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平稳地启停电机

作者:Frank J. Bartos,CONTROL ENGINEERING 责任编辑2006.05.19阅读 7274

  固态软启动器是降压器件中的最新产品,在电机运行的“起飞”和“降落”两个关键的阶段提供电流和转矩控制。而且,它们一般都具有保护和诊断功能。
  交流感应电机不能在满额输入电压下启动(或停止),其合理理由包括:极高的堵转电流以及高达满载转矩230%的转矩。固态降压(SSRV)软启动器的作用就是减弱电机的这种超高涌流以及因此对关联设备或系统组件产生的机械应力所造成的破坏性后果。
  许多新型软启动器并不需要一直运行。集成的旁路接触器在电机达到正常运行速度之后启用www.cechina.cn,将电机连到线路上,这时启动器就可以关闭了。由于使用了固态控制做逻辑引擎,软启动器的保护和诊断作用也在加强。但是,可控硅整流器(SCR)仍然是主要的供电部件。
  ABB公司看到了软控制器更广泛的功能,着重将其用作电机保护中继器件。ABB低压产品与系统的产品经理Paul Terry表示:“我们期望,软控制器的作用将不仅仅是对感应电机实现软启动或软停机。”为说明“高级”软启动器将根据输入的电机电流、电压和温度信号,提供保护功能,Terry列举
了超载/欠载条件下的相位失衡、相位反转、瞬间跳闸作为例子。在ABB的PST系列器件中,使用了用户编程的定时阈值及更准确的电机传感器来限制令人讨厌的脱扣。
  Schneider Electric北美运营部的电机控制业务总监Charles Forsgard指出控制工程网版权所有,SSRV器件最初就有简单的电压斜坡设计,提供“更软”的机械启动,减小电机的涌流,但是其效果取决于被驱动的负载特性。Forsgard说:“如果电机有一点负载,那么就可能完全没有‘软启动’效果。”

Sirius 3RW40软启动器
图1:Siemens新发布的Sirius 3RW40软启动器标称为75-300 hp(460伏),
采用了两相“极性平衡”控制(上半部显示的两种型号)。更大的3RW44
型号(下半部显示)在460伏条件下提供的闭环转矩控制范围是15-950 hp。

  新的方法着重于转矩斜坡方案,而不是电压斜坡。它依赖于新一代控制算法,能够判断功率和功率因子。利用有关电机电压和电流的信息,软启动器可以推出实际的定子功率、定子损耗,从而得到供给转子的实际功率。Forsgard继续指出:“转子的功率被用来计算实际的电机转矩,只要电机负载没有超出电流限制的设定值,SSRV启动器就继续跟踪转矩斜坡。
  在转矩斜坡方案中,根据操作员在“转矩参考/斜坡”模块输入的电机标称转矩、初始转矩、转矩上限等数值,加上转矩斜坡时间,转矩控制器可以计算得到期望的电机转矩。Fosgard解释道:“接着,根据电机的实际转矩与期望值的关系,用控制器控制可控硅的击发。重点在于,电机转矩不再严格依赖于电机的电压或电机的速度-转矩特性www.cechina.cn,而是更多地由所设计的斜坡决定。
  极性平衡控制工程网版权所有,更小的器件
  Siemens Energy and Automation公司的RVSS启动器产品经理Steve Koch表示,该公司的SSRV软启动器技术的最新特点是名为“极性平衡”的专利控制技术。通过均匀的电机启动特性(速度、转矩和电流),两相控制能保证平稳安静的启动,从而避免了使用直流部件。
  他解释道,受控的两个相位重叠产生的电流将流入第三个未受控的相位,导致三个相位的电流在电机的启动过程中出现不对称的分布。此外,两个受控相位中的功率半导体开关产生直流分量,在启动电压低于50%时将引发有害的电机噪音。据称,极性平衡能消除这些启动过程中的不良效应。(出于经济角度考虑,两相控制在软启动器中得到普遍应用。)
  Koch说:“启动过程的声学质量几乎达到了三相受控启动的质量,这是通过持续地动态调整或平衡电机启动过程中不同极性的电流半波而实现的。”
  Baldor Electric公司的器件产品经理Jeff Lovelace提到,最新进展是在功率输出保持不变的情况下更紧凑的软启动器封装,这归因于大幅度减小的SCR尺寸。他还提到,由于更广泛地使用低成本的微处理器和键盘编程,而不是电位计来配置软启动器,控制逻辑变得更快。Lovelace是这样说的:“由于微处理器是内置的,我们可以在运行负载较小时通过调节控制输出,改善功率因子。”他将其看成是一种避免电机磁通过高的“优化”手段。
  Danfoss北美运动控制的产品专家Douglas Yates提到了新式的低热膨胀(LTE)技术CONTROL ENGINEERING China版权所有,通过使用新的材料,从根本上消除在传统的电源继电器中常见的电源芯片技术所遇到的热膨胀效应(















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