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了解軟起動的原理和維修,一位維修老師傅分享他超十年的經驗

更新時間:2023-03-10      點擊次數:858
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施耐德ATS48系列軟啟動器


軟起動是工控維修中常見設備,探討的人相比其它來說比較少,論壇上也有發表過一些關于軟起動的文章,個人以為,商業目的的多,技術探討的少。軟起動算是早期大功率電機啟停的過度產品,其作用是讓電機轉起來,介于星三角和水阻啟動之間,當年變頻器都比較貴,國產貨還沒崛起。軟起動不能調速,啟動正常了,立即切換到旁路接觸器,不調頻也不節電,最多起到保護電機的作用。


但軟起動價格并不便宜,洋品牌動輒幾萬一臺,值這個價嗎?這東西在工控當中究竟處于什么地位?有沒有技術含量呢?


就我個人回答而言,技術肯定是有的,性價比是真的不高。技術含量不高,但這東西的成本卻真的很難降下來。軟起動要調幅控制,必須采用雙向可控硅,加上電源電路,主控板,顯示接口,等等,這樣算下來硬件成本其實并不低。其中可控硅最值錢,有廠商就在這上面節約成本。市場上便宜的軟起動,三個可控硅改用兩個,中間一相用一條鋁排穿過去就行。


軟起動雖然功能有限,啟動電流還大,工作也是工頻狀態,無法能調速節能,市場上還有那么多用戶在用,就沒有優點!倒也不是,這東西方便大規模集中控制,順序啟動,且穩定性比變頻器還高,在一些不需要調速的場合,優勢明顯。d品牌如美國AB羅克韋爾,瑞士ABB,法國施耐德,德伊頓.金鐘默勒……不管是控制電路還是軟件功能,都下了功夫去研究過軟起動器。功能分:電壓線性啟動,恒轉矩啟動。那么,作為干工控維修的我們應該怎樣的認識軟起動呢?

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1.從原理說起

我們都知道,不管電源是220V,380V,還是690V,每秒鐘的交變都是以50HZ基準,50HZ我們把它叫做工頻,軟啟動調制輸出的,也是同頻同相的工頻電源。在這里重點說明的是:軟起動的電壓幅度調制,靠晶閘管正/負半橋,錯位180度時間周期導通完成的!


這個導通時間周期,有什么依據?答案是:采樣進線電壓的同步信號!


不管是模擬的也好,數字的也好,都必須從進線,則通過電阻降壓采樣,得到一個弦波信號,我們稱為同步信號。這個同步信號的作用就是:保證控制板輸出的驅動信號同頻同相,正半周可控硅上橋觸發,負半周下橋導通。就這樣,經過轉化的U\V\W三相相位不產生變化(其實0度的時候有輕微的失真),電壓產生變化,把輸出電壓逐漸提升到額定值。


所以,軟起動最基本的原理,就是將電壓進行調幅的過程。比如,用戶手冊上講的,30%電壓線性啟動,就是大約以100多伏的電壓開始起動電機,而不是從0V開始(實際上很難)。


實際應用中,軟起動是采取怎樣的技術,在頻率不變,逐漸調整電壓幅值的呢。兩個方法:


1.控制驅動脈沖的脈寬,由窄逐漸加寬,當輸出電壓和輸入電壓相等的時候,驅動脈沖和弦波寬度一致。例子如施耐德ATS48就是這種類型,國產的大多都是這種類型。


2.和變頻器一樣,在脈寬波中加入載波,控制載波頻率的寬窄,來控制電壓的變化。這種控制方法極其細膩的控制了驅動脈寬的變化,稱為數字式軟起動器,多見于高檔品牌軟起動器,啟動平衡度非常好,使電壓,電流,功率更加線性精確。


2.電路結構

軟起動都是采用可控硅調制輸出。注意的是:可控硅是電流觸發型,變頻器是電壓觸發型,兩者電路是有差別的!電壓觸發型電路復雜,電流觸發型電路簡單。電流觸發型:電壓很低但電流較大,可達70-250毫安,只要驅動變壓器的頻寬和容量夠,次級加個二極管,就可以構成電流型觸發電路,可控硅便可順利的導通和關斷。


這是硬件結構,肉眼可見的。但這種電流驅動電路,維修時無法用指針萬用表直接觸發,監視驅動脈沖判斷驅動電路的好壞。


3.維修要點

作為工控硬件維修從業人員,也不要輕視軟啟動器,認為技術相對過于簡單,這樣想就錯了,特別時一些數字型的軟起動器。像AB,ABB,WEG這些品牌,控制電路就非常復雜,本身價值并不便宜。軟起動市場上應用單位很廣泛,像船機,水廠,礦業這些單位,就有大把的軟起動器在使用。


維修軟起動其好處是,風險可控,不容易炸模塊。理論上不管什么品牌,原理都一樣。電路結構可能不一樣,記住進線取樣,輸出取樣,溫度取樣,可控硅控制,這些都是必須具備電路。而且損壞最多的也就是這些電路和配件。至于小信號控制電路,壞的幾率很少。開關電源部分壞的較多,但會修工控的從業人員,應該都可以玩轉開關電源的。我自己的維修經驗看,進口品牌,開關電源也很少壞,但進口品牌喜歡采用陶瓷貼片電容,那東西倒是容易短路。軟啟動維修中出現最多的問題就是:可控硅壞,電源壞,輸入缺相,輸出缺相這幾類故障偏多。


多看說明書,試著用原理反推故障出現的可能,可以節省大把的維修時間。例如:輸出缺相,注意是不是沒帶電機(或者電機太?。?,軟起動的主要檢測是電流,電機太小達不到下限電流閾值,系統有可能判斷為輸出缺相(比如施耐德ATS48),真的缺相了,那也不要總盯著輸出檢測電路,輸入同步信號沒有?沒有,肯定也報警??煽毓枋且讚p件,但可控硅的損壞,不一定就是可控硅的質量問題。軟起動需要建立在同步信號的基礎上,有的使用現場,進線電源波形失真非常嚴重,導致同步信號失真,就會造成可控硅驅動信號錯相損壞。


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AB羅克韋爾軟啟動器


4.配件標準

維修軟起動的配件標準,比維修別的大功率設備要求低。軟起動最貴重的元件是可控硅,可控硅的三大指標就是:容量,耐壓,觸發值


容量:軟起動的啟動電流一般會達到5-8倍額定電流,所以對可控硅的容量冗余要求比較大。我的經驗是,真正進口硅,6倍容量。國產硅,至少8倍冗余。


耐壓值:這個很多工程人員會忽視,但耐壓值是可控硅一個關鍵的指標,特別是高電壓使用場合,耐壓值不能低于2.5倍耐壓值,比如額定380V,低于800V的耐壓很容易擊穿。很多市場上的硅體,標稱2500V,實測2000V不到。我自己購買配件時,會先和賣家溝通好,丑話說在前邊,低于我的要求,一律退貨,大不了出點運費。


觸發值:其實只要硅體是好的,大抵都能觸發。我要說的是,觸發值的一致性,工控器件又不是什么管控器件,市場上大把,主要是性能。選購材料也是硬件維修工程師的基本功,不帶個人成見,進口件和國產件的品質高低,除了過流值耐壓值這些硬指標,最頭疼的就是觸發一致性。經銷商嘛,都稱自己的貨是原裝,但只要在觸發值上一比較,就原型畢露了。進口件的偏差值很小,一致性有保證。




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