非调速电机的启动方式选择上提供了一定的参考。

参考文献：

[1]西安西普电力电子有限公司，STR数字式交流电动机软起动器使用说明书V5.3[M].西安：西安西电出版社，2014：13.

[2]徐以荣，冷增祥.电力电子技术基础[M].南京：东南大学出版社，2000：68.

[3]孙志平.电动机软启动技术综述[J].吉林：吉林化工学院学报，2009（03）：70.

[4]柳青.异步电动机的软启动与软制动技术[J].湖南工业职业技术学院学报，2002（02）：12.

Design and Application of Soft Starter in Wastewater Treatment

MA Yan-yang1，ZHAI Zhou-ke2
（1.Shaanxi Institute of Technology，Xi’an Shaanxi 710300，China；2.China National Heavy Machinery Research Institute Co.，Ltd.，Xi’an Shaanxi 710032，China）

Soft start with traditional direct start，auto start，there are great advantages.This paper compares three methods for starting，the soft start used in sewage treatment，analysis of the application of soft starter in the design，should pay attention to in the field debugging problems.

soft start；wastewater treatment；application design；field debugging

TM573

：A

：1672-545X（2017）01-0132-03

2016-10-19

马艳阳（1979-），女，陕西华县人，副教授，研究生，主要从事电子技术及自动化方面的教学与研究工作。