DST软起动器在胶带输送机中的应用_木屑颗粒机|秸秆颗粒机|秸秆压块机|木屑制粒机|生物质颗粒机|富通新能源

1、引言
    鼠笼型异步电机由于其结构简单，价格低廉，可靠耐用，而在各行各业特别是工业领域是得到了广泛的应用。近年来，随着各种新兴产业的涌现与发展，对异步电机的起、停与运行提出了更高的要求。软起动器的产生则在一定程度上满足了这种要求。软起动器是应用于鼠笼型异步电动机起动控制的一种新型装备。它可以使起动电流以恒定的斜率平稳上升，并且不受电网波动的影响，减少起动转矩对负载的影响。
2、电动机传统起动方式的比较
    鼠笼式电动机的起动方式大致分为：(1)直接起动；(2)Y一△起动；(3)自耦降压起动；(4)串电阻或电抗器起动。见表1。
    笼型电机传统的减压起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。由于传统的减压起动方式技术落后，国家已明令淘汰。
3、软起动器基本原理及特性
3.1基本原理
    目前最先进最流行的是软起动器。软起动器是一种用来控制鼠笼型异步电动机的新设备，集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter，主电路原理图见图1。
    其原理是在与电动机相连的每根相导线间放置两个背靠背（或反并联）的晶闸管，使用软启动器启动电动机时，通过精确地控制其导通点，使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，从而实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。软起动器同时还提供软停车功能，软停车与软起动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。其输出特性如图2所示。
3.2软起动器节能特性
    在额定负载下，实际上增加的功率消耗，主要是晶闸管串入主电路的压降损耗；在40%～80%额定负载下，软起动器吸收的损耗与其节省的功率相当，主要是节约的铁损被增加的铜损抵消；在40%～50%额定负载下，才收到较明显的节能效果。软起动的节能原理与电动的电能消耗机理密不可分，电动在额定负载时效率很高，其功率因数大多在0.7～0.9之间，其效率也在80%左右。但当负载减小时，上述指标就要下降，特别是当负载下降到25%的额定负载时，下降得更多，这是浪费电能的主要原因。因此，电机节电的出发点就是改善其轻载性能。因为异步电动机是感性负载，为了维持主磁通和定转子漏磁通的数量，总是从电网吸收一定数量的无功功率。轻载时输入电机定子电流主要是无功分量的磁化电流，故功率因数很低。
    由于轻载时铁耗PF。和机械损耗Pm。。与额定负载时相差很小，故轻载时它们之和在∑P/Pl中所占的比重较大，因此，效率降低。如果轻载时降低输入电压，电机的反电势和主磁通均减少，激磁电流中的磁化电流也减小，并随铁芯饱和程度的下降而下降很多；而铁耗基本与定子电压的平方成正比，也减少较大；另外负载下降时负载电流也必将减小，随之也减少了有功损耗（即铜耗）。总之，负载下降时调低电压的确可提高功率因数和效率，减小有功损耗，当转差率s等于特征转差率Sg时，功率因数COS∮最大，这时的功率因素被称为基准值，这就是软起动器的节电原理。
    软起动与传统减压起动方式的不同之处是：第一无冲击电流。软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。对电机无冲击，提高了供电可靠性，平稳起动，减少对负载机械的冲击转矩，延长机器使用寿命。第二有软停车功能，即平滑减速，逐渐停机，它可以克服瞬间断电停机的弊病，减轻对重载机械的冲击，避免高程供水系统的水锤效应，减少设备损坏。第三起动参数可调，根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级调整至最佳的起动电流。
4、工业港胶带运输机的现状
    近些年来，由于工业港的不断发展，使胶带输送机的一些问题显露出来，如：运行中输送机上的负载是随时变动的，因而如何节能的问题；尤为突出的是由于重负载及惯性，胶带输送机难于起动的问题；基于上述原因，胶带输送机的软起动、软停机、节能问题提到日程上来。交流鼠笼电动机的直接硬性启动，启动电流将达400%～1000%，这个大起动电流能引起电源电压下降和其它许多电气问题。这些都可以用软起动器来进行解决。
5、软起动器的选择
    针对工业港胶带运输机的现状，及通过对市场上各种软起动器的比较，我们选用了意大利西威公司的SIEI DST型软起动器，因为它除了具有软起动器应该有的功能外还具有以下特点：
    (1)节能优化方式。根据电机节能原理，该软启动器利用一种专利方法计算和存储功率因数基准值。当电动机选择优化方式进入运行阶段时，基准功率因数不断与运行功率因数相比较。系统软件根据这个比较不断计算并调节功率可控硅整流器的导通，以保持最佳功率因素。这种连续控制的方法将电动机因超调量造成的能源浪费减至最小。也使功率因素在每种规定的负载状态下都能保持最恰当值。这也使电动机所需的额定功率大大的降低。上述功率因数的控制方法对电动机的性能没有影响，也不会降低电动机相应于负载变化的能力。DST型软起动器的特点是一种纯电气功能，它保证电动机一直提供所需的转矩，并允许它仅形成保障转矩输出所需的精确磁化电流量。如果软起动器没有这个功能，电动机就会不管负载多大，都会形成最大量的磁化电流。优化功能并没有提高全部负载时的功率因素，但确实最大程度地提高了部分负载的功率因素。电动机控制原理图如图3所示。
    (2)可编程输入和输出。DST软起动器的可编程输入、输出功能使用户能从外部电路控制其设备。例如“输入”，当电机达到全速时，则外部电路能够通过控制输入选择“优选”作为电动机的运行条件，此控制所选择的时机与设备的运行阶段是一致的。例如“输出”，当施加到电动机上的控制电压达到额定电源电压时，设备的一个可编程继电器将动作，而此继电器又去控制一个外部的接触器。从而实现用户想要达到的控制要求。
6、软起动器的应用
    工业港现有大小胶带运输机数百多条，担负着向前方送料的重要职责，也是工业港的主要耗能设备。针对日益突出的胶带起动、大量空载耗能等问题，我们对其中的部分安装了软起动器。
    该软起动器可针对不用的负载进行调试。低压电机软起动器根据其负载工艺要求，有必要将其分类，这样有利于选择适合负载要求的软起动器。这不仅能够满足工艺上的要求，而且能够使软起动器长期稳定、可靠运行。对于一些负载常常是轻载起动，如自动扶梯；或对于一些负载常常是重载起动如皮带运输机、球磨机的情况下，必须对不同的负载加以区别。例如不同的型号、负荷的胶带运输机应设置不同起动方式、斜坡起动时间、初始电压、电流限制值等。
    软起动节能运行效果与负载大小、负载持续时间、电机极对数、电机转差率有关。下面列出的是节电率与电机功率关系。
    例如22 kW4极电机在10%负载下，可获得20%节电率，空载几乎可以达到40%；110 kW4极电机同样在10%负载下，能获得3.5%节电率，空载节能率也可以达到百分之十几。这对于空载耗能较大的胶带运输机的节能来说无疑是很有利的。
    就现场一条长400 m,单机驱动(JS115-4、135kW的4极电机)胶带运输机为例说明一下软起动器的运行效果。
    工业港目前装机容量差不多50000 kW，按每天运行时间为6小时（按运行时电机节电量为6%左右），年工作日为300天计算，50000 kW×6小时×300天×6% - 5400000 kW h，平均以0.5元／度算，年节约成本2700000元。
7、结语
    应用软起动器大功率电机不仅能很好地控制电动机特性，平稳启动电机、改善功率因素、节约电能，而且还可以利用标准工业接口与远程计算机进行通信，大大提高生产自动化程度和生产效率。PLC与软起动器连接不仅可以实现单台电机控制，也可用于多台电机控制，将所有相关点输入到PLC之后，可以实现单台软起动器控制3台以上电机。PLC的使用使得软起动器“一拖五”接线非常简易。

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