軟啟動器控制回路改造與革新

李夢兆

摘 要：軟啟動器是現代工業控制中常用的設備，但在實際使用中可能會出現設備與對應工況不匹配的現象，本文著重分析了一例通過加裝前置變壓器降壓運行軟啟動器控制模塊減少軟啟動器運行故障的改造革新。

關鍵詞：軟啟動器 前置變壓器 降壓運行

一、改造實施背景

軟啟動器（Soft Starter）是一種集電動機軟啟動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的電動機控制裝置。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，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電動機達到額定轉數時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，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，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉數逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。

自2008年進行設備升級后，某國外品牌軟啟動器被大量應用于水源地水源井控制系統中，用于控制水源井開停。隨著使用時間的增加，2010年開始出現部分水源井在運行時發生自動停機，軟啟動器控制模塊顯示為“被停止”的故障。而一旦顯示為“被停止”設備就無法再啟動，只能采取更換新的控制模塊的方法使設備重新運行。此后每年出現故障的模塊逐漸增多，至2014年已增至每年10余塊模塊需要更換，且一塊控制模塊的購買費用近萬元，不但增加了運營成本，而且嚴重影響供水設備的穩定運行。

期間多次與設備供應商進行溝通，與其技術人員到現場進行分析。由于該品牌軟啟動器為進口設備，為更進一步檢測，設備供應商將損壞的控制模塊送到該品牌生產地原廠進行檢測。檢測結果顯示：自動停機是控制模塊內C6、C7電容器被擊穿所致，而C6、C7被擊穿的原因為電網波動造成的過流或過壓。

二、改造原理

經多方查詢相關資料，多次和該設備供應商相關技術人員溝通后，發現該軟啟動器控制模塊生產國電壓標準為110V，此產品主要供應該國國內使用。隨著市場的擴大，該產品進入到我國，為適應不同市場兼容了220V。從此思路入手查閱了該產品的相關說明，發現該軟啟動器控制模塊雖然支持110～220V的AC輸入，但該產品控制模塊電源的最高輸入電壓僅為240V。

水源井群所在地一般為開闊平原地帶，雨季一般多雷雨，部分電網與農電共用，電網質量一般，電壓不穩定。在這種情況下，電網中極易出現電涌。而電涌能對控制電路的IC等元件造成損壞，擊穿半導體器件，破壞元器件金屬化表層，破壞印刷電路板印刷線路或接觸點。

為此決定將目前控制模塊的運行電壓從220V調整到110V運行，這樣可以有效防止電網對設備的沖擊。即使有瞬時電壓過高的情況發生，但由于有變壓器的隔離和降壓作用，實際加之于控制模塊的供電升壓也不會超過上限240V，由此可以最大限度地保證設備供電在安全合理的范圍內運行，見圖1。

三、具體改造

由于軟啟動器控制模塊對功率有一定要求，在查詢相關說明保留充分裕度的基礎上選取220V～110V額定功率為180W的變壓器。在充分考慮到實際工況和配電盤內的安裝條件后，選取了220V～110V的R型變壓器，該型號變壓器除具有體積小、結構簡單、安全可靠等優點外，還具有可定制功率的特點，正好滿足改造對于變壓器的要求。

線路改造中除軟啟動器控制模塊的控制電源電壓要改為110V，其對應的啟動/停止控制結點的電壓也要相應更改為110V。

控制端子說明見下表。

改造試點的選取：本次所選取的多口水源井均為數次出現軟啟動器控制模塊損壞，且在用控制模塊在2年以上的水源井。

具體改造的原理圖如圖2、圖3所示。

四、改造效果

經過近一年的改造后運行，所有參與改造的軟啟動器并未再出現控制模塊故障，這也表明了加裝前置變壓器降壓運行軟啟動器控制模塊能有效抵御電網波動造成的過流或過壓燒毀設備的風險，提高了水源井運行的穩定性，也降低了運營成本。

（作者單位：北京市自來水集團有限責任公司）