四、晶閘管控制軟啟動（軟啟動器）控制電路

1.電路原理圖與工作原理

（1）電動機直接啟動的危害

電氣方面：

① 啟動時可達5～7倍的額定電流，造成電動機繞組過熱，從而加速絕緣老化。

② 供電網(wǎng)絡(luò)電壓波動大，當電壓≤0.85UN時，影響其他設(shè)備的正常使用。

機械方面：

① 過大的啟動轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生機械沖擊，對被帶動的設(shè)備造成大的沖擊力，縮短使用壽命，影響精確度。如使聯(lián)軸器損壞、皮帶撕裂等。

② 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。

（2）軟啟動的分類和基本工作原理

在電動機定子回路，通過串入有限流作用的電力器件實現(xiàn)的軟啟動，叫做降壓或限流軟啟動。它是軟啟動中的一個重要類別。以限流器件劃分，軟啟動可分為：以電解液限流的液阻軟啟動，以晶閘管為限流器件的晶閘管軟啟動，以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟啟動。

變頻調(diào)速裝置也是一種軟啟動裝置，它是比較理想的一種，可以在限流同時保持高的啟動轉(zhuǎn)矩，但較高的價格制約了其作為軟啟動裝置的發(fā)展。傳統(tǒng)的軟啟動均是有級的，如星/三角變換軟啟動、自耦變壓器軟啟動、電抗器軟啟動等。具體電路在后面進行介紹。

日常軟啟動應(yīng)用中最具有性價比的是晶閘管軟啟動，其原理是通過控制單元發(fā)出PWM波來控制晶閘管觸發(fā)脈沖，以控制晶閘管的導(dǎo)通，從而實現(xiàn)對電動機啟動的控制。

晶閘管軟啟動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主電路圖如圖1-18所示。

由晶閘管調(diào)壓軟啟動主電路圖中，調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接在電動機的三相供電線路中。在啟動過程中，晶閘管的觸發(fā)角由軟件控制，當啟動器的微機控制系統(tǒng)接到啟動指令后，便進行有關(guān)的計算，輸出觸發(fā)晶閘管的信號，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角θ，使啟動器按照所設(shè)計的模式調(diào)節(jié)輸出電壓，使加在交流電動機三相定子繞組上的電壓由零逐漸平滑地升至全電壓。同時，電流檢測裝置檢測三相定子電流并送給微處理器進行運算和判斷，當啟動電流超過設(shè)定值時，軟件控制升壓停止，直到啟動電流下降到低于設(shè)定值之后，再使電動機繼續(xù)升壓啟動。若三相啟動電流不平衡并超過規(guī)定的范圍，則停止啟動。當啟動過程完成后，軟啟動器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使電動機直接投入電網(wǎng)運行，以避免不必要的電能損耗。

軟啟動器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，使用軟啟動器啟動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，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。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，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，使電網(wǎng)避免諧波污染。

（3）實際應(yīng)用的CMC-L軟啟動器電路

① 實際電路圖如圖1-19所示。軟啟動器端子1L1、3L2、5L3接三相電源，2T1、4T2、6T3接電動機。當采用旁路交流接觸器時，可采用內(nèi)置信號繼電器通過端子的6腳和7腳控制旁路交流接觸器接通，達到電動機的軟啟動。

② CMC-L軟啟動器端子說明：CMC-L軟啟動器有12個外引控制端子，為大家實現(xiàn)外部信號控制、遠程控制及系統(tǒng)控制提供方便，端子說明如表1-4所示。

③ CMC-L軟啟動器顯示及操作說明：CMC-L軟啟動器面板示意圖如圖1-20所示。

CMC-L軟啟動器按鍵功能如表1-5所示。

CMC-L軟啟動器顯示狀態(tài)說明如表1-6所示。

④ CMC-L軟啟動器的控制模式：CMC-L軟啟動器有多種啟動方式：限流啟動、斜坡限流啟動、電壓斜坡啟動；多種停車方式：軟停車、自由停車方式。在使用時可根據(jù)負載及具體使用條件選擇不同的啟動方式和停車方式。

? 限流啟動。使用限流軟啟動模式時，啟動時間設(shè)置為零，軟啟動器得到啟動指令后，其輸出電壓迅速增加，直至輸出電流達到設(shè)定電流限幅值Im，輸出電流不再增大，電動機運轉(zhuǎn)加速持續(xù)一段時間后電流開始下降，輸出電壓迅速增加，直至全壓輸出，啟動過程完成，如表1-7所示。

? 斜坡限流啟動。輸出電壓以設(shè)定的啟動時間按照線性特性上升，同時輸出電流以一定的速率增加，當啟動電流增至限幅值Im時，電流保持恒定，直至啟動完成，如表1-8所示。

? 電壓斜坡啟動。這種啟動方式適用于大慣性負載，而對啟動平穩(wěn)性要求比較高的場合，可大大降低啟動沖擊及機械應(yīng)力，如表1-9所示。

? 自由停車。當停車時間為零時為自由停車模式，軟啟動器接到停機指令后，首先封鎖旁路交流接觸器的控制繼電器并隨即封鎖主回路晶閘管的輸出，電動機依負載慣性自由停機，如表1-10所示。

? 軟停車。當停車時間設(shè)定不為零時，在全壓狀態(tài)下停車則為軟停車，在該方式下停機，軟啟動器首先斷開旁路交流接觸器，軟啟動器的輸出電壓在設(shè)定的停車時間降為零。

⑤ CMC-L軟啟動器參數(shù)項及其說明如表1-11所示。

2.電氣控制部件與作用

帶熱繼電器保護自鎖正轉(zhuǎn)控制線路所選元器件及作用表如表1-12所示。

3.電路接線組裝

① 外接控制回路CMC-L軟啟動器整體電路設(shè)計安裝原理圖，如圖1-21所示。

② 外接控制回路CMC-L軟啟動器元器件布置。這里為方便理解，把中間繼電器電路圖放到布局圖里，如圖1-22所示。

③ 主電路接線如圖1-22所示。

④ 控制電路接線在接漏電保護器時一般接成“左零右火”形式，或把零線接在“N”標識上面，如圖1-23所示。

⑤ 繼電器接線：KA1常開觸點要并聯(lián)在啟動按鈕開關(guān)上，停止按鈕開關(guān)SB2和KA2常閉觸點串聯(lián)接到KA1線圈上，如圖1-24所示。

⑥ 旁路交流接觸器接線：220V火線經(jīng)過軟啟動端子6、7接到旁路交流接觸器線圈上，控制旁路交流接觸器，如圖1-25所示。

當出現(xiàn)故障不能啟動時，220V火線經(jīng)過軟啟動端子8、9接到中間繼電器KA2線圈，中間繼電器KA2吸合，串聯(lián)在KA1中間繼電器線圈的220V電壓被切斷，軟啟動控制器停止工作。

4. 電路調(diào)試與檢修

當軟啟動器保護功能動作時，軟啟動器立即停機，顯示屏顯示當前故障。用戶可根據(jù)故障內(nèi)容進行故障分析。