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    智能電機控制器中的軟起動器旁路技術-雷神電氣

    摘要:使用軟啟動旁路,內部或外部,以允許應用程序運行,在一個封閉的接觸器模式和斷開一次停止或已提供故障命令。這篇文章討論了差異在旁路接觸器的兩種技術和選項之間。...

    使用軟啟動旁路,內部或外部,以允許應用程序運行,在一個封閉的接觸器模式和斷開一次停止或已提供故障命令。一些軟起動器是全固態的,這意味著不需要或不包括旁路,且為IEC額定AC-53a連續運行鼠籠式電動機。其他軟起動器是混合動力,這意味著他們被評級AC-53b間歇工作并使用旁路當電機達到速度時。這篇文章討論了差異在旁路接觸器的兩種技術和選項之間。

    內旁路軟起動器(混合軟起動器)

    內部旁路接觸器在軟起動器使電機加速后使用。軟起動器的算法決定了電機何時達到速度,此時,從可控硅(SCR)控制過渡到旁路接觸器。雷神電氣提供混合軟起動器,這意味著它們具有固態起動器和內部旁路接觸器的電源結構。
    內部旁路接觸器的特性允許軟起動器以與全固態起動器相比的電機速度運行冷卻器?;旌鲜杰浧饎悠鞯男螤钕禂低ǔP∮跊]有旁路的全額定SCR。原因是較小的元件用于啟動和承載負載電流。SCR的額定值為間歇工作(AC-53b)。內部旁路接觸器通常沒有完全額定值(AC-3),因為它們通常設計為不接通或斷開負載電流。下表顯示了接觸器額定利用率的定義。
    利用類別確定
    試驗條件                                                                                  制作                                                                                  破壞
                                                                                   I/Ie           U/Ue          cosΦ                                              Ic /Ie          Ur /Ue         cosΦ
    AC-1電阻爐:                                                         1                1              0.95                                               1                    1             0.95
    無感或微感負載
     
    AC-2滑環電機:                                                    2.5               1              0.65                                              2.5                  1             0.65
    起動和換向
     
    AC-3鼠籠式電動機:                 Ie < 17 A              6                  1              0.65                                               1                  0.17          0.65
    運行電機的啟動和停止              Ie > 17 A              6                  1               0.35                                               1                 0.17          0.35

    AC-4鼠籠式電動機:                 Ie < 17 A              6                  1               0.65                                              6                   1              0.65
    啟動、堵塞(1)、點動(2)   Ie > 17 A              6                  1                0.35                                              6                  1              0.35

    AC-5電磁閥:
    接觸器、閥門和提升磁鐵                                      10                1                0.7                                                 1                  1              0.4
     
    (1) 堵塞被理解為在電機運行期間,通過反轉電機的主要連接來快速停止或反轉電機。
    (2) 點動(點動)被理解為給電動機一次或多次短時間的通電,以獲得驅動機構。
    Ie額定工作電流
    I接通電流
    Ic集成電路開斷電流
    U空載電壓
    Ue額定電壓
    Ur恢復電壓
    與內部旁路軟起動器,你只需要電源和控制線路。您不需要購買任何其他設備。軟啟動器上的內部旁路是輸送帶、風扇、泵和其他應用的完美選擇,在速度下電流和速度不會改變。


    混合動力軟起動器接線
     

    全固態軟起動器應用

    全固態軟起動器,設計用于在全電壓和速度下運行應用程序,啟動模式后不需要或使用旁路接觸器。SCR在軟起動器的電流規格(包括AC-53a利用率額定值)下完全額定。

     
    固態軟起動器接線

     全固態器件在有大量振動、灰塵和污垢的惡劣應用中具有優勢。
    保形涂層電路板有助于保護部件免受導電或腐蝕性粉塵的影響。振動不是一個問題,因為它將是一個機電旁路接觸器,它可能會導致觸點彈跳。
    全固態器件的其它應用包括具有高占空比的應用。使用固態接觸器的類似應用可能是固態軟起動器的候選。固態起動器提供固態接觸器無法提供的啟動和停止方法以及反饋。
    固態軟起動器,具有正常負載和重型負載的預定義額定值。
    環境溫度額定值
    –泵和壓縮機的理想選擇
    •重型額定值
    –適用于惡劣環境或要求更高的應用(例如,削片機、巖石破碎機)
    通常不能在混合式軟起動器上完成的應用,例如電動機加熱器、電阻負載和變壓器負載,有時可以使用全固態軟起動器來完成。在實現固態軟起動器之前,您需要更仔細地檢查每個應用程序。

    外部旁路

    軟起動器可以使用內部或外部旁路接觸器。根據應用的不同,外部旁路可能比內部旁路更好。在某些情況下,出于應用考慮,軟起動器可能具有內部旁路,但配置為使用輔助觸點/輸出控制外部旁路。適用于外部旁路接觸器的應用是需要軟啟動,但在運行模式下,電流可能會因產品堵塞或堵塞而尖峰。
    例如,在巖石破碎應用中,很有可能堵塞料斗中的物料,導致電流尖峰。帶有內部旁路接觸器的軟起動器監控電流,通??赡軙呐月诽奖Wo接觸器并返回SCR控制。一旦電流恢復正常,旁路接觸器被拉回。這種開關循環會縮短內部機電接觸器的壽命。
    在運行模式下,不具備軟起動器的所有保護功能可能有利于保持巖石破碎等應用。在該應用中,使用一個完全額定值的外部旁路接觸器來處理電流浪涌,使接觸器保持吸合狀態,直到發出停止命令或過載跳閘??赡苄枰獠窟^載來保護電機,因為在外部旁路模式下,一些軟起動器可能無法讀取電機數據。
    外部旁路接觸器也可用于AC-53a額定全固態軟起動器。根據軟起動器和旁路接觸器的安裝和接線,可能需要也可能不需要外部超載。從軟起動到旁路接觸器的安裝特性決定了軟起動器在旁路模式下是否能夠讀取數據(電流和電壓讀數)。下圖顯示了一個接線示例外部旁路示意圖。
    根據電機功率和滿負荷電流FLA確定旁路接觸器的尺寸。根據AC-1額定旁路接觸器額定值確定旁路導體的尺寸。
    AC-3額定旁路接觸器的功率額定值必須與軟起動器的功率額定值相匹配。
    旁路接觸器的短路額定值必須與軟起動器相似。這對于AC-1額定旁路接觸器的選擇尤為重要。

    帶外部旁路接觸器的線路連接電機接線圖
     
    帶外部旁路接觸器的三角形連接電機接線圖
     

    緊急旁路

    當軟起動器不屬于啟動或停止電路的一部分時,使用緊急旁路。通常,手動關閉自動(HOA)開關用于在軟起動器模式和緊急運行控制之間進行選擇。例如,軟起動器可能已損壞,需要更換,但該應用程序仍需要運行,直到可以進行修復為止,例如市政泵送應用程序。
    當通電時,緊急旁路接觸器充當DOL(直接在線)起動器。該接觸器必須完全額定為AC-3使用類別額定值的MIN值,以處理電機的涌入。
    緊急運行旁路接觸器安裝在軟起動器外部。這就要求系統有更大的腳印。還需要外部過載保護,以在緊急運行時保護電機。軟啟動有無法控制旁路接觸器。需要執行控制電路接線,以使接觸器線圈通電。
    下圖顯示了使用緊急旁路時Flex的接線示例。注意關閉旁路開關。這將取消軟起動器的控制。在本例中,一旦在開關上選擇了旁路,旁路接觸器閉合,電機啟動。您可以添加其他按鈕來實現對啟動和停止功能的所需控制級別。

    關閉旁路控制的典型接線圖
     

    外部旁路接觸器的尺寸

    除了軟起動器的利用率額定值外,如果旁路用于接通或斷開電機電流,還應考慮電動機的總起動電流。效率更高的電動機通常具有更高的起動功率
    電流。
    例如,如果一臺高效電機的啟動電流是FLA的10倍,則旁路接觸器的尺寸應相應調整。滿載電流(FLA)為200 A的電機應使用以下公式進行計算:
    (FLA x涌流倍數)/6,分母為6,因為接觸器通常按照AC-3的使用代碼設計和額定值,AC-3的閉合特性是FLA的6倍。
    在本例中,方程式為(200 x 10)/6=333.33 A。AC-3額定值的接觸器應能處理333 A負載。
    注意:確定部件尺寸時,請始終遵循當地規范
    確定外部旁路接觸器尺寸時應遵循的一些準則包括:
    •僅當軟起動額定值為AC-1時,停止軟起動。
    •如果旁路接觸器有可能接通或斷開電機負載電流,則使用MIN額定值AC-3。
    •如果您在巖石破碎或類似應用中使用旁路,我們建議至少使用AC-3額定接觸器。

    結論

    全固態軟起動器通常比混合式軟起動器更通用。全固態軟起動器具有AC-53a額定值,即連續工作的額定值。全固態起動器非常適合惡劣、多塵、易振動的應用。
    混合式軟起動器外形緊湊,通常比相同安培數的全固態裝置運行溫度更低?;旌蟿恿浧饎悠骶哂蠥C-53b額定值,適用于間歇工作。
    軟起動器內部有旁路接觸器,節省了接線時間和面板空間。
    如果軟起動器具有可用于外部旁路控制和/或協調的端子,則全固態軟起動器和混合軟起動器通??稍谛枰獣r使用外部旁路。
    在決定使用哪種類型的軟起動器時,必須仔細考慮應用程序要求、面板空間、預算和操作環境。下表列出了每種軟起動器旁路類型的相對優缺點。
    內部旁路相比固態軟起動器的優缺點
     
    內部旁路(AC-53b間歇負載額定值)                                                                                固態軟起動器(AC-53a連續工作)
    優勢                                                                                                                                                          優勢
    占地面積更小                                                                                                              可控硅整流器(SCR)完全額定連續工作
    更少的布線                                                                                                                  壽命更長,無機械壽命限制
    散熱量少                                                                                                                      非常適合惡劣環境下的關鍵性能
    優化熱管理                                                                                                                  允許專門控制
    總安裝成本更低                                                                                                           每小時更高的操作數
    —                                                                                                                                 可選外部旁路接觸器

    劣勢                                                                                                                                                       劣勢
    如果旁路損壞,可能需要更換整個電源桿                                                                                           大占地
    不能用于緊急情況下繞過                                                                                                            較大的散熱片和風扇
    無法選擇僅使用SCR控制模式                                                                                                        產生更多熱量

    本文作者:雷神電氣

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