VFS型高壓軟起動器在100MN自由鍛壓機中的應用

李顯通

（寶雞市寶鈦集團有限公司鍛造廠，陜西 寶雞 721014）

一、VFS型有級變頻無級調壓軟起動器的特點

VFS型有級變頻無級調壓軟起動器通過控制晶閘管來實現有級變頻無級調壓的功能。它可以輸出1/4fe、1/2fe、1fe（fe=50Hz或60Hz）三種頻率，實現電機由“0轉速到1/4全轉速”，“1/4轉速到1/2全轉速”， “1/2全轉速到2全轉速”的三級變頻軟起動，具有小起動電流、大起動力矩的良好起動特性，可以實現電機在較大負載轉矩、較小起動電流條件下實現平穩啟動。

二、VFS型有級變頻無級調壓軟起動器的現場應用：

1 主回路：根據100MN自由鍛壓機實際情況的要求，現場采用的是一臺軟起動對應一臺電機的一對一的接線方式。如圖1：

2 VFS型有級變頻無級調壓軟起動器起動方式：VFS軟起動器可以提供四條起動曲線（即起動方式）：（1）三（二）級變頻起動:它采用限流起動，同時起動頻率可以調整，可以實現二級變頻起動（12.5Hz，50Hz）或者三級變頻起動（12.5Hz，25Hz，50Hz）.這種起動有起動電流較小，輸出起動轉矩很大的良好起動特性。（2）電流限流起動：這種起動方式只有電流限流起動，電機在起動過程時輸出立即達到電流限流的最大值。（3）電壓斜坡軟起動：在可設定的起動時間內，將電機的端子電壓從某一個可設定的起動電壓升高到電源電壓，起動電壓最終要達到一個足夠的輸出電壓來產生足夠的電流和輸出轉矩。這個方法常用于負載轉矩多變和需要不同的起動轉矩的情況。（4）電壓斜坡加電流限流：和電壓斜坡類似，只是加上一個可調的最大輸出電流限流。初始電壓設定為電機剛好能帶動負載轉動時的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的起動時間和電機起動電流范圍內，使電機平滑全速運轉。電壓逐漸的上升到達到最大限流值，電壓就會保持在這一電壓值直到電機加速到全速運行。100MN自由鍛壓機高壓異步電動機參數為6kV/450kW，其額定電流為53.9A。根據現場負載的特性，我們采用的是第一種三（二）級變頻起動，采用二級變頻起動，同時啟動電流限制為額定電流的3倍，啟動電流約為150A左右。

圖1

3 現場控制回路：如圖2所示：鍛壓機設備自帶PLC為西門子S7-300型。在鍛壓機起動一臺電機過程中，在鍛壓機觸摸屏上操控啟動，PLC給定高壓軟起器啟動信號。為了保證啟動信號不受干擾，PLC給定的起動信號為兩個高電平信號。當PLC兩個輸出點同時為高電平時，高壓軟起動器接受啟動命令給高壓開關柜合閘信號，高壓開關柜合閘完畢后返回軟起動器合閘完畢信號。軟起動器開始軟起動電機，軟起動器起動完畢將主電源轉換切為旁路KM1后，給PLC返回運行信號。如果起動過程中，出現故障，返回PLC故障信號，并停止軟起動。當PLC兩個輸出點同時或一個為低電平時，電機停止運行。 VFS高壓軟起動器不僅能提供過載保護、過流保護等電機運行保護，還可以提供各種操作故障狀態下的保護，如輸入/輸出缺相保護，晶閘管短路及失壓、短路等保護。當保護動作時會給系統PLC輸出故障信號，同時在軟起動柜液晶屏顯示故障信息，減少了故障的查找與檢修時間。

圖2

4 由于VFS型軟起動器需單獨提供交流220V控制電源，而交流220V電源取自低壓配電柜，當變壓器低壓配電柜出現問題時，軟起動柜會失去控制電源，軟啟動器不能正常啟動和運行。為了保證系統正常工作，高壓控制配備的直流屏是采用的雙路電源供電且能單獨提供交流220V，可以從直流屏引入交流220V電源，保證了設備可靠的運行。

5 由于本系統是設備自帶PLC給軟起動器啟動命令，軟啟動器得到啟動命令后，給高壓斷路器合閘命令高壓斷路器才合閘，平時高壓斷路器在斷開位置。同時在高壓開關柜綜保上設置了就地閉鎖，高壓開關柜在就地位置不能人為操作合閘。這樣就保證了軟啟動器上端在設備開啟時才帶電，同時在設備檢修時不會發生誤操作，保證了設備和人身安全。

6 起動限制時間是被起動電機從零轉速到額定轉速所需要的時間，對于中小功率型VFS此參數一般設定為30s，大功率型此參數一般設定為60s。如果啟動時間超過設定時間，則VFS系統會報警，停止對電機的啟動。起動間隔時間是VFS起動完成后，再次進行啟動的間隔時間。一般間隔為30分鐘，這兩個參數必須設置。電機的長期和頻繁起動會使電機線圈發熱，嚴重時會燒毀電動機，同時縮短軟起動器的壽命。

[1]張燕賓. 變頻器應用教程[M].北京:機械工程出版社，2007.

[2]劉華波，等.西門子S7-300/400PLC編程與應用[Z].