工人培训-第七章-自动控制元件应用优秀PPT.ppt

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1、中级电工培训中级电工培训中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉书目常用传感器P3软启动器P70沟通变频器P122三菱E700变频器P170光电编码器P200中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉第七章 自动限制元件的应用 软启动器启动器的现状和发展方向 软启动器是一种时尚，全部的启动器都冠名“软启动器”。理论上分:(1)变频器属于变频启动装置 (2)其它启动器属降压启动装置限制方式分:(1)有极 (2)无极调整原件物理形态分:(1)固态 (2)液态 软启动器指：晶闸管电动机软启动器，国家文件称“沟通电动机电力电子软启动器装置”。2022/11/1

2、3216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（1 1）目前国内启动器的应用状况）目前国内启动器的应用状况低压启动器：软启动器为主 星三角、频敏变阻启动器少数高压启动器：液阻启动器为主 磁控式启动器少数 软启动器不多，势在增多2022/11/14216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（2 2）高压软启动器的产品现状）高压软启动器的产品现状产品成熟公司：美国AB、英国CT、法国TE，施耐德、瑞典ABB、德国西门子，AE等。国内处于起步阶段：奥托3KV-15KV、摩鹰2022/11/15216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李

3、陈辉李陈辉（3 3）晶闸管电机软启动器是目前最先进的也是今后的发展方向）晶闸管电机软启动器是目前最先进的也是今后的发展方向 接受了现代限制理论，计算机技术和电力电子技术相结合的高科技产品。优势：1.依据不同负载要求设置启动电流、转矩、时间及停机时间等参数。2.启动平滑性能好。3.较强的爱护功能、维护少、寿命长。2022/11/16216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉缺点缺点 1.启动过程中产生高次谐波较多,影响电机性能，易发热。2.目前性价比较高。2022/11/17216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉二二.软启动器的原理与主电路

4、的结构软启动器的原理与主电路的结构 晶闸管电机软启动器实质就是晶闸管沟通调压器，通过这个沟通调压器来变更加到电机上的电源电压。1.晶闸管沟通调压器的原理及特点。如图所示，每相由二只晶闸管反并联连接串入，通过对晶闸管的限制就可以对沟通电压进行调压。2022/11/18216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（1 1）晶闸管的限制方法）晶闸管的限制方法相位限制 相位限制是通过限制晶闸管的通断限制电源电压的输出波形的限制方式。不同的限制角可以得到不同的输出电压。U=f(),从而起到调压的作用。限制角 150过零点为0 导通角 =180-+续流角 功率因数角2022/11/

5、19216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉 当 时，每只晶闸管导通角为180，不起调压作用。当150时，从三相电压波形可知，当A相相位大于150以后，UAUB，晶闸管上是反电压，不导通，不起调压作用。2022/11/110216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉通断限制通断限制 这种方法是限制晶闸管的同或断，使电源电压波形在限制周期T内通过几个周期，关断几个周期达到调压的目的。晶闸管的限制角一般为0。优点：产生谐波少 缺点：A.通断交替周期较长，输出电压波动大 B.电源断开间隙，电机处于发点电状态 电源接通瞬间产生较大的电冲击，不适合用

6、作电机软启动。2022/11/111216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉2.2.软启动器主电路结构软启动器主电路结构（1）低压软启动器主电路结构 VT1、VT4两个晶闸管反并联、调压元件 L1、L2互感器二次信号输出（电流）R、C吸取电路，吸取瞬态电压尖峰，抑制正向电压上升率du/dt RV 压敏电阻，过压爱护2022/11/112216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉三相全控Y接法，电源正负半波对称，负载只产生奇次谐波电流，无偶次谐波电流和直流重量。三相全控接法，无中性线性能同Y接法。2022/11/113216中级电工培训中级电

7、工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉三相全控内接法，特点是晶闸管上的电流小，耐压高（线电压）引线端多，运用较少。2022/11/114216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（2 2）高压软启动器的主电路结构）高压软启动器的主电路结构具有两种软启动器结构形式：晶闸管干脆串联形式和开关变压器形式晶闸管干脆串联形式 这是由低压软启动器演化而来，工作原理与结构形式相同，只是单个晶闸管耐压达不到水平，因此，每个臂由多只晶闸管串联组成，称为高压晶闸管阀。2022/11/115216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉下图为下图为6KV6KV高

8、压软启动器的结构高压软启动器的结构 KM：真空接触器，晶闸管旁路接触器。三只晶闸管相串联，共18只晶闸管。2022/11/116216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉特点要求：A.晶闸管的一样性尽量好B.实行均压措施，解决晶闸管静态和动态均压问题。C.同一臂各个晶闸管的触发信号同步性要好。D.晶闸管阀的额定电压要足够高，一般是电压幅值的3倍以上。突出的问题是均压问题，技术难度较大，成本较高，高压变频器实行了其它多种方案，避开这问题，其它方案在探讨之中。开关变压器形式只是其中一种方式。2022/11/117216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈

9、辉李陈辉3.软启动器的系统结构（1）基本配线图2022/11/118216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（2 2）系统框图）系统框图 2022/11/119216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉 同步检测：找出电源的过零点作为限制角的起始点。触发脉冲系统：依据微电脑发出的限制信号，形成触发脉冲，经隔离放大后，限制晶闸管门极。电流检测：测出输出电流值送入微电脑，用作限制计算参数（触发角，爱护等）。操作盘：用作参数设置和操作。显示：显示相关功能和参数值。接口电路：处理I/O信号。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李

10、陈辉三三.软启动器的限制方式软启动器的限制方式限制方式的几个发展阶段:电压斜坡限制式 电流斜坡限制 闭环电压，电流限幅限制 闭环转矩限制 发展方向：自适应限制、模糊限制、智能限制、不断提高性能。2022/11/121216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉1.1.电压斜坡限制方式电压斜坡限制方式电压斜坡限制方式是原始的限制方式，其他方式都是在此基础上发展的。Ud作为积分电路输入斜坡斜率确定于积分时间，可设定无反馈系统，仅过电流爱护。电压斜坡式限制原理框图2022/11/122216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉 U0为初始电压，能使负

11、载转动所须要的最小电压值。需反复调试确定合理的U0后才能达到较志向的效果。2022/11/123216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉附加功能附加功能电压突跳功能：在斜坡启动方式的电压曲线上叠加一个短时脉冲电压UK。启动初始产生一个较大的启动转矩。解决具有较大静转矩负载的启动，如：球磨机。电流限幅功能：限制启动电流值不超过希望值。2022/11/124216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉A.A.干脆限制电流干脆限制电流 2022/11/125216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉电流限幅限制方式原理框图

12、中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉B.B.通过限制启动电压来限制电流通过限制启动电压来限制电流 适用于恒转矩负载。电网容量有限，在允许电流下启动。2022/11/127216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉2.电流斜坡限制方式 在电流限幅限制的基础上，在启动初始阶段t1，启动电流按电流斜坡线上升，直至电流限幅值。适用于风机水泵类 负载，启动初始须要启动转矩较小，这种有较好的启动平滑性。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉3.转矩限制方式 大功率电动机启动过程后期，由于功率因数变更较大，电机转速常常超过同步转速，

13、经震荡过程后方稳定运行的“超标”现象。惯性越小越严峻，电流闭环限制会造成输出电流下降，经PID调整后，反而增大输出，使电机输出转矩更大，加增“超标”造成系统震荡，接受转矩限制方式可解决这个问题是自不待言的。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉TF电机实际转矩TD为设定的转矩斜率与限幅曲线 转矩传感器检测 相关参数计算 这样的软启动器能使在启动过程中，电机的输出转矩与设置的转矩一样。达到满足的启动效果。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉4.运行限制方式 晶闸管全通运行 旁路运行（按旁路接触器）选用合适功率电机 降压运行（1）全压运行（2）节能

14、运行（轻载）中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉5停车方式(1)自由滑行，停车时断开电源 TB=TL 能耗制动 机械动能耗于转子 反接制动 制动转矩较大TB=(-TN1)+TL 冲击电流较大 n=0断开电源(3)软停车：停车时输出电压按斜坡曲线下降TB=TC-TM，停车时间大于自由滑行，特别缓慢。(2)制动停车中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉四.软启动器的爱护（晶闸管）1.过电流爱护措施 常规爱护:断路器、过电流继电器、过载热继电器、熔断丝。内部过电流爱护功能。2.过压爱护 尽量削减通断大电感、大电流设备。实行压敏电阻、RC吸取等措施。3

15、.抑制电压电流的变更率（di/dt du/dt ）du/dt-RC缓冲电路 di/dt-串电感中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉五、软启动器的选用1.选型 依据“沟通电动机电力电子启动装置”的规定选择。AC52（a/b）滑环电动机 AC53（a/b）笼型电动机 AC58（a/b）封闭制冷压缩机中电动机（自动复位过载脱扣）中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉其中 a：全压软启动器限制 b：全压接触器限制 2.结构选择：现场实际选择 3.外壳防护等级选择：现场实际选择 4.容量选择：一般按说明选择中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心

16、 李陈辉李陈辉下列状况需适当加大容量重载状态运行（软启动全压运行，节能运行）晶闸管长期处于工作状。电机频繁启动，周期小于厂家规定值。供电电源容量太小，启动时降压过大，启动时间过长。启动时间短，负载惯性大。启动过程中具有较大冲击电流的负载。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉六 软启动的应用举例1.应用的基本电路种类 全压软启动限制 旁路接触器限制(2)正反转限制(3)多速电机限制(4)一拖几限制 多台电机并联启动 多台电机依次启动 (1)一般软启动 中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉2.软启动器在变频恒压供水上的应用（1）水泵的水锤效应及空

17、化现象 由于水（液体）流淌性、压缩性较小，当水泵快速启动时，供水量猛增，短时间内水流量巨大变更引起管道壁压强过大的冲击，引起声响如锤击，称水锤效应（现象）。空化现象是水流量巨大变更，引起管道壁压强突减的现象。自由停车时也有水锤效应和空化现象。水锤效应及空化现象会使管道和阀门受到冲击而损坏，明显软启动器启动和停车可抑制水锤效应及空化现象。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（2）软启动器在变频恒压供水上的应用 所谓恒压供水是指通过恒压供水系统限制使供水管道内的供水水压始终保持在恒定值，其关键是由变频器对水泵变频调速实现的。变频调速恒压供水的方案很多，其中有一种较志向的典

18、型方案是变频器调速和软启动器软启动相结合的恒压供水方式。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉变频调速和软启动恒压供水原理框图中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉可以三种运行方式一台变频器对四台电机循环调速，软启动（停车）。一台变频器对一台电机调速，三台由软启动器限制软启动（停车）亦可循环一台软启动器对四台电机软启动（停车）。系统由PC或PLC协调限制。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉七.软启动器应用中的主要问题及其处理1.电磁兼容问题 电磁兼容（性）：设备或系统在其环境下能正常工作，且不对该环境中任何其它设备或系

19、统构成不能承受的电磁干扰的实力。软启动器的电磁兼容性应是生产商使自己的产品符合国家规定的指标。作为用户只能在运用过程中实行相应措施减小对外部的电磁干扰和增加自身的抗干扰实力，确保设备的正常运行。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉(1)减小对外部的干扰措施增加隔离变压器增加输入输出电抗器提高接地性能选用屏蔽电缆。(2)增加抗干扰的实力（限制信号）对检测和限制信号引线实行：屏蔽接地，合理布线，隔离变压器，滤波，外套钢管。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉2.如何看待软启动器的节能问题 软启动器的优势在于使电动机具有良好的启动性能，利用软启动器

20、节能运行要慎重考虑。一些厂家宣称70%以下的负载，可节能20%-50%是虚假说词。实际节电效果70%负载节电小于2%。10%的负载才节电20%（不行能有这样的负载）微小的节电效果又带来极大的副作用，电机转子发热量大，电网高次谐波污染严峻，软启动器长期工作发热等。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉3.软启动器能应用到绕线式电动机上么?绕线式电机接受转子串接电阻的启动方式既能增大启动转矩（理论上可达到电机的最大转矩）又有限制启动电流的作用，是个较完善的方式。提高运行性能可选用变频调速或绕线电动机调速限制器。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉4

21、.软启动器接通电源，在未运行时，有输出电压，甚至能使小功率风机运转，正常么？正常，这是由于可控硅半导体器件处于关断状态具有正反向漏电流，mA级，这与可控硅的额定电流相关，一般额定电流越大，漏电流也就越大，较大时会损害人体。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉5.5.提高软启动器工作牢靠性的关键是什么提高软启动器工作牢靠性的关键是什么?(1)选好设备 信誉好的品牌 放富有量(2)供应较好的运用环境，温度、湿度、清洁度。包括实行防雷措施，接地符合规定要求。(3)做好日常维护工作。软启动器接触器2022/11/147216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李

22、陈辉李陈辉八、软启动器常见故障推断及处理八、软启动器常见故障推断及处理1.软启动器系统常见故障（1）上电跳闸或熔断体熔断（短路现象）电源输入端短路 软启动器损坏（2）上电干脆启动（电机全压启动）触点损坏闭合 限制错误测量相间电阻确定旁路接触器中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉 晶闸管损坏短路 限制错误（3）误停车（自行停车）限制错误 线圈电路损坏软启动器旁路接触 器中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉2.2.软启动器常见故障软启动器常见故障 （1）“欠压爱护”、“过电流爱护”、“过载爱护”、“缺相爱护”、“过酷爱护”停机（不工作）。真故障

23、“欠压”电压波动大 “过流、过载”负载电流过大 冷却功能不足 工作环境过热电机损坏负载过大和堵转“过热”中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉“缺相缺相”一相两只一相两只反并联晶闸管不工作反并联晶闸管不工作 触发信号问题晶闸管损坏假故障A、设置值不合理B、爱护电路失效，一般为取样元件变值或损坏2022/11/151216中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉 （2 2）软启动器不启动（不工作）软启动器不启动（不工作）外部限制信号未到位 软启动器限制板损坏（3）软启动器显示启动，电机未启动 限制板损坏 CPU损坏输入电路损坏CPU损坏中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（4）电动机无法完成启动（无法达到额定转速）部分晶闸管损坏，输出电压达不到电源电压。启动转矩不足，参数设定不合理（启动转矩、限流值等）。（5）通讯故障 一般接插件接触问题，通讯线路问题，上位机问题。中级电工培训中级电工培训古冶职教中心古冶职教中心 李陈辉李陈辉（6 6）晶闸管损坏及推断）晶闸管损坏及推断 主要是出现过流、过压、过热等现象爱护功能无作为引起。检测方法：反并联晶闸管阳极与阴极之间电阻值应为几十K。每只晶闸管限制极（黑表笔正电源）与阴极之间电阻应在5-100范围内。感谢各位！