淺談軟啟動器在煤礦的應用

林燕霞

摘 要：本文介紹了礦用隔爆兼本質安全型軟啟動器的結構、工作原理及啟動方式，分析了在煤礦電氣控制中的應用，并提出了選用軟啟動器的一般原則。

關鍵詞：軟啟動器；煤礦；應用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.065

0 引言

煤礦井下大慣量生產機械如重型刮板機、大型膠帶機，由于功率大、距離長、使其轉動慣量較大，即使空載啟動，也會使啟動電流過大，影響其他設備正常工作。傳統控制多采用雙速電動機拖到、雙速啟動器控制，隨著電力電子器件和微處理技術的日趨完善，軟啟動技術已非常成熟，正在逐漸地應用于煤礦企業。

1 軟啟動器的電路組成

軟啟動器是一種集電機軟啟動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置[1]。礦用隔爆兼本質安全型軟啟動器由主電路和控制電路組成，原理框圖如圖1所示。

軟啟動器主電路中的主開關器件采用3對單向晶閘管VT反并聯，通過改變晶閘管的開通相位，調節軟啟動器的輸出電壓。

控制電路主要由計算控制系統、電壓、電流檢測電路、鍵盤顯示器和驅動電路組成。完成控制電動機的軟啟動、軟停止、檢測主電路電壓、電流，并進行故障顯示與報警等。

2 軟啟動器工作原理

軟啟動器的運行模式分為啟動模式和停車模式。

2.1 啟動模式

為適應負載不同的啟動要求，軟啟動器有多種啟動模式，常用的有轉矩啟動模式、限流啟動模式、電壓斜坡啟動模式等。

（1）轉矩啟動模式：電動機在啟動過程中，通過微處理器調節晶閘管的觸發角，使啟動轉矩由小到大線性上升。該啟動方式平滑性好，能夠降低電動機啟動時對電網的沖擊，是較好的重載啟動方式，缺點是啟動時間較長；（2）限流啟動模式：電動機啟動瞬間，控制晶閘管觸發角，使輸出電壓迅速增加，直到電動機電流達到設定的限流值，但不超過該值；隨著電動機速度的增大，啟動電流有減小趨勢，此時微處理器調節晶閘管的觸發角，使輸出電壓增高以保持啟動電流為設定值；當電動機達到額定轉速時，晶閘管全導通，啟動電流迅速下降，當啟動電流等于電動機額定電流時，接觸器吸合，啟動過程結束。該啟動方式主要用于輕載軟啟動；（3）斜坡電壓啟動模式：電動機在啟動時，通過微處理器調節晶閘管的觸發角使輸出電壓按所設定的啟動參數逐漸上升，電機隨著電壓的平穩上升逐漸加速，直到晶閘管全導通輸出電壓等于電源電壓時，旁路接觸器吸合，啟動過程完成，是較好的輕載軟啟動方式。

2.2 停機模式

軟啟動器常用的停機模式有軟停機模式和自由停機模式。

（1）軟停機模式：電動機的供電由旁路接觸器切換到軟啟動器的晶閘管，通過微處理器調節晶閘管的觸發角，使輸出電壓由全壓開始逐漸減小，使電機轉速平穩降低，直到電機停止運行。該停機模式通過設置軟停限流值，可以減少軟停時的大電流沖擊，減少和消除水泵類負載的喘振；（2）自由停機模式：軟啟動器接到停止命令后，立即斷開旁路接觸器并禁止晶閘管輸出，電動機依靠負載慣性逐漸停機。如果無必要軟停機，則應選擇自由停機模式，以延長軟啟動器的使用壽命。

3 軟啟動器在煤礦的應用

由于軟啟動器在啟動過程中，能夠有效減小啟動電流對電網的沖擊，極大地提高了電網整體的穩定性和可靠性，并且工作可靠、體積小，價格低、操作簡單、維護方便，因此在煤礦的應用也日益廣泛。

（1）膠帶輸送機。膠帶輸送機是煤礦地面和井下原煤的主要運輸設備，一般運輸距離長，安裝容量大。電控系統應保證輸送機能夠平穩滿載啟動，并且啟動和停車能等加速運行，并能自動控制加速度的大小，以免膠帶輸送機打滑。傳統的直接啟動方式，啟動電流大，線路壓降大，往往造成電網電壓降低，引起磁力啟動器及上級饋電開關跳閘，導致重載啟動失敗，甚至磁力啟動器燒毀[2]；同時電機啟動時的機械沖擊使得膠帶、減速器、液力耦合器、滾筒等產生不同程度的損壞，降低使用壽命。對于拖動大型膠帶機的高壓大功率電機，一般采用軟啟動器啟動，啟動電流近似恒值，啟動過程平穩，解決了膠帶機打滑的問題；并且啟動轉矩增大3—4倍，能夠實現膠帶機的滿載啟動；同時降低了機械沖擊，延長了設備的使用壽命。

（2）刮板輸送機 。為減小啟動電流及線路壓降，刮板輸送機常采用雙速電動機拖動，雙速啟動器控制，但在啟動的過程中容易出現過載停車、啟動難、刮板等問題。采用軟啟動的方式，一方面，能夠有效地控制力矩大小和啟動功率大小，消除啟動過程中對設備產生的沖擊力，從而防止滾建、斷齒的情況發生；另一方面，可以把雙速電動機變為單速電動機，減少供電電纜的數量，提高設備運行的可靠性。

4 選用軟啟動器的一般原則

為了更好地服務于現代化礦井，在選用軟啟動器時，首先，應優先選擇帶有微機接口，具有遠程通訊控制功能的軟啟動器。其次，軟啟動器無論在啟動過程還是啟動后的運行過程必須具有完善的保護功能，以保證軟啟動器和電動機的使用安全。在使用中，應能夠根據不同的情況恰當地設置保護級別和保護參數。最后，根據負載的啟動和停車要求，選擇軟啟動器的啟動和停車模式。一般對于水泵、風機類負載，啟動模式可以選用任一種，停機一般選用軟停機模式；對于膠帶機、刮板機等易重載啟動的設備最好選用轉矩啟動模式。

5 結論

軟啟動器在煤礦電氣系統中的廣泛應用，有效地解決了傳統啟動方式存在的啟動過程中電流大、電壓不穩、損害機械設備強度等問題，提高了煤礦供電系統的穩定性及機械設備的運行效率，延長了設備的使用壽命，達到了節能和降耗的目的。但在今后的現代化礦井的建設中，軟啟動器的使用一定要注重提高自動化水平，降低成本，提高企業效率和效益。

參考文獻：

[1]于繼鵬.淺談電機軟啟動器[J].民營科技，2008.

[2]陳忠誠.軟啟動的原理及其在煤礦電氣系統中的應用[J].科技博覽，2011（31）.