技術(shù)文章
施耐德ATS48系列軟啟動(dòng)器
軟起動(dòng)是工控維修中常見設(shè)備,探討的人相比其它來(lái)說(shuō)比較少,論壇上也有發(fā)表過(guò)一些關(guān)于軟起動(dòng)的文章,個(gè)人以為,商業(yè)目的的多,技術(shù)探討的少。軟起動(dòng)算是早期大功率電機(jī)啟停的過(guò)度產(chǎn)品,其作用是讓電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái),介于星三角和水阻啟動(dòng)之間,當(dāng)年變頻器都比較貴,國(guó)產(chǎn)貨還沒(méi)崛起。軟起動(dòng)不能調(diào)速,啟動(dòng)正常了,立即切換到旁路接觸器,不調(diào)頻也不節(jié)電,最多起到保護(hù)電機(jī)的作用。
但軟起動(dòng)價(jià)格并不便宜,洋品牌動(dòng)輒幾萬(wàn)一臺(tái),值這個(gè)價(jià)嗎?這東西在工控當(dāng)中究竟處于什么地位?有沒(méi)有技術(shù)含量呢?
就我個(gè)人回答而言,技術(shù)肯定是有的,性價(jià)比是真的不高。技術(shù)含量不高,但這東西的成本卻真的很難降下來(lái)。軟起動(dòng)要調(diào)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(lái)硬件成本其實(shí)并不低。其中可控硅最值錢,有廠商就在這上面節(jié)約成本。市場(chǎng)上便宜的軟起動(dòng),三個(gè)可控硅改用兩個(gè),中間一相用一條鋁排穿過(guò)去就行。
軟起動(dòng)雖然功能有限,啟動(dòng)電流還大,工作也是工頻狀態(tài),無(wú)法能調(diào)速節(jié)能,市場(chǎng)上還有那么多用戶在用,就沒(méi)有優(yōu)點(diǎn)!倒也不是,這東西方便大規(guī)模集中控制,順序啟動(dòng),且穩(wěn)定性比變頻器還高,在一些不需要調(diào)速的場(chǎng)合,優(yōu)勢(shì)明顯。d品牌如美國(guó)AB羅克韋爾,瑞士ABB,法國(guó)施耐德,德國(guó)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(guò)軟起動(dòng)器。功能分:電壓線性啟動(dòng),恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。那么,作為干工控維修的我們應(yīng)該怎樣的認(rèn)識(shí)軟起動(dòng)呢?
1.從原理說(shuō)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(zhǔn),50HZ我們把它叫做工頻,軟啟動(dòng)調(diào)制輸出的,也是同頻同相的工頻電源。在這里重點(diǎn)說(shuō)明的是:軟起動(dòng)的電壓幅度調(diào)制,靠晶閘管正/負(fù)半橋,錯(cuò)位180度時(shí)間周期導(dǎo)通完成的!
這個(gè)導(dǎo)通時(shí)間周期,有什么依據(jù)?答案是:采樣進(jìn)線電壓的同步信號(hào)!
不管是模擬的也好,數(shù)字的也好,都必須從進(jìn)線,則通過(guò)電阻降壓采樣,得到一個(gè)弦波信號(hào),我們稱為同步信號(hào)。這個(gè)同步信號(hào)的作用就是:保證控制板輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同頻同相,正半周可控硅上橋觸發(fā),負(fù)半周下橋?qū)?。就這樣,經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化的U\V\W三相相位不產(chǎn)生變化(其實(shí)0度的時(shí)候有輕微的失真),電壓產(chǎn)生變化,把輸出電壓逐漸提升到額定值。
所以,軟起動(dòng)最基本的原理,就是將電壓進(jìn)行調(diào)幅的過(guò)程。比如,用戶手冊(cè)上講的,30%電壓線性啟動(dòng),就是大約以100多伏的電壓開始起動(dòng)電機(jī),而不是從0V開始(實(shí)際上很難)。
實(shí)際應(yīng)用中,軟起動(dòng)是采取怎樣的技術(shù),在頻率不變,逐漸調(diào)整電壓幅值的呢。兩個(gè)方法:
1.控制驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬,由窄逐漸加寬,當(dāng)輸出電壓和輸入電壓相等的時(shí)候,驅(qū)動(dòng)脈沖和弦波寬度一致。例子如施耐德ATS48就是這種類型,國(guó)產(chǎn)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(lái)控制電壓的變化。這種控制方法極其細(xì)膩的控制了驅(qū)動(dòng)脈寬的變化,稱為數(shù)字式軟起動(dòng)器,多見于高檔品牌軟起動(dòng)器,啟動(dòng)平衡度非常好,使電壓,電流,功率更加線性精確。
2.電路結(jié)構(gòu)
軟起動(dòng)都是采用可控硅調(diào)制輸出。注意的是:可控硅是電流觸發(fā)型,變頻器是電壓觸發(fā)型,兩者電路是有差別的!電壓觸發(fā)型電路復(fù)雜,電流觸發(fā)型電路簡(jiǎn)單。電流觸發(fā)型:電壓很低但電流較大,可達(dá)70-250毫安,只要驅(qū)動(dòng)變壓器的頻寬和容量夠,次級(jí)加個(gè)二極管,就可以構(gòu)成電流型觸發(fā)電路,可控硅便可順利的導(dǎo)通和關(guān)斷。
這是硬件結(jié)構(gòu),肉眼可見的。但這種電流驅(qū)動(dòng)電路,維修時(shí)無(wú)法用指針萬(wàn)用表直接觸發(fā),監(jiān)視驅(qū)動(dòng)脈沖判斷驅(qū)動(dòng)電路的好壞。
3.維修要點(diǎn)
作為工控硬件維修從業(yè)人員,也不要輕視軟啟動(dòng)器,認(rèn)為技術(shù)相對(duì)過(guò)于簡(jiǎn)單,這樣想就錯(cuò)了,特別時(shí)一些數(shù)字型的軟起動(dòng)器。像AB,ABB,WEG這些品牌,控制電路就非常復(fù)雜,本身價(jià)值并不便宜。軟起動(dòng)市場(chǎng)上應(yīng)用單位很廣泛,像船機(jī),水廠,礦業(yè)這些單位,就有大把的軟起動(dòng)器在使用。
維修軟起動(dòng)其好處是,風(fēng)險(xiǎn)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(jié)構(gòu)可能不一樣,記住進(jìn)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(hào)控制電路,壞的幾率很少。開關(guān)電源部分壞的較多,但會(huì)修工控的從業(yè)人員,應(yīng)該都可以玩轉(zhuǎn)開關(guān)電源的。我自己的維修經(jīng)驗(yàn)看,進(jìn)口品牌,開關(guān)電源也很少壞,但進(jìn)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(dòng)維修中出現(xiàn)最多的問(wèn)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(shuō)明書,試著用原理反推故障出現(xiàn)的可能,可以節(jié)省大把的維修時(shí)間。例如:輸出缺相,注意是不是沒(méi)帶電機(jī)(或者電機(jī)太?。?,軟起動(dòng)的主要檢測(cè)是電流,電機(jī)太小達(dá)不到下限電流閾值,系統(tǒng)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(cè)電路,輸入同步信號(hào)沒(méi)有?沒(méi)有,肯定也報(bào)警。可控硅是易損件,但可控硅的損壞,不一定就是可控硅的質(zhì)量問(wèn)題。軟起動(dòng)需要建立在同步信號(hào)的基礎(chǔ)上,有的使用現(xiàn)場(chǎng),進(jìn)線電源波形失真非常嚴(yán)重,導(dǎo)致同步信號(hào)失真,就會(huì)造成可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)錯(cuò)相損壞。
AB羅克韋爾軟啟動(dòng)器
4.配件標(biāo)準(zhǔn)
維修軟起動(dòng)的配件標(biāo)準(zhǔn),比維修別的大功率設(shè)備要求低。軟起動(dòng)最貴重的元件是可控硅,可控硅的三大指標(biāo)就是:容量,耐壓,觸發(fā)值
容量:軟起動(dòng)的啟動(dòng)電流一般會(huì)達(dá)到5-8倍額定電流,所以對(duì)可控硅的容量冗余要求比較大。我的經(jīng)驗(yàn)是,真正進(jìn)口硅,6倍容量。國(guó)產(chǎn)硅,至少8倍冗余。
耐壓值:這個(gè)很多工程人員會(huì)忽視,但耐壓值是可控硅一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo),特別是高電壓使用場(chǎng)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(chǎng)上的硅體,標(biāo)稱2500V,實(shí)測(cè)2000V不到。我自己購(gòu)買配件時(shí),會(huì)先和賣家溝通好,丑話說(shuō)在前邊,低于我的要求,一律退貨,大不了出點(diǎn)運(yùn)費(fèi)。
觸發(fā)值:其實(shí)只要硅體是好的,大抵都能觸發(fā)。我要說(shuō)的是,觸發(fā)值的一致性,工控器件又不是什么管控器件,市場(chǎng)上大把,主要是性能。選購(gòu)材料也是硬件維修工程師的基本功,不帶個(gè)人成見,進(jìn)口件和國(guó)產(chǎn)件的品質(zhì)高低,除了過(guò)流值耐壓值這些硬指標(biāo),最頭疼的就是觸發(fā)一致性。經(jīng)銷商嘛,都稱自己的貨是原裝,但只要在觸發(fā)值上一比較,就原型畢露了。進(jìn)口件的偏差值很小,一致性有保證。