高壓軟起動在壓縮機負載上的設計應用

高壓軟起動在壓縮機負載生的設計應用，首先簡單的介紹高壓軟起動，然后分析高壓軟起動的優點，后闡述高壓軟起動技術在壓縮機負載設計中的應用。

壓縮機作為我國工業生產中的重要設備，其工作效率直接影響了生產效率。在對壓縮機負載設計中，采用高壓軟起動技術，不僅避免了大型設備起動時引起的電壓降和高次諧波的影響，確保了電網持續穩定的運行，而且降低了起動工程中，由于電動機收到的沖擊轉矩太大而燒毀高壓電機的現象。隨著計算機技術以及微電子技術等高科技的快速發展，我國的高壓軟起動技術也日益成熟，能夠基本的滿足當前生產工藝的需求。

1  高壓軟起動概述

1.1  晶閘管調壓軟起動

晶閘管在高壓軟起動中的應用是作為近年來發展的新興科技，結合了電力電子技術、光電技術控制技術及微處理技術。主要采用并聯接線的晶閘管接在電動機的三相繞組上，通過控制晶閘管的導通角的大小，來控制電動機的起動電流，可以使其能夠根據設定的規律變化來調控電動機的起動電流以及起動方式。其核心部件為高壓可控硅串聯閥組和旁路接觸器，其中高壓可控硅串聯閥組是有多只可控硅串并聯組成的功率變換執行部件，為了完善該部件的功能，保證組件在高壓環境仍可以可靠運行，輔加了吸收、均壓箝電路。起動過程中，當進線端有電流通過后，通過控制高壓可控硅串聯閥組中的可控硅的導通角對三項電源進行斬波處理，到達控制輸出電壓幅值的目的。當起動過程完成后，旁路接觸器閉合，起動裝置切換到旁路狀態，此時關閉晶閘管。

但是由于晶閘管的價格比較高，與傳統的起動裝置相比成本較高，所以目前高壓晶閘管軟起動在我國應用還沒有很廣泛。

1.2  高壓軟起動的觸發系統

觸發系統作為整個高壓軟起動裝置運行的重要保證，必須具備抵抗噪聲干擾的能力，以及準確的導通可控硅的性能。主要采用的而關鍵技術有：

1）觸發脈沖觸發晶閘管的及時性以及準確性。

晶閘管作為一種電流控制型的雙極型半導體元件，它的驅動單元主要為一個能提供斗志的尖峰電流脈沖的類似的電流源，該電流源確保了觸發晶管閘的及時性以及準確性。為了確保該裝置的正常運行，在對晶管閘進行串聯處理的時候，需要采用的晶管閘能夠盡可能的導通，避免了由于晶管閘由于開通時間差，而引起的過電壓損害元件。由于晶管閘的開通速度與觸發脈沖的幅值以及脈沖上升沿的陡峭程度有關，因此為了減少晶管閘的開通時間，一般從采用發脈沖IG的電流幅值大于或等于10IGT，脈沖上升沿時間tr≤1μs的強觸發方式來來觸發脈沖。

2）觸發晶閘管的觸發方式。

在高壓軟起動裝置中主要的處觸發系統為：脈沖變壓器、直接光觸發和光纖觸發。其中脈沖變壓器結構簡單、成本低，但是其電磁兼容性差，不適合在高壓條件下使用；直接光觸發系統雖然可靠準確但是價格昂貴，很少被采用；所以在實際的運行過程中，一般采用光纖觸發系統，其可靠性好，雖然電路稍微比較復雜但是造價電聯而且觸發的準確度較高。目前市面上的高壓軟起動裝置均采用的是光纖觸發系統。

2  高壓軟起動的優點

2.1  節約成本

相較于其他的采用傳統的起動方式的壓縮機而言，直接起動時的壓縮機電流會達到額定電流的7倍左右，而采用高壓軟起動的壓縮機的起動模式設為限流起動，限流為額定電流的3.2倍，而且電流控制精確穩定，不僅降低了電動機起動對電網的沖擊，而且提高了電網安全運行水平；而且減小了電網容量，降低了投資成本，縮短了建設周期。

2.2  對電機的保護

軟起動不僅自身具備對電機的保護裝置，而且在運行過程中間接的保護了電機，減少了磨損。對于電機而言，若是直接起動加速過快時，直接影響著傳動系統的使用壽命以及可靠性。采用高壓軟起動裝置，使得起動過程平滑穩定，降低了壓縮機直接起動對電機本身的沖擊、降低了起動是對軸承、管道以及整個系統的機械沖擊，有效消除對傳動系統和管道的不良影響，減少維護工作量，延長了工作壽命。

2.3  功能齊全

高壓軟起動裝置具有多種軟起動功能，能夠適應不同工況的需求；其軟停車功能避免了因為急停車造成的水錘效應；該系統具備的完善的保護功能，及時的對故障進行報警，有效的避免了因為短路、過流、限流、過壓、欠壓、過負載、缺相、三相電流不平衡保護、過熱、CPU故障，通信故障、脈沖故障對運行過程造成的損失；旁路功能確保了當電動機起動完成或起動過程中出現故障是，將切換到旁路狀態，降低了整機的功耗，保證系統可靠運行。在有多臺電機且不需要同時起動的場合，可設計為一拖多方案，為用戶節省預算和生產成本。

3  高壓軟起動在壓縮機負載上的具體應用

3.1  安裝運行

在高壓軟啟動裝置的安裝過程中需要注意，首先應將軟啟動器安裝，然后將主回路和控制回路的接線端接好，設置相應的工作參數，起到保護電機的效果。高壓軟啟動裝置安裝好后，為確保其正常工作，需要對其進行模擬實驗，主要分為空載運行與帶負荷運行。為了便于啟動裝置的維護與正常使用，一般將其安置在散熱條件好，灰塵較少的地方。一般的高壓軟啟動裝置都需要將電機并入電網當中，此時要確保電機側與電網側的電壓幅值、電壓相位以及電網側的頻率相同。

過大的起動轉矩產生機械沖擊，對被帶動的設備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使連軸器損壞、皮帶撕裂等。造成機械傳動部件的非正常磨損及沖擊，加速老化，縮短壽命從而增加維護工作量。在電網壓降達到85%時其他設備就不能正常工作。鑒于以上原因決定使用PowerEasy型晶閘管式軟起動裝置。

3.2  起動與停車過程

1）高壓軟起動的起動方式

高壓軟起動的起動方式主要分為三種，為：電壓斜坡軟起動；限流起動；斜坡限流起動。

①電壓斜坡軟起動：在電機開始運行是，高壓軟啟動的電壓迅速的上升到設定的值，然后在指定的時間段內逐步的上升到額定電壓，在這段時間內電機的速度同時增加，終達到額定速度，整個啟動過程完成。

②限流起動：在電機運行開始時，軟啟動的電壓不斷的上升，電流隨之增加，直至電流達到額定之后，在保持以后的工作電流不大于該電流的前提下，電壓逐漸增加至額定值（轉速隨之增加到額定值）后，調整輸出電流為穩定的額定電流值，整個啟動過程完成。

③斜坡限流起動：該啟動過程中，軟啟動裝置在一定時間內電壓逐步升高，以獲得穩定的輸出電流，即電流額定值，在整個啟動過程中保持輸出電流值不便。該種西坡限流起動方式主要是適合在對泵類以及風機類的壓縮機負荷設計中。

2）軟停機

停車過程即為起動的逆過程，在該過程中主要是消除系統的反慣性。停車時先切斷旁路接觸器，然后由軟起動器內晶閘管導通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機轉速由大逐漸減小到零，停車過程完成。

3.3  高壓軟起動的保護裝置

高壓軟起動裝置一般都帶有一定的保護裝置來保護電機，主要有：缺相保護、相序保護、起動過流保護、運行過載保護及電機長時間不能起動保護等。高壓軟起動裝置中帶有的人機界面系統使得保護裝置能夠更好的運行。人機界面電路一般有液晶屏和鍵盤組成，用來完成用戶的參數設置、選擇起動模式以及顯示系統的運行狀態，有些特定的軟起動裝置還帶有遠程通訊模塊。

當軟起動裝置出現故障是，控制面板直接的顯示故障，軟起動器裝置中的保護裝置開始運作，按照事先設有的可以調控的參數，例如軟起動時間、起動初始電壓、起動電流限制、軟停時間、軟停級落電壓（泵停止功能）、脈動突跳起動（針對突變負載）功能等進行相應的調整以及運作，及時的解除故障。

隨著我國工業化進程的加快，一些重要生產工藝設備的起動轉矩也隨著增大，傳統的起動方式已經不能滿足工業化的需要，大型交流同步電機的起動方式在現代工廠自動化控制逐漸被大家重視，總而言之，雖然高壓軟起動裝置的價格相對比較昂貴，但是在各行業的生產運行中著核心的作用，應該引起我們電氣技術工作者的高度重視，重視軟起動裝置的研究，降低生產成本，推廣該裝置的運行，發揮其作用。