ICM2系列电动机软起动器在循环水泵上的应用

科技资讯CCOLCEONCO NFOMATION动力与电气工程ICM2系列电动机软起动器在循环水泵上的应用王寄峰I吴艳萍2(1.中国联合工程公司1 2. 杭州华光电气有限公司杭州 310001)摘妻;本文介绍了ICM2累列数字式软起动器的工作原理及特点，并与传统起动器进行特性的比柱,提出其性能的优越性。紬合实侧来关键词:三相交流电动机ICM2 系列数字式软起动器循环水聚 应用中图分类号:TM32文献标识码:A文章编号:1672-3791(2009)04(2)-0140-03三相交流电动机从发明以来,经历了↑Iq漫长的岁月。由于其具有结构简单、运行Ta2可靠、维护方便、价格低廉,而广泛作用于电力拖动生产机械中,在机械、化工、纺织e和石化等行业有大量的应用。然而，电动|也验润国发分电压检测|围3限流起动特性圄机在恒压下直接起动,其起动电流约为额Fig.3 Order a stream to start chrncteristic定电流的5-8倍,其转速要在很短时间内CPUproperty picture从零升至额定转速，会在起动过程中产生健盘兼囚-存储喜4酥刀|冲击,很容易使电力拖动对象的传动机构N等造成严重磨损甚至损坏。在起动瞬间大圈1 1CM2 系列数字式软起动器硬件原理圉电流的冲击下,将引起电网电压降低,严重创动Fig.1 The ICM2 series digital is soft滑行体机威胁眷邻近用电设备的安全运行。同时由starter hardwaro principlo picture于电压降低,电动机本身起动也难以完成，rt透成电机堵转,严重时,可能烧坏电动机.体机因而如何碱少异步电动机起动瞬间的大电圈4软停车特性圈流的冲击,是电动机运行中的首要问题。Fig.4 Soft characteristic property picture为此必须设法改善电动机的起动方法,使u2parking电动机达到平滑无冲击的起动。t1 t2ts传统的改善电动机起动冲击的起动方團2电压斜坡起动特性图慢慢降到零,电机平稳停机。式一般有属三角降压起动、自耦降压起Fig.2 The voltage slope starts电动机工作时,软起动器内的检测器动、定子串电抗(电阻)降压起动及磁控降cha racteristic property picture-直监视脊电动机的运行状态,井将监测压起动等。这些起动方式虽都能降低起动到的参数送给CPU进行处理, CPU将监测电流,但起动特性不理想，起动过程变换时三对反并联的 晶闸管串联于电动机的三相参数进行分析、 存储、显示。 因此,电动机.产生较大的冲击电流,并存在起动控制设供电电路 上,利用晶闸管的电子开关特性，软起动器还具有测量回路参数及对电机提备复杂、成本高等缺点。因此,不能根本解通过控制晶闸 管的导通角来改变其电压的供可 靠保护的功能。决直接起动存在的问题。大小,以达到控制电动机的软起动过程。由于软起动器采用了单片机控制,可随着现代电力电子技术及微电子技术其硬件 原理图如图1所示.根据负载特性任意设置各种起动参数,因的快速发展,数字式软起动器便应运而生。如图1所示,ICM2系列数字式软起动此具有较强的负载适应性。它是传统的星三角降压起动、自耦降压起器主要由电压检测回路、 电流检测回路、1.2 1CM2 系列数字式软起动器的主要起动. .动、定子串电抗(电阻)降压起动及磁控降微处理器(CPU). 存储器、可控硅(SCR)、 停车方式压起动理想的更新换代产品。触发回路、显示器、操作键盘等部分组成。(1)电压斜坡起动。本文通过对ICM2系列数字式软起动电动机起动时,CPU接受键盘输入命如图2所示,电机起动时,电压迅速上的工作原理及特点的阚述,并与传绕起动令 ,检侧电动机回路的可靠性，调用存储器升到最 小起动转矩所对应的初始电压UI,器进行特性的比较.提出其性能的优越性。予置的数据 ,控制SCR导通角,以改变电动然后 依设定的起动时间t逐渐上升,直至电并结合实例来描述ICM软起动器在45kW机输 入人电压,从而达到限制回路起动电流，网额定电压Ue.图中,UI,t可调。由于电循环水泵上的应用。保证电动机平稳起动的目的。CPU还通过压从初始值到额定值是线性变化(初始值内部检测回路,判断电动机起动是否结東，可保证电动机的最大起动力矩),所以整个1 IQM2系列数字式软起动器的工作原理及当 起动结東时,输出控制接点控制旁路接起动过程 可保证电动机平稳起动。特点触器JC,使JC触点无流合上,使电动机直(2)限流起动。1.1 1CM2 系列数字式软起动器的工作原理接投入运行。电机起动时,输入电压从1CM2系列数字式软起动器是采用电动机软停止时,SCR投中国煤化工输出电流上升到设定的SCR功率组件,以微处理器为控制核心的流切换到SCR回路。 JC 触:fYHC N M H G保证输出电流在不大于lq新型电动机起动设备,其工作原理是采用CPU 通过控制SCR的导通角，使电机电压下 ,电压逐渐上升,电机加速,完成起动过40科技资讯SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION200 NO.10科技资讯SCIENCE & TECHNOLOOY NFOPMATION动力与电气工程程。Iq可在电机额定电流le的2-4倍间选择。衰1 1CM2 系列数字式软起动器与传统起动器的性能比较Tab.1 The ICM2 series digial is soft starter and tradition starter function comperison(3)软停车。.如图4所示,电机停车时,通过控制电主要性能1042系列软起动器Y/O起动器自耦降压起动器压的下降时间，延长停车时间以碱轻停车起动特性软特性: 用户可以调整硬特性:不能调整过程中负载的移位或物体溢出。1e起动电流，不能调赚e起的电流。不能气冀6101.3 ICM2 系列数字式软起动器与传统起动起动电流e4t器的性能比较特性曲线根据以上描述的ICM2系列数字式铁210起动器的特性,我们与两种常见的传统起动方式进行了性能上的比较,见表1.通过表1的性能比较,我们不难看出,起始电压0~380V任意叮调220V,不能调整250V左右:用户不能调整数字式软起动器的特性大大由于传统的起冲击次数1次2次3次.动方式。2~4le,可视负载轻重调起动电流1/3的全压起动电流2~5le,不能调整1.4 ICM2 系列数字式软起动器的主要特点整由于软起动器采用了计算机技术,更力矩跳跃上升，有2次冲出力矩跳跃上升， 有3次冲击转矩特性力矩匀速平滑上升具有传统起动方式无法比拟的优点:转矩(1)单片机全数字自动控制，控制方式限流起动、电压斜坡起动起动方式分段式恒压起动(2)起动转矩电流、电压、时间可按负载不同灵活设定,取得最佳的电流冲击和保护功能具有完善保护功能需另外配置最佳的转矩控制特性。监视功能具有运行监视功能需另外配置监视元件(3)对电动机提供了平滑的渐进起动过执行元件电子电力器件接触器自耦变压器程,减少起动电流对电网的冲击,降低了起控制元件动时的力矩冲击,延长电机及相关机械设和控制方单片机模糊控制时间继电器控制继电器控制备的寿命。(4)旁路接触器触点为无流合、断,延重量/体职轻/小重/大长接触器使用寿命。到自现关嫌作重(5)运行期间.电机通过旁路接触器直接与电网相连,以降低晶闸管的热损耗,延长;0 oh~ Ho中域心一心一四出一;软起动器的使用寿命,提高其工作效率,使电网避免了谐波污染|旁路接触器还可以作为|:一种备用手段，紧急关头或晶闸管故障时,使111日电机投入直接起动，增加了运行的可靠性。;霖(6)提供完善的电机保护,如:缺相、过流、过载、热过载等。(7)提供多种控制方式:键盘操作或外控端子操作，便f异地控制或自动控制。图5 45kW 循环水泵控制原理围Fig.5 45 kW water circulating pumps control principle picture(8)具有直观的人机对话界面,健盘操作,方便用户监视数据,调整参数。带、引风机等中轻载易起动的设备。由于和故障运行、 工作状态等信号，可实现电(9)具有RS485数字输出端口,可以与.这些设备应用广泛,基本上分布于各行各动机的全面保护。智能监控系统网络连接,实现状态信号的业中 .因此,ICM2系列数字式软起动器也下面以一台45kW循环水泵为例来看传送,符合现代智能化发展的需求。可应用于各个行业。ICM2系列钦起动器的实际应用。如图5所示为-一台45kW循环水泵的控制原理图。2 ICM2系列数字式软起动器的应用范围3 IGM2系列数字式软起动器在循环泵上的图5左边部分为水泵的主回路,右边部原则上,异步电动机凡不需要调速的实际应用分为二次控制回路.其中主回路上配置有各种应用场合都可使用。但根据软起动器在行业内,通常只要电动机容量大于QF断路器、ICM2软起动器和KM旁路接的特性其实际上是靠将自身电压斜坡式等于 30kw,为{保证厂内其他负荷的用电触器。另从图中可看出，循环水泵实现的抬升至最大值(而在停机过程中又逐渐下质最,就可选择使用软起动器。以数字式_是三地控制, 即本地控制柜、现场操作箱、降至设定的关机水平)来完成工作的。由软起动器为核心，辅以输入端!中国煤化工光。其对水泵的起停控制于扭矩与电压平方成正比。因此,连接的动器旁路接触器,以及二次侧保KA来起停ICM2软起电动机不能从一开始就达到最大扭矩。因控制柜,可以完成两地控制等YHCN M H G动按钮时KA继电器动此,欤起动器更适合于水泵、风扇、传送式选择。另外,软起动器可显示电流、电压(下转143页)科技资讯SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION14SCENCE& TEO+Na 0ov 20以0科技资讯09 NO.动力与电气工程根据稳压输入的最大值2.5V,最小值ov,实现了在要求范围内的可调。电路如图4所示。3.1.3温度测昼模块温度测量传感器采用DALLAS公司DS18B20的单总线数字化温度传感器,测温范围为-55C ~125C ,可编程为9位~12位A/D转换精度.测温分辨率达到0.0625C，采用寄生电源工作方式,CPU只需一根口线便能与DS18B20通信,占用CPU口线少,可节省大量引线和逻辑电路。3.1.4显示模块利用单片机串行口的数字显示电路。如图5所示。AT89C5I的异步串行门的工作围6方式0(移位寄存器方式)能适应多位七段码的数据显示。利用P3.0(RXD端)申行发送显示数据,P3.1(TXD端)输出同步脉冲信号。3.1.5电源模块折始化N本设计用到土5V电源。稳压电源由电源变压器、整流电路、滤波电路和稳压电采黑电压电凉采高罐枕态* <有健控下?路组成,如图6所示。绿风堡状态潘抖动3.2系统软件设计3.2.1主程序流程图(图7)现换下73.2.2部分程序节选温度显示模块程序如下:ORG 00011TEMPER_ L EQU 29H,用于保存读出[ 电流县示快克20A0温度的低8位电压县示TEMPER H EQU 28H;用于保存读出功能建2温度的高8位「联斯显示]FLAG1 EQU 38H,是否检测到慢充 10DS18B20标志位A_ BIT EQU 20H,數码管个位数存放内存位置围7B_ BIT EQU 21H,数码管十位数存放数字量输出，显示模块用数码管来显示负山东科学技术出版社, 2001.MAIN: CLR P3.7载充电过程中电流和电压的实际值，稳流[2] 周常森,范愛平。数字电子技术基础[M].CLR P3.5充电电源用于对负载进行恒流方式的充济南:山东科学技术出版社,2006.LCALL GET TEMPER,调用读温度子电:稳压充电电源是对 负载进行恒压方式[3] 王守中.51单片机开发入门与典型实例程序的充电,键盘模块,通过键盘控制恒流尤电[M].北京:人民邮电出版社, 2007.状态下的快充或者慢充。4结语本设计分五个模块，单片机控制模块参考文献以单片机为核心，将输入电压信号转换成[1 姚福安.电子电路设计与实践[M].济南:(上接141页)允许瞬间停机的，因为这样可能会产生很统化打 下良好基础的必然,它的应用会越作,KA的接点接入ICM2软起动器的RUN大的“水锤”效应,使管道,其至水泵遭到来越广 泛。端子,ICM2接收到KA的命令后就开始起.损坏。为减少和防止“水锤”效应,需要电动,当起动完成后ICM2输出一组接点机逐断停机，即软停车。而采用ICM2软起参考文献(D14/D16)来控制旁路接触器KM,使水泵动器正好就满足了这一要求。因此在泵站([1] 邱阿瑞.电机与电力拖动[M].北京:电通过KM运行。当要停止时,按下停止按中,应用软停车技术就可避免泵站的“拍子工业出版社,2002.钮,KA继电器返回,ICM2收到停止命令后门"损坏,大大减少了维修费用和维修工[2] 周鹗.电机学[M].水利电力出版社，控制旁路接触器KM断开，使电机通过软作量。1995.起动器回路进行停车控制。[3]孙余凯等.电动机基础与技能实训教程另外对于水耻的保护功能也由ICM24 结语[M].电子工I业出版社, 2007.软起动器来完成,当检侧到水泵有故障时,通过多年的运行证明,由于数字式软[4] 王云亮.电力电子技术[M].电子工业出1CM2的故障接点(11/D13)和旁路挖制接起动器 具有良好的性能、灵活的控制方版社.2004.点(DI4/D16)断开,使水泵能够停止运行，式, 越来越深入人心,倍受人们中国煤化工强.软起动器实用手册保护了电机。于改善电网性质,延长电动机出版社, 2006.对于循环水泵,传统的停机都是通过的使用寿命起到了很大的作用YHCNMHG瞬间停电来完成的。而许多应用场合是不发展的历5史阶段,是为今后的智能控制系科技资讯SCIENCE & TECHNOLOOY INFORMATION