課件5：環(huán)控電控柜主要部件：軟啟動器、變頻器

城市軌道交通低壓配電技術(shù)城市軌道交通機電技術(shù)專業(yè)資源庫二：城市軌道交通低壓配電設(shè)備5、環(huán)控電控柜主要部件：軟啟動器、變頻器1、軟啟動器

軟啟動器主要用于檢測風(fēng)機的運行狀態(tài)、故障、電流、電壓，遠程控制風(fēng)機的啟動停止，通過DeviceNet網(wǎng)絡(luò)將風(fēng)機的運行狀態(tài)上傳至綜合監(jiān)控系統(tǒng)。

電動機容量大于或等于75kW的電機應(yīng)采用軟啟動方式。地鐵車站軟啟動器的作用：

在工程中最常用的就是三相異步電機，由于其電機啟動特性，這些電動機直接連接供電系統(tǒng)啟動（硬啟動），將會產(chǎn)生高達電機額定電流5－7倍的沖擊電流，使得供電系統(tǒng)和串聯(lián)的開關(guān)設(shè)備過載。另一方面，直接啟動，也會產(chǎn)生較高的峰值轉(zhuǎn)矩，這種沖擊不但會對驅(qū)動電動機產(chǎn)生沖擊，而且也會使用機械裝置受損；還會影響接在同一電網(wǎng)上其他電氣設(shè)備正常工作。軟啟動的必然性：電動機的降壓起動方式經(jīng)過了“Y-Δ”起動器和自耦降壓起動器到磁控式軟啟動器，目前又發(fā)展到電子軟啟動器。

軟啟動器的誕生解決了電動機平穩(wěn)啟動的問題。它既能改變電動機的起動特性保護拖動系統(tǒng)，更能保證電動機可靠起動，又能降低起動沖擊，因此隨著電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，智能型軟起動器將會得到更廣泛的應(yīng)用。

可控硅，是可控硅整流元件的簡稱，是一種具有三個PN結(jié)的四層結(jié)構(gòu)的大功率半導(dǎo)體器件，亦稱為可控硅。具有體積小、結(jié)構(gòu)相對簡單、功能強等特點，是比較常用的半導(dǎo)體器件之一。晶閘管的原理：如何觸發(fā)可控硅?可控硅是P1N1P2N2四層三端結(jié)構(gòu)元件，共有三個PN結(jié)，要使晶閘管導(dǎo)通，一是在它的陽極A與陰極K之間外加正向電壓，二是在它的控制極G與陰極K之間輸入一個正向觸發(fā)電壓。晶閘管導(dǎo)通后，去掉觸發(fā)電壓，仍然維持導(dǎo)通狀態(tài)。斷開陽極電源（或使陽極電流小于維持導(dǎo)通的最小值（稱為維持電流）。如果晶閘管陽極和陰極之間外加的是交流電壓或脈動直流電壓，那么，在電壓過零時，晶閘管會自行關(guān)斷。如何斷開可控硅?可控硅的原理：

軟啟動工作原理及運行特點：軟啟動器是在電動機啟動時通過改變加在電機上的電源電壓，以減小啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩來實現(xiàn)電動機的軟啟動。在三相電源與電機間串入三相并聯(lián)晶閘管，利用晶閘管的移相控制原理，改變晶閘管的觸發(fā)角，啟動時電機端電壓隨晶閘管的導(dǎo)通角從零逐漸上升，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現(xiàn)平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。導(dǎo)通角：交流信號時，可控硅觸發(fā)導(dǎo)通的電壓幅值與信號周期的關(guān)系。如30°時給一個脈沖觸發(fā)，觸發(fā)角=30

°，導(dǎo)通角=180

°—30°=150°待電機達到額定轉(zhuǎn)數(shù)時，啟動過程結(jié)束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務(wù)的晶閘管，為電動機正常運轉(zhuǎn)提供額定電壓。此外軟啟動器還可以實現(xiàn)軟停車，停車時先切斷旁路接觸器，然后由軟啟動器內(nèi)晶閘管導(dǎo)通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機轉(zhuǎn)速由大逐漸減小到零，停車過程完成。軟啟動工作原理：雙向可控硅SMCFlex系列軟啟動器鄭州地鐵軟啟動器主要選用AB品牌的SMCFlex系列軟啟動器，具備常規(guī)電機保護功能和高級保護功能，如過載保護、電流不平衡保護、相故障保護、接地故障保護、堵轉(zhuǎn)保護、電機熱保護、相序監(jiān)測、失速保護、以及電機PTC檢測等多種保護功能。并實現(xiàn)電機運行狀態(tài)顯示和故障顯示。啟動可調(diào)斜坡時間: 0to30秒啟動可調(diào)起始轉(zhuǎn)矩: 0to90%LRT軟停止延長停止時間來大大減小負載過小或過量的影響可調(diào)停止時間:0to120秒Tips:LRT為堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，指電動機運行時負載增大使電機轉(zhuǎn)速下降為0時的負載轉(zhuǎn)矩，是衡量電動機極限輸出能力的物理量。SMCFlex軟啟動器的軟啟動和軟停止：鄭州地鐵隧道風(fēng)機用軟啟動器現(xiàn)場安裝圖（1）能夠?qū)崿F(xiàn)平滑的啟動曲線，可以在1小時內(nèi)起動99次；（2）保證設(shè)備在連續(xù)兩次啟動后繼續(xù)運行（正轉(zhuǎn)啟動—自由停車—反轉(zhuǎn)啟動—連續(xù)運行）；（3）具有緊急制動功能的軟啟動器，能在緊急情況下快速停車，滿足在小于60s制動停車功能。使得隧道風(fēng)機在60秒內(nèi)完成從正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)（正轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速—關(guān)—反轉(zhuǎn)啟動—反轉(zhuǎn)額定轉(zhuǎn)速）的切換要求。SMCFlex軟啟動器工作特點：隧道風(fēng)機控制原理圖交流電動機轉(zhuǎn)速公式：n＝（60f/p）（1-s）

式中，p——電動機極對數(shù)；f——供電電源頻率；s——轉(zhuǎn)差率。改變P——變極調(diào)速改變f——變頻調(diào)速改變s——變轉(zhuǎn)差率調(diào)速三種調(diào)速方法：2、變頻器變頻調(diào)速原理：2、變頻器鄭州地鐵1、2號線變頻器選擇ABPF753系列高端產(chǎn)品，其主要用于排熱風(fēng)機、組合空調(diào)機組、回排風(fēng)機供電回路，對所供電電機實施實時保護，并且將電機運行的各種參數(shù)通過Devicenet網(wǎng)絡(luò)上傳至BAS系統(tǒng)，并可在上一級BAS系統(tǒng)主機上通過網(wǎng)絡(luò)在線對變頻器的參數(shù)進行修改和整定。AB公司PF753系列變頻器鄭州地鐵2號線所用PF753系列變頻器變頻器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)及工作原理：（1）整流器

一般的三相變頻器的整流電路由三相全波整流橋組成。它的主要作用是對工頻的外部電源進行整流，并給逆變電路和控制電路提供所需要的直流電源。整流電路按其控制方式可以是直流電壓源也可以是直流電流源。變頻器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)及工作原理：（2）中間直流環(huán)節(jié)

作用是對整流電路的輸出進行平滑，以保證逆變電路和控制電源能夠得到質(zhì)量較高的直流電源。變頻器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)及工作原理：（3）逆變器

逆變電路是變頻器最主要的部分之一。它的主要作用是在控制電路的控制下將平滑電路輸出的直流電源轉(zhuǎn)換為頻率和電壓都任意可調(diào)的交流電源。逆變電路的輸出就是變頻器的輸出，它被用來實現(xiàn)對異步電動機的調(diào)速控制。變頻器內(nèi)部基本結(jié)構(gòu)及工作原理：（4）控制電路

主要作用是將檢測電路得到的各種信號送至運算電路，使運算電路能夠根據(jù)要求為變頻器主電路提供必要的門極（基極）驅(qū)動信號，并對變頻器以及異步電動機提供必要的保護。使用變頻器的異步電動機可逆調(diào)速控制線路變頻器與PLC結(jié)合控制電動機：排熱風(fēng)機變頻調(diào)速控制原理圖變頻器1KM:變頻控制接觸器2KM:工頻控制接觸器遠程就地（1）輸入電源電壓三相交流400VAC/480VAC

540VDC/650VDC；功率0.75KW-250KW；考慮到風(fēng)機功率較大，為保證變頻器可靠運行，按照比所配電的電機功率放大一級配置。

PF753系列變頻器特點：（2）變頻器具有過電壓、過電流、欠電壓、缺相、過載、過熱、電機過載、輸出接地、輸出短路等保護功能，為了避免空調(diào)、風(fēng)機系統(tǒng)制動時因過電壓而跳閘或損害變頻器，變頻器有直流母線電壓波動的緩沖正常運行功能。（3）變頻器的I/O最大數(shù)量：

21個數(shù)字量輸入，8個數(shù)字量繼電器輸出或6個24VDC晶體管輸出，7個模擬量輸入，7個模擬量輸出。（4）變頻器與PLC的通訊能力

變頻器可以選擇的通訊網(wǎng)絡(luò)：ControlNet,

DeviceNet,

Ethe