电机软启动器在水泵上的应用

1、软启动器工作原理

软启动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的电机控制装置。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电流，而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数，如限流值、起动时间等。此外，它还具有对电机的保护功能，这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路。

软启动器起动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免了自由停车引起的转矩冲击。

2、软启动器的起动方式

起动方式分为：限流起动、斜坡电压起动、转矩控制起动、转矩加突跳控制起动、电压控制起动等。限流起动就是在电机起动时，限制其起动电流不超过某一设定值Is，然后保持输出电流Is直到电机起动过程完成。在起动过程时，电机的输出力矩随电压增加，在起动时提供一个初始的起动电压Us，这时输出电压从Us开始按一定的斜率上升斜率可调，电机不断加速。当输出电压达到额定电压Ue时，电机也基本达到额定转速。转矩控制起动用在重载起动，它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升。它的优点是起动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，它的目的是保护拖动系统，延长拖动系统的使用寿命。在起动开始阶段，让晶闸管在极短的时间内全导通后回落，再按原设定的值线性上升，进入恒流起动。转矩加突跳控制起动与转矩控制起动相仿也是用在重载起动，不同的是在起动的瞬间用突跳转矩克服电机静转矩，然后转矩平滑上升，缩短起动时间。电压控制起动是用在轻载起动的场合，在保证起动压降下发挥电动机的最大起动转矩，尽可能的缩短起动时间，是最优的轻载软起动方式。

3、软启动器水泵上的应用

对水泵类负荷来说，电动机全压起动时，水流会在很短的时间内达到全速，在遇到管路拐弯时，高速的水流冲击到管壁上，产生很大的冲击力，形成水锤效应，会破坏管道。如果水泵前面的管路比较长，当水泵电机突然停止时，高速的水流会冲击到水泵的叶轮上，产生很大的冲击力，会使叶轮变形或损坏。

河瑞厂3号、4号水泵房承担地下厂房的渗漏水排出任务。3号水泵房6台电机额定功率为110kW，额定电流202．2 A；4号水泵房3台电机额定功率为75 kW，额定电流140 A。水泵在运行中出现的问题有：1号水泵房的1号检修深井泵，由于停泵时的水锤过大，致使原铸铁的逆止阀爆裂，现在虽然更换成了缓闭逆止阀，缓解了水锤效应，但是水锤仍会把电机的制动止逆盘损坏。2号水泵房的2号低压泵，水锤效应使水泵的叶轮损坏。2008年6月河瑞厂对3号、4号水泵房12台水泵的控制系统进行了改造，将系统由以前的继电器控制PLC控制。水泵电机改造前为直接起动，现用ABB公司的PST软起动器起动。通过对软启动器各项参数的设置使电机获得较好的起动性能。升压时间：3s，起始电压：60％，限流倍数：4Ie。电机起动时，起动电压60％Ue，当起动电流达到4倍额定电流时，输出电压保持稳定，直到电流下降到限制值以下，升压过程才会继续，保证了起动电流始终小于4倍额定电流。

水泵停转时，水锤作用造成系统噪声大，振动大，常出现逆止阀断裂、水泵使用寿命过短甚至管路破裂等故障，在供水系统中最难解决的问题就是水泵停机时水锤造成的危害，软起动器优良的软停功能正好从根本上解决这一难题。通过对软启动器各项参数的设置使水泵获得较好的制动性能。降压时间：t2一 t1=3 s，结束电压：60％Ue。

软启动器在河瑞厂运行两年多，可靠性高，性能完善，能满足生产要求。使用软启动器后，启动电流明显降低，减少配电容量与增容投资。软启动器实现平稳启动，对水泵及管道无冲击，提高供电可靠性和排水可靠性。采用软停车方式减少对机械的冲击，防止水锤效应，延长水泵及其相关设备的使用寿命。多种启动模式及保护功能融于一体，防止事故的产生。起动时间稍长。