如何認(rèn)識(shí)軟起動(dòng)，軟啟動(dòng)器原理和維修

軟起動(dòng)是工控維修中常見(jiàn)設(shè)備，探討的人相比其它來(lái)說(shuō)比較少，論壇上也有發(fā)表過(guò)一些關(guān)于軟起動(dòng)的文章，個(gè)人以為，商業(yè)目的的多，技術(shù)探討的少。軟起動(dòng)算是早期大功率電機(jī)啟停的過(guò)度產(chǎn)品，其作用是讓電機(jī)轉(zhuǎn)起來(lái)，介于星三角和水阻啟動(dòng)之間，當(dāng)年變頻器都比較貴，國(guó)產(chǎn)貨還沒(méi)崛起。軟起動(dòng)不能調(diào)速，啟動(dòng)正常了，立即切換到旁路接觸器，不調(diào)頻也不節(jié)電，最多起到保護(hù)電機(jī)的作用。

但軟起動(dòng)價(jià)格并不便宜，洋品牌動(dòng)輒幾萬(wàn)一臺(tái)，值這個(gè)價(jià)嗎？這東西在工控當(dāng)中究竟處于什么地位？有沒(méi)有技術(shù)含量呢？

就我個(gè)人回答而言，技術(shù)肯定是有的，性價(jià)比是真的不高。技術(shù)含量不高，但這東西的成本卻真的很難降下來(lái)。軟起動(dòng)要調(diào)幅控制，必須采用雙向可控硅，加上電源電路，主控板，顯示接口，等等，這樣算下來(lái)硬件成本其實(shí)并不低。其中可控硅最值錢(qián)，有廠商就在這上面節(jié)約成本。市場(chǎng)上最便宜的軟起動(dòng)，三個(gè)可控硅改用兩個(gè)，中間一相用一條鋁排穿過(guò)去就行。

軟起動(dòng)雖然功能有限，啟動(dòng)電流還大，工作也是工頻狀態(tài)，無(wú)法能調(diào)速節(jié)能，市場(chǎng)上還有那么多用戶在用，就沒(méi)有優(yōu)點(diǎn)！倒也不是，這東西方便大規(guī)模集中控制，順序啟動(dòng)，且穩(wěn)定性比變頻器還高，在一些不需要調(diào)速的場(chǎng)合，優(yōu)勢(shì)明顯。大品牌如美國(guó)AB羅克韋爾，瑞士ABB，法國(guó)施耐德，德國(guó)萬(wàn)高，伊頓.金鐘默勒……不管是控制電路還是軟件功能，都下了功夫去研究過(guò)軟起動(dòng)器。功能分：電壓線性啟動(dòng)，恒轉(zhuǎn)矩啟動(dòng)。那么，作為干工控維修的我們應(yīng)該怎樣的認(rèn)識(shí)軟起動(dòng)呢？

1.從原理說(shuō)起

我們都知道，不管電源是220V,380V,還是690V,每秒鐘的交變都是以50HZ基準(zhǔn)，50HZ我們把它叫做工頻，軟啟動(dòng)調(diào)制輸出的，也是同頻同相的工頻電源。在這里重點(diǎn)說(shuō)明的是：軟起動(dòng)的電壓幅度調(diào)制，靠晶閘管正/負(fù)半橋，錯(cuò)位180度時(shí)間周期導(dǎo)通完成的！

這個(gè)導(dǎo)通時(shí)間周期，有什么依據(jù)？答案是：采樣進(jìn)線電壓的同步信號(hào)！

不管是模擬的也好，數(shù)字的也好，都必須從進(jìn)線，則通過(guò)電阻降壓采樣，得到一個(gè)弦波信號(hào)，我們稱為同步信號(hào)。這個(gè)同步信號(hào)的作用就是：保證控制板輸出的驅(qū)動(dòng)信號(hào)同頻同相，正半周可控硅上橋觸發(fā)，負(fù)半周下橋?qū)?。就這樣，經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)化的UVW三相相位不產(chǎn)生變化（其實(shí)0度的時(shí)候有輕微的失真），電壓產(chǎn)生變化，把輸出電壓逐漸提升到額定值。

所以，軟起動(dòng)最基本的原理，就是將電壓進(jìn)行調(diào)幅的過(guò)程。比如，用戶手冊(cè)上講的，30%電壓線性啟動(dòng)，就是大約以100多伏的電壓開(kāi)始起動(dòng)電機(jī)，而不是從0V開(kāi)始（實(shí)際上很難）。

實(shí)際應(yīng)用中，軟起動(dòng)是采取怎樣的技術(shù)，在頻率不變，逐漸調(diào)整電壓幅值的呢。兩個(gè)方法：

1.控制驅(qū)動(dòng)脈沖的脈寬，由窄逐漸加寬，當(dāng)輸出電壓和輸入電壓相等的時(shí)候，驅(qū)動(dòng)脈沖和弦波寬度一致。例子如施耐德ATS48就是這種類(lèi)型，國(guó)產(chǎn)的大多都是這種類(lèi)型。

2.和變頻器一樣，在脈寬波中加入載波，控制載波頻率的寬窄，來(lái)控制電壓的變化。這種控制方法極其細(xì)膩的控制了驅(qū)動(dòng)脈寬的變化，稱為數(shù)字式軟起動(dòng)器，多見(jiàn)于高檔品牌軟起動(dòng)器，啟動(dòng)平衡度非常好，使電壓，電流，功率更加線性精確。

2.電路結(jié)構(gòu)

軟起動(dòng)都是采用可控硅調(diào)制輸出。注意的是：可控硅是電流觸發(fā)型，變頻器是電壓觸發(fā)型，兩者電路是有差別的！電壓觸發(fā)型電路復(fù)雜，電流觸發(fā)型電路簡(jiǎn)單。電流觸發(fā)型：電壓很低但電流較大，可達(dá)70-250毫安，只要驅(qū)動(dòng)變壓器的頻寬和容量夠，次級(jí)加個(gè)二極管，就可以構(gòu)成電流型觸發(fā)電路，可控硅便可順利的導(dǎo)通和關(guān)斷。

這是硬件結(jié)構(gòu)，肉眼可見(jiàn)的。但這種電流驅(qū)動(dòng)電路，維修時(shí)無(wú)法用指針萬(wàn)用表直接觸發(fā)，監(jiān)視驅(qū)動(dòng)脈沖判斷驅(qū)動(dòng)電路的好壞。

3.維修要點(diǎn)

作為工控硬件維修從業(yè)人員，也不要輕視軟啟動(dòng)器，認(rèn)為技術(shù)相對(duì)過(guò)于簡(jiǎn)單，這樣想就錯(cuò)了，特別時(shí)一些數(shù)字型的軟起動(dòng)器。像AB，ABB，WEG這些品牌，控制電路就非常復(fù)雜，本身價(jià)值并不便宜。軟起動(dòng)市場(chǎng)上應(yīng)用單位很廣泛，像船機(jī)，水廠，礦業(yè)這些單位，就有大把的軟起動(dòng)器在使用。

維修軟起動(dòng)其好處是，風(fēng)險(xiǎn)可控，不容易炸模塊。理論上不管什么品牌，原理都一樣。電路結(jié)構(gòu)可能不一樣，記住進(jìn)線取樣，輸出取樣，溫度取樣，可控硅控制，這些都是必須具備電路。而且損壞最多的也就是這些電路和配件。至于小信號(hào)控制電路，壞的幾率很少。開(kāi)關(guān)電源部分壞的較多，但會(huì)修工控的從業(yè)人員，應(yīng)該都可以玩轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)電源的。我自己的維修經(jīng)驗(yàn)看，進(jìn)口品牌，開(kāi)關(guān)電源也很少壞，但進(jìn)口品牌喜歡采用陶瓷貼片電容，那東西倒是容易短路。軟啟動(dòng)維修中出現(xiàn)最多的問(wèn)題就是：可控硅壞，電源壞，輸入缺相，輸出缺相這幾類(lèi)故障偏多。

多看說(shuō)明書(shū)，試著用原理反推故障出現(xiàn)的可能，可以節(jié)省大把的維修時(shí)間。例如：輸出缺相，注意是不是沒(méi)帶電機(jī)（或者電機(jī)太?。?，軟起動(dòng)的主要檢測(cè)是電流，電機(jī)太小達(dá)不到下限電流閾值，系統(tǒng)有可能判斷為輸出缺相（比如施耐德ATS48）,真的缺相了，那也不要總盯著輸出檢測(cè)電路，輸入同步信號(hào)沒(méi)有？沒(méi)有，肯定也報(bào)警。可控硅是易損件，但可控硅的損壞，不一定就是可控硅的質(zhì)量問(wèn)題。軟起動(dòng)需要建立在同步信號(hào)的基礎(chǔ)上，有的使用現(xiàn)場(chǎng)，進(jìn)線電源波形失真非常嚴(yán)重，導(dǎo)致同步信號(hào)失真，就會(huì)造成可控硅驅(qū)動(dòng)信號(hào)錯(cuò)相損壞。

4.配件標(biāo)準(zhǔn)

維修軟起動(dòng)的配件標(biāo)準(zhǔn)，比維修別的大功率設(shè)備要求低。軟起動(dòng)最貴重的元件是可控硅，可控硅的三大指標(biāo)就是：容量，耐壓，觸發(fā)值

容量：軟起動(dòng)的啟動(dòng)電流一般會(huì)達(dá)到5-8倍額定電流，所以對(duì)可控硅的容量冗余要求比較大。我的經(jīng)驗(yàn)是，真正進(jìn)口硅，6倍容量。國(guó)產(chǎn)硅，至少8倍冗余。

耐壓值：這個(gè)很多工程人員會(huì)忽視，但耐壓值是可控硅一個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)，特別是高電壓使用場(chǎng)合，耐壓值最低不能低于2.5倍耐壓值，比如額定380V,低于800V的耐壓很容易擊穿。很多市場(chǎng)上的硅體，標(biāo)稱2500V，實(shí)測(cè)2000V不到。我自己購(gòu)買(mǎi)配件時(shí)，會(huì)先和賣(mài)家溝通好，丑話說(shuō)在前邊，低于我的要求，一律退貨，大不了出點(diǎn)運(yùn)費(fèi)。

觸發(fā)值：其實(shí)只要硅體是好的，大抵都能觸發(fā)。我要說(shuō)的是，觸發(fā)值的一致性，工控器件又不是什么管控器件，市場(chǎng)上大把，主要是性能。選購(gòu)材料也是硬件維修工程師的基本功，不帶個(gè)人成見(jiàn)，進(jìn)口件和國(guó)產(chǎn)件的品質(zhì)高低，除了過(guò)流值耐壓值這些硬指標(biāo)，最頭疼的就是觸發(fā)一致性。經(jīng)銷(xiāo)商嘛，都稱自己的貨是原裝進(jìn)口，但只要在觸發(fā)值上一比較，就原型畢露了。進(jìn)口件的偏差值很小，一致性有保證。

大家可以這樣推理，同樣設(shè)計(jì)的電路，如果有的驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大，有的過(guò)小，是否會(huì)存在隱患呢？

編輯：黃飛

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