1、引言
    長期以來，各種各樣的軟啟動技術(shù)不斷出現(xiàn)，就三相交流異步電動機(jī)降壓啟動來說，從傳統(tǒng)的串電阻、電抗器、自藕變壓器啟動等發(fā)展到智能軟啟動、熱變電阻、液體變阻以及變頻變壓等各種現(xiàn)代的軟啟動，可以說是百花開放，并且已經(jīng)在多個領(lǐng)域內(nèi)廣泛應(yīng)用。將智能軟啟動器應(yīng)用于我廠破碎機(jī)中，取代原電機(jī)主回路加自藕變壓器降壓啟動，可實現(xiàn)破碎機(jī)平滑啟動，減小沖擊電流，避免沖擊電網(wǎng)。同時，智能軟啟動器具有的缺相、逆相、過載、堵轉(zhuǎn)、啟動過流、電機(jī)溫度保護(hù)等更適合于破碎機(jī)使用。
2、自藕變壓器啟動的缺點
    由于其電動機(jī)的啟動電流仍然較大，達(dá)到額定電流的4-6倍，所以多數(shù)情況下，不能完全滿足要求，傳統(tǒng)的降壓啟動雖然可以人為地滿足啟動電流的要求，然而它們又存在著以下缺點：屬于有級啟動、啟動特性不理想、切除時造成二次沖擊電流無法解決、裝置復(fù)雜、不能頻繁啟動等。所以，應(yīng)用現(xiàn)代的智能軟啟動技術(shù)就勢在必行，智能軟啟動器作為現(xiàn)代啟動技術(shù)的應(yīng)用之一，同液態(tài)變阻軟啟動、熱變電阻軟啟動以及變頻變壓軟啟動相比較，在目前情況下，更適合破碎機(jī)使用。
3、智能軟啟動器
3.1智能軟啟動器的概念
    智能軟啟動器是以技術(shù)成熱的傳統(tǒng)的電力電子器件一晶閘管為開關(guān)元件，結(jié)合現(xiàn)代微電腦技術(shù)發(fā)展而成的現(xiàn)代電機(jī)啟動技術(shù)，是一種集電機(jī)軟啟動、軟停車和多種保護(hù)功能于一體的新型電機(jī)控制裝置，它最早出現(xiàn)在美國，在國外稱為SoftStarter，隨著其智能化程度不斷提高，在國內(nèi)常稱為智能軟啟動器。    3.2 PST250智能軟啟動器的主要功能特點
    (1)控制電動機(jī)平滑啟動，減小沖擊電流，避免沖擊電網(wǎng)：(2)啟動電流可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整，減小啟動損耗，以最小電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)矩：(3)啟動電壓可調(diào)，保證電機(jī)啟動的最小啟動轉(zhuǎn)矩，避免電動機(jī)過熱和能源浪費：(4)啟動時間可調(diào)，在設(shè)定的范圍內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，避免轉(zhuǎn)速沖擊；可頻繁啟動。(5)自由停車和軟停車可選，軟停車時間可調(diào)。(6)具有缺相、逆相、過熱、啟動過程過流、過載的檢測及保護(hù)，過流過載值可調(diào)：(7)智能化設(shè)計，中文界面，可以與上位控制計算機(jī)接口（一般為RS232或RS485串行通迅接口）實現(xiàn)遠(yuǎn)程集中自動化控制。
3.3智能軟啟動器的工作原理
    智能軟啟動器主回路采用三對反并聯(lián)可控硅作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機(jī)定子之間（原理圖見圖1）。這種電路如三相全控橋式整流電路，利用可控硅的電子開關(guān)特性，通過控制其觸發(fā)導(dǎo)通角的人小來改變可控硅的開通程度，從而控制電動機(jī)的輸入電壓，達(dá)到控制加速轉(zhuǎn)矩和啟動電流的目的，實現(xiàn)電動機(jī)的軟啟動。
    由于電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩與加在定子端的電壓的平方成正比，而電動機(jī)電流與定子端的電壓成正比，因此，可以通過控制電動機(jī)的輸入電壓對加速轉(zhuǎn)矩和啟動電流進(jìn)行限制。
    啟動時，當(dāng)軟啟動器接到控制信號（啟動）時，由軟啟動裝置的微處理器根據(jù)設(shè)定進(jìn)行有關(guān)計算，確定可控硅的觸發(fā)信號，通過控制可控硅的導(dǎo)通角，使可控硅的輸出電壓逐漸增加，電動機(jī)逐漸加速，直到可控硅完全導(dǎo)通，電動機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時（即：加在電機(jī)上的電壓為額定電壓Ue%），啟動過程結(jié)束，由控制器發(fā)出信號，啟動外接中間繼電器，中間繼電器常開點閉合使旁路接觸器吸合，取代已完成任務(wù)的可控硅，可控硅暫停工作，由旁路接觸器為電動機(jī)正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓，以降低可控硅的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網(wǎng)避免了諧波污染。
    停機(jī)時，當(dāng)軟啟動控制器接收到停車指令時，（若原設(shè)定為自由停車方式），則先控制斷開旁路接觸器，然后逐漸改變可控硅的導(dǎo)通角，使旁路接觸器完成無弧切斷：如果電機(jī)的停機(jī)方式設(shè)定在軟停機(jī)方式，則控制可控硅的觸發(fā)脈沖，使可控硅的輸出電壓逐漸降低，轉(zhuǎn)速逐漸下降，完成設(shè)定的軟停機(jī)過程。
    3.4智能軟啟動器的啟動控制模式
    (1)斜坡電壓啟動控制模式
    如圖2．電機(jī)起動時，電壓迅速上升到初始電壓U,然后依設(shè)定啟動時間t逐漸上升直至電網(wǎng)額定電壓Ueo這種控制模式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，以調(diào)整可控硅導(dǎo)通角，使輸出電壓呈線性上升，其缺點是初始轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升對拖動系統(tǒng)不利，如果要增大初始轉(zhuǎn)矩，則必須增大初始電壓，不能限定啟動電流。
   (2)限流啟動控制模式
   如圖3．電機(jī)啟動的初始階段，輸入電壓從零迅速增加，啟動電流逐漸增加，直至輸出電流上升到設(shè)定的限流值Iq，然后保證輸出電流在不大于Iq情況下，電壓逐漸上升，電機(jī)加速，直至啟動完畢啟動過程中，電流上升變化的速率可以根據(jù)電動機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定，電流上升速率大，則啟動轉(zhuǎn)矩大，啟動時間短。該啟動方式是應(yīng)用最多的啟動方式，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類輕載啟動的負(fù)載。
    (3)轉(zhuǎn)矩啟動控制模式
    如圖4．電機(jī)啟動時，根據(jù)設(shè)定的程序，通過控制可控硅的觸發(fā)角，使啟動轉(zhuǎn)矩線性上升。優(yōu)點是啟動平滑，柔性好，對拖動系統(tǒng)有更好的保護(hù)，延長拖動系統(tǒng)的使用壽命，同時降低電機(jī)啟動時對電網(wǎng)的沖擊是最優(yōu)的重載啟動方式，它的缺點是啟動時間較長。
    4.PST250型智能軟啟動器用于破碎機(jī)時應(yīng)用設(shè)置
    (1) PST250型智能軟啟動器為用戶提供了9種應(yīng)用類型（離心泵、液壓泵、離心風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、皮帶輸送機(jī)、攪拌機(jī)、推進(jìn)器、破碎機(jī)），當(dāng)軟啟動器用于破碎機(jī)時，只需在“應(yīng)用設(shè)置”項中選擇“破碎機(jī)”，在設(shè)定電流選項中設(shè)定電流為額定電流，軟啟動器將自動辯識生成6組參數(shù)，即：升壓時間、降壓時間、初始電壓、結(jié)束電壓、級落電壓、限流倍數(shù)。如果需要更精確調(diào)節(jié)，這6組參數(shù)可單獨調(diào)節(jié)。
    (2)在“基本設(shè)置”項中將“旁路監(jiān)測”參數(shù)設(shè)為“是”；在“功能設(shè)置”項中，將“電機(jī)過載”保護(hù)設(shè)為“常規(guī)”；將“過載保護(hù)方式”設(shè)為“電機(jī)停止，手動復(fù)位”：激活“轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)保護(hù)”，堵轉(zhuǎn)跳閘時間軟啟動器已自動設(shè)定：激活“三相失衡保護(hù)”：激活“大電流保護(hù)”及“逆相保護(hù)”，并將處理方式全選擇為“電機(jī)停止，手動復(fù)位”。
    (3)在“報警”選項中，激活“大電流報警”、“電機(jī)欠載報警”、“電機(jī)過載報警”。
    (4)在“故障”選項中，根據(jù)工藝流程要求，將“缺相故障”、“旁路監(jiān)測故障”、“頻率故障”、“內(nèi)部過熱故障”、“可控硅( SCR)短路故障”處理方式選擇為“電機(jī)停止，手動復(fù)位”或“電機(jī)停止，自動復(fù)位，重新啟動”。
5．選型及使用中應(yīng)注意的問題
    5.1根據(jù)設(shè)備啟動和停車的需要選擇軟啟動器最優(yōu)的啟動模式和停車性能
    一般來說，對于泵、風(fēng)機(jī)類負(fù)載，可以選用任一種啟動模式，但對于皮帶機(jī)、刮板機(jī)、破碎機(jī)等易重載啟動的設(shè)備最好選用轉(zhuǎn)矩控制模式，而ABB公司的PST系列智能軟啟動器根據(jù)負(fù)載類型提供了9種可供用戶選擇的應(yīng)用類型。安裝完后，電機(jī)啟動前，只需選擇負(fù)載類型，大量的參數(shù)都由啟動器自動辯識、設(shè)定，我們僅需設(shè)置少量參數(shù)。
5.2根據(jù)使用場合選擇是否需要節(jié)能功能
    由于軟啟動器本質(zhì)上屬于“降壓啟動”，不具備無級調(diào)速和功率平衡的功能。一般來說如果負(fù)載率超過50%，則軟啟動器的節(jié)能效果就不明顯，相反，軟啟動器在節(jié)能運行狀態(tài)下，旁路接觸器不閉合，屬在線運行，可控硅需要不停的工作，降低使用壽命。另外對于不變荷載，即便負(fù)載率很低，也不適宜使用節(jié)能運行。結(jié)合破碎機(jī)，由于其負(fù)載率為70-80%，而且運行中負(fù)荷變化不大。因此，選型時，不需要考慮節(jié)能功能。
5.3根據(jù)使用場合的重要性選擇在線或非在線型
    近年來的軟啟動多數(shù)都屬于非在線型，但仍有部分軟啟動器屬于在線型，應(yīng)盡量選用非在線型（可外接旁路接觸器），以減少事故率，提高軟啟動器使用壽命。因此，破碎機(jī)就選用了可加裝旁路接觸器的非在線型。
5.4看保護(hù)是否齊全
    一方面看軟啟動器的保護(hù)是否齊全，另一方面應(yīng)注意現(xiàn)在軟啟動器的各項保護(hù)都僅在啟動過程中起作用，電動機(jī)一旦運行，保護(hù)功能將不起作用（正常工作，由旁路接觸器代替軟啟動器），所以需要另外增設(shè)保護(hù)器件。由于破碎機(jī)選用可加裝旁路接觸器的軟啟動器，所以，在旁路接觸器后串接熱繼電器，當(dāng)軟啟動器起動完成，切換到旁路運行時，還要依靠熱繼電器來實現(xiàn)保護(hù)功能。
5.5根據(jù)長遠(yuǎn)發(fā)展選擇通訊及遠(yuǎn)程控制功能
    選擇軟啟動要注意它是否帶微機(jī)接口，接口是否帶有通訊地址和程序，能否達(dá)到遠(yuǎn)程通訊控制功能等。
5.6軟啟動器必須有正確的接線方式
    錯誤的接線方式對軟啟動器有很大的危害性。有人設(shè)計時在軟啟動器前部加了一個接觸器，該接觸器又有一套控制回路。實際運行中，由于軟啟動器上部有接觸器，其主回路的通、斷是通過接觸器來實現(xiàn)的，勢必對軟啟動器內(nèi)部產(chǎn)生瞬間高壓。由于軟啟動器是由Interl芯片板構(gòu)成，內(nèi)部有SCR硅片，屬半導(dǎo)體元器件，其抗過電壓能力弱，瞬間高壓會造成內(nèi)部主板上的元器件損壞。同時，停機(jī)時，是靠軟啟動器前部的接觸器切斷電源，其內(nèi)部軟停車也沒有發(fā)揮其應(yīng)有的作用。故在設(shè)計使用時應(yīng)特別注意接線方式，不可隨意添加接觸器。
6、應(yīng)用效果
    破碎機(jī)改為智能軟啟動，通過幾個月的運行，表明該智能裝置可靠性高，性能完善，能滿足生產(chǎn)要求。主要體現(xiàn)在以下幾點：
    使用軟啟動器后，啟動電流明顯降低，減少了配電容量與增容投資
    軟啟動器實現(xiàn)平穩(wěn)啟動，對破碎機(jī)無沖擊，啟動過程電網(wǎng)電壓不受影響，提高了供電的可靠性。
    采用軟停車方式減少對機(jī)械的沖擊，延長了破碎機(jī)、電機(jī)及其相關(guān)設(shè)備的使用壽命。
    多種啟動模式及保護(hù)功能融于一體，降低了破碎機(jī)的故障率。
7、結(jié)束語
    智能軟啟動器作為交流電動機(jī)的現(xiàn)代啟動技術(shù)應(yīng)用之一，通過降低機(jī)械、電流的沖擊，最大限度地降低設(shè)備事故率、減少設(shè)備維護(hù)，同時又具備了遠(yuǎn)程控制及通訊功能，可實現(xiàn)集中控制、無人操作等。在供水、供熱、引送風(fēng)、電廠、鋼廣等領(lǐng)域已經(jīng)迅速普及和廣泛應(yīng)用。因此，我們工程技術(shù)人員在新建、改造項目中，設(shè)計選型時應(yīng)優(yōu)先考慮應(yīng)用現(xiàn)代的智能軟啟動技術(shù)，不斷提高我們企業(yè)的自動化水平。