科技資訊CCOLCEONCO NFOMATION動(dòng)力與電氣工程ICM2系列電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器在循環(huán)水泵上的應(yīng)用王寄峰I吳艷萍2(1.中國(guó)聯(lián)合工程公司1 2. 杭州華光電氣有限公司杭州 310001)摘妻;本文介紹了ICM2累列數(shù)字式軟起動(dòng)器的工作原理及特點(diǎn)，并與傳統(tǒng)起動(dòng)器進(jìn)行特性的比柱,提出其性能的優(yōu)越性。紬合實(shí)側(cè)來(lái)關(guān)鍵詞:三相交流電動(dòng)機(jī)ICM2 系列數(shù)字式軟起動(dòng)器循環(huán)水聚 應(yīng)用中圖分類號(hào):TM32文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1672-3791(2009)04(2)-0140-03三相交流電動(dòng)機(jī)從發(fā)明以來(lái),經(jīng)歷了↑Iq漫長(zhǎng)的歲月。由于其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行Ta2可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉,而廣泛作用于電力拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械中,在機(jī)械、化工、紡織e和石化等行業(yè)有大量的應(yīng)用。然而，電動(dòng)|也驗(yàn)潤(rùn)國(guó)發(fā)分電壓檢測(cè)|圍3限流起動(dòng)特性圄機(jī)在恒壓下直接起動(dòng),其起動(dòng)電流約為額Fig.3 Order a stream to start chrncteristic定電流的5-8倍,其轉(zhuǎn)速要在很短時(shí)間內(nèi)CPUproperty picture從零升至額定轉(zhuǎn)速，會(huì)在起動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生健盤兼囚-存儲(chǔ)喜4酥刀|沖擊,很容易使電力拖動(dòng)對(duì)象的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)N等造成嚴(yán)重磨損甚至損壞。在起動(dòng)瞬間大圈1 1CM2 系列數(shù)字式軟起動(dòng)器硬件原理圉電流的沖擊下,將引起電網(wǎng)電壓降低,嚴(yán)重創(chuàng)動(dòng)Fig.1 The ICM2 series digital is soft滑行體機(jī)威脅眷鄰近用電設(shè)備的安全運(yùn)行。同時(shí)由starter hardwaro principlo picture于電壓降低,電動(dòng)機(jī)本身起動(dòng)也難以完成，rt透成電機(jī)堵轉(zhuǎn),嚴(yán)重時(shí),可能燒壞電動(dòng)機(jī).體機(jī)因而如何堿少異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間的大電圈4軟停車特性圈流的沖擊,是電動(dòng)機(jī)運(yùn)行中的首要問(wèn)題。Fig.4 Soft characteristic property picture為此必須設(shè)法改善電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法,使u2parking電動(dòng)機(jī)達(dá)到平滑無(wú)沖擊的起動(dòng)。t1 t2ts傳統(tǒng)的改善電動(dòng)機(jī)起動(dòng)沖擊的起動(dòng)方團(tuán)2電壓斜坡起動(dòng)特性圖慢慢降到零,電機(jī)平穩(wěn)停機(jī)。式一般有屬三角降壓起動(dòng)、自耦降壓起Fig.2 The voltage slope starts電動(dòng)機(jī)工作時(shí),軟起動(dòng)器內(nèi)的檢測(cè)器動(dòng)、定子串電抗(電阻)降壓起動(dòng)及磁控降cha racteristic property picture-直監(jiān)視脊電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài),井將監(jiān)測(cè)壓起動(dòng)等。這些起動(dòng)方式雖都能降低起動(dòng)到的參數(shù)送給CPU進(jìn)行處理, CPU將監(jiān)測(cè)電流,但起動(dòng)特性不理想，起動(dòng)過(guò)程變換時(shí)三對(duì)反并聯(lián)的 晶閘管串聯(lián)于電動(dòng)機(jī)的三相參數(shù)進(jìn)行分析、 存儲(chǔ)、顯示。 因此,電動(dòng)機(jī).產(chǎn)生較大的沖擊電流,并存在起動(dòng)控制設(shè)供電電路 上,利用晶閘管的電子開(kāi)關(guān)特性，軟起動(dòng)器還具有測(cè)量回路參數(shù)及對(duì)電機(jī)提備復(fù)雜、成本高等缺點(diǎn)。因此,不能根本解通過(guò)控制晶閘 管的導(dǎo)通角來(lái)改變其電壓的供可 靠保護(hù)的功能。決直接起動(dòng)存在的問(wèn)題。大小,以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)過(guò)程。由于軟起動(dòng)器采用了單片機(jī)控制,可隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)其硬件 原理圖如圖1所示.根據(jù)負(fù)載特性任意設(shè)置各種起動(dòng)參數(shù),因的快速發(fā)展,數(shù)字式軟起動(dòng)器便應(yīng)運(yùn)而生。如圖1所示,ICM2系列數(shù)字式軟起動(dòng)此具有較強(qiáng)的負(fù)載適應(yīng)性。它是傳統(tǒng)的星三角降壓起動(dòng)、自耦降壓起器主要由電壓檢測(cè)回路、 電流檢測(cè)回路、1.2 1CM2 系列數(shù)字式軟起動(dòng)器的主要起動(dòng). .動(dòng)、定子串電抗(電阻)降壓起動(dòng)及磁控降微處理器(CPU). 存儲(chǔ)器、可控硅(SCR)、 停車方式壓起動(dòng)理想的更新?lián)Q代產(chǎn)品。觸發(fā)回路、顯示器、操作鍵盤等部分組成。(1)電壓斜坡起動(dòng)。本文通過(guò)對(duì)ICM2系列數(shù)字式軟起動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí),CPU接受鍵盤輸入命如圖2所示,電機(jī)起動(dòng)時(shí),電壓迅速上的工作原理及特點(diǎn)的闞述,并與傳繞起動(dòng)令 ,檢側(cè)電動(dòng)機(jī)回路的可靠性，調(diào)用存儲(chǔ)器升到最 小起動(dòng)轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的初始電壓UI,器進(jìn)行特性的比較.提出其性能的優(yōu)越性。予置的數(shù)據(jù) ,控制SCR導(dǎo)通角,以改變電動(dòng)然后 依設(shè)定的起動(dòng)時(shí)間t逐漸上升,直至電并結(jié)合實(shí)例來(lái)描述ICM軟起動(dòng)器在45kW機(jī)輸 入人電壓,從而達(dá)到限制回路起動(dòng)電流，網(wǎng)額定電壓Ue.圖中,UI,t可調(diào)。由于電循環(huán)水泵上的應(yīng)用。保證電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)的目的。CPU還通過(guò)壓從初始值到額定值是線性變化(初始值內(nèi)部檢測(cè)回路,判斷電動(dòng)機(jī)起動(dòng)是否結(jié)東，可保證電動(dòng)機(jī)的最大起動(dòng)力矩),所以整個(gè)1 IQM2系列數(shù)字式軟起動(dòng)器的工作原理及當(dāng) 起動(dòng)結(jié)東時(shí),輸出控制接點(diǎn)控制旁路接起動(dòng)過(guò)程 可保證電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。特點(diǎn)觸器JC,使JC觸點(diǎn)無(wú)流合上,使電動(dòng)機(jī)直(2)限流起動(dòng)。1.1 1CM2 系列數(shù)字式軟起動(dòng)器的工作原理接投入運(yùn)行。電機(jī)起動(dòng)時(shí),輸入電壓從1CM2系列數(shù)字式軟起動(dòng)器是采用電動(dòng)機(jī)軟停止時(shí),SCR投中國(guó)煤化工輸出電流上升到設(shè)定的SCR功率組件,以微處理器為控制核心的流切換到SCR回路。 JC 觸:fYHC N M H G保證輸出電流在不大于lq新型電動(dòng)機(jī)起動(dòng)設(shè)備,其工作原理是采用CPU 通過(guò)控制SCR的導(dǎo)通角，使電機(jī)電壓下 ,電壓逐漸上升,電機(jī)加速,完成起動(dòng)過(guò)40科技資訊SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION200 NO.10科技資訊SCIENCE & TECHNOLOOY NFOPMATION動(dòng)力與電氣工程程。Iq可在電機(jī)額定電流le的2-4倍間選擇。衰1 1CM2 系列數(shù)字式軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)起動(dòng)器的性能比較Tab.1 The ICM2 series digial is soft starter and tradition starter function comperison(3)軟停車。.如圖4所示,電機(jī)停車時(shí),通過(guò)控制電主要性能1042系列軟起動(dòng)器Y/O起動(dòng)器自耦降壓起動(dòng)器壓的下降時(shí)間，延長(zhǎng)停車時(shí)間以堿輕停車起動(dòng)特性軟特性: 用戶可以調(diào)整硬特性:不能調(diào)整過(guò)程中負(fù)載的移位或物體溢出。1e起動(dòng)電流，不能調(diào)賺e起的電流。不能氣冀6101.3 ICM2 系列數(shù)字式軟起動(dòng)器與傳統(tǒng)起動(dòng)起動(dòng)電流e4t器的性能比較特性曲線根據(jù)以上描述的ICM2系列數(shù)字式鐵210起動(dòng)器的特性,我們與兩種常見(jiàn)的傳統(tǒng)起動(dòng)方式進(jìn)行了性能上的比較,見(jiàn)表1.通過(guò)表1的性能比較,我們不難看出,起始電壓0~380V任意叮調(diào)220V,不能調(diào)整250V左右:用戶不能調(diào)整數(shù)字式軟起動(dòng)器的特性大大由于傳統(tǒng)的起沖擊次數(shù)1次2次3次.動(dòng)方式。2~4le,可視負(fù)載輕重調(diào)起動(dòng)電流1/3的全壓起動(dòng)電流2~5le,不能調(diào)整1.4 ICM2 系列數(shù)字式軟起動(dòng)器的主要特點(diǎn)整由于軟起動(dòng)器采用了計(jì)算機(jī)技術(shù),更力矩跳躍上升，有2次沖出力矩跳躍上升， 有3次沖擊轉(zhuǎn)矩特性力矩勻速平滑上升具有傳統(tǒng)起動(dòng)方式無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn):轉(zhuǎn)矩(1)單片機(jī)全數(shù)字自動(dòng)控制，控制方式限流起動(dòng)、電壓斜坡起動(dòng)起動(dòng)方式分段式恒壓起動(dòng)(2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩電流、電壓、時(shí)間可按負(fù)載不同靈活設(shè)定,取得最佳的電流沖擊和保護(hù)功能具有完善保護(hù)功能需另外配置最佳的轉(zhuǎn)矩控制特性。監(jiān)視功能具有運(yùn)行監(jiān)視功能需另外配置監(jiān)視元件(3)對(duì)電動(dòng)機(jī)提供了平滑的漸進(jìn)起動(dòng)過(guò)執(zhí)行元件電子電力器件接觸器自耦變壓器程,減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊,降低了起控制元件動(dòng)時(shí)的力矩沖擊,延長(zhǎng)電機(jī)及相關(guān)機(jī)械設(shè)和控制方單片機(jī)模糊控制時(shí)間繼電器控制繼電器控制備的壽命。(4)旁路接觸器觸點(diǎn)為無(wú)流合、斷,延重量/體職輕/小重/大長(zhǎng)接觸器使用壽命。到自現(xiàn)關(guān)嫌作重(5)運(yùn)行期間.電機(jī)通過(guò)旁路接觸器直接與電網(wǎng)相連,以降低晶閘管的熱損耗,延長(zhǎng);0 oh~ Ho中域心一心一四出一;軟起動(dòng)器的使用壽命,提高其工作效率,使電網(wǎng)避免了諧波污染|旁路接觸器還可以作為|:一種備用手段，緊急關(guān)頭或晶閘管故障時(shí),使111日電機(jī)投入直接起動(dòng)，增加了運(yùn)行的可靠性。;霖(6)提供完善的電機(jī)保護(hù),如:缺相、過(guò)流、過(guò)載、熱過(guò)載等。(7)提供多種控制方式:鍵盤操作或外控端子操作，便f異地控制或自動(dòng)控制。圖5 45kW 循環(huán)水泵控制原理圍Fig.5 45 kW water circulating pumps control principle picture(8)具有直觀的人機(jī)對(duì)話界面,健盤操作,方便用戶監(jiān)視數(shù)據(jù),調(diào)整參數(shù)。帶、引風(fēng)機(jī)等中輕載易起動(dòng)的設(shè)備。由于和故障運(yùn)行、 工作狀態(tài)等信號(hào)，可實(shí)現(xiàn)電(9)具有RS485數(shù)字輸出端口,可以與.這些設(shè)備應(yīng)用廣泛,基本上分布于各行各動(dòng)機(jī)的全面保護(hù)。智能監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接,實(shí)現(xiàn)狀態(tài)信號(hào)的業(yè)中 .因此,ICM2系列數(shù)字式軟起動(dòng)器也下面以一臺(tái)45kW循環(huán)水泵為例來(lái)看傳送,符合現(xiàn)代智能化發(fā)展的需求?？蓱?yīng)用于各個(gè)行業(yè)。ICM2系列欽起動(dòng)器的實(shí)際應(yīng)用。如圖5所示為-一臺(tái)45kW循環(huán)水泵的控制原理圖。2 ICM2系列數(shù)字式軟起動(dòng)器的應(yīng)用范圍3 IGM2系列數(shù)字式軟起動(dòng)器在循環(huán)泵上的圖5左邊部分為水泵的主回路,右邊部原則上,異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的實(shí)際應(yīng)用分為二次控制回路.其中主回路上配置有各種應(yīng)用場(chǎng)合都可使用。但根據(jù)軟起動(dòng)器在行業(yè)內(nèi),通常只要電動(dòng)機(jī)容量大于QF斷路器、ICM2軟起動(dòng)器和KM旁路接的特性其實(shí)際上是靠將自身電壓斜坡式等于 30kw,為{保證廠內(nèi)其他負(fù)荷的用電觸器。另從圖中可看出，循環(huán)水泵實(shí)現(xiàn)的抬升至最大值(而在停機(jī)過(guò)程中又逐漸下質(zhì)最,就可選擇使用軟起動(dòng)器。以數(shù)字式_是三地控制, 即本地控制柜、現(xiàn)場(chǎng)操作箱、降至設(shè)定的關(guān)機(jī)水平)來(lái)完成工作的。由軟起動(dòng)器為核心，輔以輸入端!中國(guó)煤化工光。其對(duì)水泵的起?？刂朴谂ぞ嘏c電壓平方成正比。因此,連接的動(dòng)器旁路接觸器,以及二次側(cè)保KA來(lái)起停ICM2軟起電動(dòng)機(jī)不能從一開(kāi)始就達(dá)到最大扭矩。因控制柜,可以完成兩地控制等YHCN M H G動(dòng)按鈕時(shí)KA繼電器動(dòng)此,歟起動(dòng)器更適合于水泵、風(fēng)扇、傳送式選擇。另外,軟起動(dòng)器可顯示電流、電壓(下轉(zhuǎn)143頁(yè))科技資訊SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION14SCENCE& TEO+Na 0ov 20以0科技資訊09 NO.動(dòng)力與電氣工程根據(jù)穩(wěn)壓輸入的最大值2.5V,最小值ov,實(shí)現(xiàn)了在要求范圍內(nèi)的可調(diào)。電路如圖4所示。3.1.3溫度測(cè)晝模塊溫度測(cè)量傳感器采用DALLAS公司DS18B20的單總線數(shù)字化溫度傳感器,測(cè)溫范圍為-55C ~125C ,可編程為9位~12位A/D轉(zhuǎn)換精度.測(cè)溫分辨率達(dá)到0.0625C，采用寄生電源工作方式,CPU只需一根口線便能與DS18B20通信,占用CPU口線少,可節(jié)省大量引線和邏輯電路。3.1.4顯示模塊利用單片機(jī)串行口的數(shù)字顯示電路。如圖5所示。AT89C5I的異步串行門的工作圍6方式0(移位寄存器方式)能適應(yīng)多位七段碼的數(shù)據(jù)顯示。利用P3.0(RXD端)申行發(fā)送顯示數(shù)據(jù),P3.1(TXD端)輸出同步脈沖信號(hào)。3.1.5電源模塊折始化N本設(shè)計(jì)用到土5V電源。穩(wěn)壓電源由電源變壓器、整流電路、濾波電路和穩(wěn)壓電采黑電壓電涼采高罐枕態(tài)* <有健控下?路組成,如圖6所示。綠風(fēng)堡狀態(tài)潘抖動(dòng)3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)3.2.1主程序流程圖(圖7)現(xiàn)換下73.2.2部分程序節(jié)選溫度顯示模塊程序如下:ORG 00011TEMPER_ L EQU 29H,用于保存讀出[ 電流縣示快克20A0溫度的低8位電壓縣示TEMPER H EQU 28H;用于保存讀出功能建2溫度的高8位「聯(lián)斯顯示]FLAG1 EQU 38H,是否檢測(cè)到慢充 10DS18B20標(biāo)志位A_ BIT EQU 20H,數(shù)碼管個(gè)位數(shù)存放內(nèi)存位置圍7B_ BIT EQU 21H,數(shù)碼管十位數(shù)存放數(shù)字量輸出，顯示模塊用數(shù)碼管來(lái)顯示負(fù)山東科學(xué)技術(shù)出版社, 2001.MAIN: CLR P3.7載充電過(guò)程中電流和電壓的實(shí)際值，穩(wěn)流[2] 周常森,范愛(ài)平。數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].CLR P3.5充電電源用于對(duì)負(fù)載進(jìn)行恒流方式的充濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2006.LCALL GET TEMPER,調(diào)用讀溫度子電:穩(wěn)壓充電電源是對(duì) 負(fù)載進(jìn)行恒壓方式[3] 王守中.51單片機(jī)開(kāi)發(fā)入門與典型實(shí)例程序的充電,鍵盤模塊,通過(guò)鍵盤控制恒流尤電[M].北京:人民郵電出版社, 2007.狀態(tài)下的快充或者慢充。4結(jié)語(yǔ)本設(shè)計(jì)分五個(gè)模塊，單片機(jī)控制模塊參考文獻(xiàn)以單片機(jī)為核心，將輸入電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成[1 姚福安.電子電路設(shè)計(jì)與實(shí)踐[M].濟(jì)南:(上接141頁(yè))允許瞬間停機(jī)的，因?yàn)檫@樣可能會(huì)產(chǎn)生很統(tǒng)化打 下良好基礎(chǔ)的必然,它的應(yīng)用會(huì)越作,KA的接點(diǎn)接入ICM2軟起動(dòng)器的RUN大的“水錘”效應(yīng),使管道,其至水泵遭到來(lái)越廣 泛。端子,ICM2接收到KA的命令后就開(kāi)始起.損壞。為減少和防止“水錘”效應(yīng),需要電動(dòng),當(dāng)起動(dòng)完成后ICM2輸出一組接點(diǎn)機(jī)逐斷停機(jī)，即軟停車。而采用ICM2軟起參考文獻(xiàn)(D14/D16)來(lái)控制旁路接觸器KM,使水泵動(dòng)器正好就滿足了這一要求。因此在泵站([1] 邱阿瑞.電機(jī)與電力拖動(dòng)[M].北京:電通過(guò)KM運(yùn)行。當(dāng)要停止時(shí),按下停止按中,應(yīng)用軟停車技術(shù)就可避免泵站的“拍子工業(yè)出版社,2002.鈕,KA繼電器返回,ICM2收到停止命令后門"損壞,大大減少了維修費(fèi)用和維修工[2] 周鶚.電機(jī)學(xué)[M].水利電力出版社，控制旁路接觸器KM斷開(kāi)，使電機(jī)通過(guò)軟作量。1995.起動(dòng)器回路進(jìn)行停車控制。[3]孫余凱等.電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)與技能實(shí)訓(xùn)教程另外對(duì)于水恥的保護(hù)功能也由ICM24 結(jié)語(yǔ)[M].電子工I業(yè)出版社, 2007.軟起動(dòng)器來(lái)完成,當(dāng)檢側(cè)到水泵有故障時(shí),通過(guò)多年的運(yùn)行證明,由于數(shù)字式軟[4] 王云亮.電力電子技術(shù)[M].電子工業(yè)出1CM2的故障接點(diǎn)(11/D13)和旁路挖制接起動(dòng)器 具有良好的性能、靈活的控制方版社.2004.點(diǎn)(DI4/D16)斷開(kāi),使水泵能夠停止運(yùn)行，式, 越來(lái)越深入人心,倍受人們中國(guó)煤化工強(qiáng).軟起動(dòng)器實(shí)用手冊(cè)保護(hù)了電機(jī)。于改善電網(wǎng)性質(zhì),延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)出版社, 2006.對(duì)于循環(huán)水泵,傳統(tǒng)的停機(jī)都是通過(guò)的使用壽命起到了很大的作用YHCNMHG瞬間停電來(lái)完成的。而許多應(yīng)用場(chǎng)合是不發(fā)展的歷5史階段,是為今后的智能控制系科技資訊SCIENCE & TECHNOLOOY INFORMATION