淺談軟啟動(dòng)器在煤礦的應(yīng)用

林燕霞

摘 要：本文介紹了礦用隔爆兼本質(zhì)安全型軟啟動(dòng)器的結(jié)構(gòu)、工作原理及啟動(dòng)方式，分析了在煤礦電氣控制中的應(yīng)用，并提出了選用軟啟動(dòng)器的一般原則。

關(guān)鍵詞：軟啟動(dòng)器；煤礦；應(yīng)用

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

0 引言

煤礦井下大慣量生產(chǎn)機(jī)械如重型刮板機(jī)、大型膠帶機(jī)，由于功率大、距離長、使其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量較大，即使空載啟動(dòng)，也會(huì)使啟動(dòng)電流過大，影響其他設(shè)備正常工作。傳統(tǒng)控制多采用雙速電動(dòng)機(jī)拖到、雙速啟動(dòng)器控制，隨著電力電子器件和微處理技術(shù)的日趨完善，軟啟動(dòng)技術(shù)已非常成熟，正在逐漸地應(yīng)用于煤礦企業(yè)。

1 軟啟動(dòng)器的電路組成

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

軟啟動(dòng)器主電路中的主開關(guān)器件采用3對(duì)單向晶閘管VT反并聯(lián)，通過改變晶閘管的開通相位，調(diào)節(jié)軟啟動(dòng)器的輸出電壓。

控制電路主要由計(jì)算控制系統(tǒng)、電壓、電流檢測(cè)電路、鍵盤顯示器和驅(qū)動(dòng)電路組成。完成控制電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)、軟停止、檢測(cè)主電路電壓、電流，并進(jìn)行故障顯示與報(bào)警等。

2 軟啟動(dòng)器工作原理

軟啟動(dòng)器的運(yùn)行模式分為啟動(dòng)模式和停車模式。

2.1 啟動(dòng)模式

為適應(yīng)負(fù)載不同的啟動(dòng)要求，軟啟動(dòng)器有多種啟動(dòng)模式，常用的有轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)模式、限流啟動(dòng)模式、電壓斜坡啟動(dòng)模式等。

（1）轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)模式：電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中，通過微處理器調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，使啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩由小到大線性上升。該啟動(dòng)方式平滑性好，能夠降低電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是較好的重載啟動(dòng)方式，缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間較長；（2）限流啟動(dòng)模式：電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)瞬間，控制晶閘管觸發(fā)角，使輸出電壓迅速增加，直到電動(dòng)機(jī)電流達(dá)到設(shè)定的限流值，但不超過該值；隨著電動(dòng)機(jī)速度的增大，啟動(dòng)電流有減小趨勢(shì)，此時(shí)微處理器調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，使輸出電壓增高以保持啟動(dòng)電流為設(shè)定值；當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，晶閘管全導(dǎo)通，啟動(dòng)電流迅速下降，當(dāng)啟動(dòng)電流等于電動(dòng)機(jī)額定電流時(shí)，接觸器吸合，啟動(dòng)過程結(jié)束。該啟動(dòng)方式主要用于輕載軟啟動(dòng)；（3）斜坡電壓啟動(dòng)模式：電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)時(shí)，通過微處理器調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角使輸出電壓按所設(shè)定的啟動(dòng)參數(shù)逐漸上升，電機(jī)隨著電壓的平穩(wěn)上升逐漸加速，直到晶閘管全導(dǎo)通輸出電壓等于電源電壓時(shí)，旁路接觸器吸合，啟動(dòng)過程完成，是較好的輕載軟啟動(dòng)方式。

2.2 停機(jī)模式

軟啟動(dòng)器常用的停機(jī)模式有軟停機(jī)模式和自由停機(jī)模式。

（1）軟停機(jī)模式：電動(dòng)機(jī)的供電由旁路接觸器切換到軟啟動(dòng)器的晶閘管，通過微處理器調(diào)節(jié)晶閘管的觸發(fā)角，使輸出電壓由全壓開始逐漸減小，使電機(jī)轉(zhuǎn)速平穩(wěn)降低，直到電機(jī)停止運(yùn)行。該停機(jī)模式通過設(shè)置軟停限流值，可以減少軟停時(shí)的大電流沖擊，減少和消除水泵類負(fù)載的喘振；（2）自由停機(jī)模式：軟啟動(dòng)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(dòng)機(jī)依靠負(fù)載慣性逐漸停機(jī)。如果無必要軟停機(jī)，則應(yīng)選擇自由停機(jī)模式，以延長軟啟動(dòng)器的使用壽命。

3 軟啟動(dòng)器在煤礦的應(yīng)用

由于軟啟動(dòng)器在啟動(dòng)過程中，能夠有效減小啟動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，極大地提高了電網(wǎng)整體的穩(wěn)定性和可靠性，并且工作可靠、體積小，價(jià)格低、操作簡單、維護(hù)方便，因此在煤礦的應(yīng)用也日益廣泛。

（1）膠帶輸送機(jī)。膠帶輸送機(jī)是煤礦地面和井下原煤的主要運(yùn)輸設(shè)備，一般運(yùn)輸距離長，安裝容量大。電控系統(tǒng)應(yīng)保證輸送機(jī)能夠平穩(wěn)滿載啟動(dòng)，并且啟動(dòng)和停車能等加速運(yùn)行，并能自動(dòng)控制加速度的大小，以免膠帶輸送機(jī)打滑。傳統(tǒng)的直接啟動(dòng)方式，啟動(dòng)電流大，線路壓降大，往往造成電網(wǎng)電壓降低，引起磁力啟動(dòng)器及上級(jí)饋電開關(guān)跳閘，導(dǎo)致重載啟動(dòng)失敗，甚至磁力啟動(dòng)器燒毀[2]；同時(shí)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的機(jī)械沖擊使得膠帶、減速器、液力耦合器、滾筒等產(chǎn)生不同程度的損壞，降低使用壽命。對(duì)于拖動(dòng)大型膠帶機(jī)的高壓大功率電機(jī)，一般采用軟啟動(dòng)器啟動(dòng)，啟動(dòng)電流近似恒值，啟動(dòng)過程平穩(wěn)，解決了膠帶機(jī)打滑的問題；并且啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大3—4倍，能夠?qū)崿F(xiàn)膠帶機(jī)的滿載啟動(dòng)；同時(shí)降低了機(jī)械沖擊，延長了設(shè)備的使用壽命。

（2）刮板輸送機(jī) 。為減小啟動(dòng)電流及線路壓降，刮板輸送機(jī)常采用雙速電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)，雙速啟動(dòng)器控制，但在啟動(dòng)的過程中容易出現(xiàn)過載停車、啟動(dòng)難、刮板等問題。采用軟啟動(dòng)的方式，一方面，能夠有效地控制力矩大小和啟動(dòng)功率大小，消除啟動(dòng)過程中對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的沖擊力，從而防止?jié)L建、斷齒的情況發(fā)生；另一方面，可以把雙速電動(dòng)機(jī)變?yōu)閱嗡匐妱?dòng)機(jī)，減少供電電纜的數(shù)量，提高設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

4 選用軟啟動(dòng)器的一般原則

為了更好地服務(wù)于現(xiàn)代化礦井，在選用軟啟動(dòng)器時(shí)，首先，應(yīng)優(yōu)先選擇帶有微機(jī)接口，具有遠(yuǎn)程通訊控制功能的軟啟動(dòng)器。其次，軟啟動(dòng)器無論在啟動(dòng)過程還是啟動(dòng)后的運(yùn)行過程必須具有完善的保護(hù)功能，以保證軟啟動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的使用安全。在使用中，應(yīng)能夠根據(jù)不同的情況恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置保護(hù)級(jí)別和保護(hù)參數(shù)。最后，根據(jù)負(fù)載的啟動(dòng)和停車要求，選擇軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)和停車模式。一般對(duì)于水泵、風(fēng)機(jī)類負(fù)載，啟動(dòng)模式可以選用任一種，停機(jī)一般選用軟停機(jī)模式；對(duì)于膠帶機(jī)、刮板機(jī)等易重載啟動(dòng)的設(shè)備最好選用轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)模式。

5 結(jié)論

軟啟動(dòng)器在煤礦電氣系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，有效地解決了傳統(tǒng)啟動(dòng)方式存在的啟動(dòng)過程中電流大、電壓不穩(wěn)、損害機(jī)械設(shè)備強(qiáng)度等問題，提高了煤礦供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性及機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行效率，延長了設(shè)備的使用壽命，達(dá)到了節(jié)能和降耗的目的。但在今后的現(xiàn)代化礦井的建設(shè)中，軟啟動(dòng)器的使用一定要注重提高自動(dòng)化水平，降低成本，提高企業(yè)效率和效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]于繼鵬.淺談電機(jī)軟啟動(dòng)器[J].民營科技，2008.

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