李晓虎
北京起重运输机器设计研讨院装备监理部 北京 100007
摘 要：依据某船埠带式运送机电气节制体系设计环境，讨论在散货船埠及其堆场运送体系中，使用施耐德ATS48软启动器启动带式运送机的设计和设置装备摆设。以及讨论若何低落软启动器负荷，延伸软启动器使用寿命。依据船埠带式运送机的启动和运行特色，在软启动器的主回路中设置装备摆设了塑壳断路器，线路打仗器及旁路打仗器。在节制回路中设置了电源微型断路器，启动节制回路，并设置了隔离继电器和旁路继电器，以及软启动器电流检测输出回路。分外是依据软启动器现实参数，联合经济计算等，具体阐述了旁路回路设置的紧张性。
症结词：带式运送机；ATS48 软启动器；启动电流；旁路
中图分类号：TH222 文献标识码：A 文章编号：1001-0785（2020）19-0055-05
0 弁言
带式运送机普遍利用于散货船埠，其特色是持续运行光阴长，功率年夜，不调速，启动时冲击电流年夜，一样平常必要采取分外的启动单位进行限流启动。今朝海内性价比拟高的启动方式是采纳电力软启动器启动，各种文献对各类启动方式机能及优劣的研讨较多，但鲜见对电力软启动器回路详细设计及合理使用方面的研讨。本文根据现实事情的实践履历，讨论了某船埠使用施耐德ATS48 软启动器的环境，侧重阐述软启动器外围部件设置装备摆设及功效，以及在船埠带式运送机电气节制中设置软启动器旁路的紧张意义。
1 散货船埠及其堆场带式运送机启动特色
散货船埠及堆场带式运送机胶带长，运量年夜，使用的电机功率动辄上百千瓦，如许的电念头启动，如不采取步伐，将发生很年夜冲击电流，一样平常为电机额定电流的5~7 倍，使供电收集及开关装备过载，为了顺应年夜的电流冲击，必要增年夜供电体系和开关装备的容量，使工程本钱增长。
年夜启动电流同时也使临盆现场电气体系发生年夜的电压降，分外是对付380 V 低压体系，发生的压降更年夜，有时可达100 V 以上，达到电机真个电压仅270 V 左右，使电机启动光阴变长，乃至启动失败。统一电网上其他装备的正常运行也受到影响。
直接启动电念头时发生高的峰值转矩，对带式运送机器布局也会发生明显影响，它不只会对电念头自己发生冲击，也会使运送带产生冲击颤抖，乃至扯破，传动滚筒和运送带之间还会产生打滑的环境，毁坏传动滚筒胶层，影响胶带使用寿命，增长运行本钱。鉴于上述缘故原由，在带式运送机启动时，有需要采取步伐，低落启动电流，减缓对电网的冲击和对带式运送机布局的冲击，改善启动机能。
2 启动方式
为改善带式运送机启动机能，可采纳的启动方式有：自耦变压器降压启动、星三角降压启动、电力软启动器启动、变频器启动等电力软启动方式，以及采纳液力耦合器及其他一些机能更好的机电一体化软启动产物。此中，电力软启动器启动在低落启动电流、改善启动机能方面，有着较高性价比，在海内外获得了普遍的利用。
船埠带式运送机功率年夜，持续运行光阴长。若何经由过程合理设计，充足施展软启动器机能、勤俭能源、进步软启动器使用寿命，是设计软启动单位的焦点事情。本文以某散货船埠及其堆场12 条带式运送机的启动节制为例，先容施耐德SCHNEIDER ATS48 软启动器在启动节制中的利用。
3 电力软启动器事情原理简述
施耐德ATS48 软启动器由三相反并联的晶闸管组成，它串接在三相电源与电念头之间，经由过程转变晶闸管门极脉冲触发角，使晶闸管导通角从零逐渐增年夜，依据预先设置的软启动器参数曲线，电念头输着力矩随电机上的端电压的增年夜而逐渐增年夜，转速随之慢慢进步，直至到达额定端电压，额定转矩和转速，启动进程停止。
软启动器的输出是一个腻滑升压进程（具有限流功效），直到晶闸管全导通，电机在额定电压下事情，此时可使旁路打仗器接通，额定事情电流经由过程旁路支路流通，电机进入稳态运行；停机时，先堵截旁路打仗器，规复软启动器运行，软启动器内晶闸管导通角由年夜逐渐减小，使电念头供电电压逐渐减小，电机转速由年夜逐渐减小到零，完成泊车进程。SCHNEIDER ATS48 电力软启动器主电路框图见图1。
图 1 SCHNEIDER ATS48 电力软启动器主电路框图
4 船埠结构及装备散布环境
本文讨论的某船埠分为前沿船埠和后方堆场两个区域，在这两个区域的端部有一栈桥衔接，栈桥两头海陆侧各设有一座转运站T1、T2。12 条胶带运送机散布在船埠、堆场、和栈桥上，颠末转运站T1、T2 相互衔接起来构成运送体系。船埠上至端部转运站T1 并行散布4 条带式运送机；转运站T1 至T2 的栈桥上并行散布4条带式运送机 ；转运站T2 至堆场散布4 条带式运送机，至煤堆场1 条，至原矿堆场3 条，这4 条带式运送机呈辐射状通向遍地堆场。
电气房布置在陆侧的T2 转运站邻近，12 带式运送机的电源柜、开关柜及PLC 节制柜都集中部置在里面。
设2 个电源柜，每个电源柜引出一组380 V，50 Hz 铜母线。设6 个开关柜，每3 个开关柜共用一组铜母线。每个开关柜内布置2 套软启动器，共12 套，分离对12条带式运送机进行启动节制。PLC 节制柜2 个，用于布置PLC 模块及其外部I/O 继电器等。
5 胶带运送机启动单位设计
5.1 软启动器主回路设计
5.1.1 设置主断路器
在带式运送机电气部门和机器部门检修时，为保证职员平安，防止装备的突然重启，在开关柜内，每台软启动器动力电路上，依据软启动器容量设置装备摆设一台3P 塑壳断路器QF，使检修时软启动器三个进线端子R、S、T 靠得住断电，堵截三相380 V 电源供应。
ATS48 软启动器启动时电流可达4 In，设计选型时，要斟酌启动时的冲击电流和启动的连续光阴，使其在正常启动进程中不会过载脱扣，也不要容量过年夜，失去对电路的短路和过载掩护。设计出相符相关规范要求的电机掩护产物。
5.1.2 设置主回路打仗器
为使节制体系PLC 及软启动器掩护功效介入带式运送机主动节制，在断路器QF 后面设置打仗器KM1。该打仗器的选型，同样要斟酌启动时电流的冲击影响。
5.1.3 设置旁路打仗器
为保证在带式运送机启动停止后，软启动器可以或许退出运行，设置旁路打仗器KM2，旁路打仗器衔接到电源真个R、S、T 和ATS48 上的旁路端子A、B、C 上,而非直接衔接到电机接线端子U、V、W 上，如许纵然软启动器晶闸管主电路在启动完成撤退退却出事情，软启动器依然能经由过程其内置的检测装配TC，监测流过电机的及时电流，对电机进行节制，并断定缺相等故障，以及计算电机发烧并对电机进行响应掩护。旁路接线如图2 所示。
旁路打仗器的选型可不斟酌通断时的冲击电流，仅需斟酌电念头的额定事情电流。
图 2 本项目SCHNEIDER ATS48 电力软启动器接线原理图
5.2 软启动器节制回路设计
5.2.1 设置微型断路器
在节制回路的电源端设置2P，6 A 微型断路器Q，给软启动器节制线路提供220 V 交流电源，并在带式运送机检修时，堵截软启动器节制电源CL1、CL2，以免停机故障消散后，机械重启，对职员及机器造成平安隐患。
5.2.2 软启动器的启停节制
本体系软启动器启停采纳2 线制节制，运行和停机是由开关S 的状况1 和0 进行节制，1 为运行，0 为停机，RUN 和STOP 输入状况同时斟酌。
5.2.3 软启动器可编程输出继电器R1
在此体系中，可编程输出继电器R1 界说为隔离继电器，介入主打仗器KM1 的通断节制，在电念头过热及软启动器其它故障未排除的环境下，纵然PLC 给出运行敕令RUN，该继电器R1 内置触点也不克不及闭合，继电器K1 线圈也不克不及得电，主回路打仗器KM1 不克不及通电吸合，电机不克不及启动。直到电机及软启动器均没有故障的环境下，该继电器R1 输出，为软启动器启动电机做好预备。图2 为软启动器接线原理图。
5.2.4 启动停止继电器R2
当启动器通电，没有故障产生，且电机已经完成启动阶段时，启动停止继电器R2 主动激活，此时，旁路继电器K2 线圈得电，接通旁路打仗器KM3，软启动器主回路被短接，电机事情电流不再经由过程软启动器主回路晶闸管，使软启动器主电路元件处于苏息状况。在此时代，旁路后的电念头事情电流，不再流经软启动器R、S、T 输入端子进入软启动器，而是从软启动器旁路端子A、B、C 流入软启动器，然后依然颠末其检测元件TC 进行检测、计算，并输出测得电流值，以提供体系掩护。
见图1 软启动器主电路框图和图2 软启动器接线原理图。当卸船事情停止，必要停机减速或在事情中产生故障时，继电器R2 触点打开，旁路打仗器KM3 节制回路失电，断开旁路支路，软启动器从新投入事情运行，进行减速、结束节制。
5.2.5 可编程模拟输出AO1
将软启动器检测所得驱动回路电念头电流, 输出到节制体系PLC 模拟量输入模块AI 中，以供节制及显示。见图2。
6 旁路打仗器设置的意义
当设有旁路支路时，在软启动器完成带式运送机启动后，旁路打仗器接通。年夜的电机额定电流不再经由过程软启动器晶闸管，削减了软启动器功率损耗。这时，其耗散功率极小，仅为15~30 W。
该船埠12 条带式运送机用于接卸万吨级矿石和煤炭散货轮。其每次卸船持续运行光阴长，运量年夜，属于恒转矩运行。采纳软启动器启动各带式运送机后，如不实时让软启动器主回路退出运行，将会使软启动器焦点功率元件晶闸管永劫间（一样平常至少数小时以上）承载额定事情电流，导致其永劫间发烧，低落软启动器使用寿命，并造成电能挥霍，从属透风装备也因永劫间事情而加年夜损耗。软启动器无旁路且在额定电流下运行时，其功率元件耗散的功率都在数百瓦以上。各带式运送机软启动用具体环境如表1 所示。
6.1 对软启动器使用寿命的影响
在带式运送机启动完毕，投入正常使用后，如不采纳旁路的办法退出软启动器主回路运行，将会使软启动器永劫间满载运行，由启动时的数分钟运行，到跟着带式运送机事情全程运行，天天事情可达10 h 以上，严重缩短软启动器使用寿命。
6.2 对软启动器使用机能的影响
软启动器主回路功率元件在交流50 Hz 的额定电流下持续运行，在狭窄关闭的开关柜内发生热量耗散（每两台软启动器布置在一个柜体内），使柜内温度升高。在面积30 m2 的电气房内，布置着11 个电气柜，夏日情况温度能到达40℃，电气房内温度更高，即便软启动器和开关柜上的冷却电扇都开启，要坚持40℃以下的软启动器使用容许情况温度也很艰苦，施耐德ATS48系列软启动器的额定事情情况温度是40℃，跨越该温度，每跨越1℃，需降容2% 使用，假如软启动器情况温度到达50℃，降容将到达（50℃ -40℃）×2%=20%,届时软启动器将无法正常启动带式运送机运行，除非选择软启动器时进步软启动器容量规格。
6.3 造成的电能挥霍和经济损失
若软启动器启动完毕后不进行旁路处置，还将发生必定的电能挥霍，从表1 可以看出，在各条运送带都运行的环境下，各软启动器一直流过额定电机事情电流，12 台软启动器将发生6 308 W 的耗散功率，按天天事情10 h 计算，天天增长耗电63 kW-h , 每年事情按330 d 计算，年增长耗电20 816 kW-h，按船埠地点地工业用电价钱，简按谷峰均匀电价每度0.7 元计算，整年增长电费14 571 元。
6.4 对电网的谐波污染
在带式运送机事情中，交流50 Hz 的电流一纵贯过软启动器晶闸管，在晶闸管导通与关断间，将会在电网中发生高频冲击，造成必定的谐波污染。这会对电机的使用造成晦气影响，同时也对电网中其它装备正常运行造成伤害。
另外，由于温度升高，软启动器和开关柜上的冷却电扇历久主动开启，也将缩短冷却电扇等从属装备寿命。综上所述，在船埠带式运送机上，采纳施耐德ATS48 软启动器启动完成后，采纳旁路打仗器旁路事情电流，应为优先选择。使用ATS48 软启动器，进行正确的参数设定和体系PLC 法式设计也很紧张，保证相关预备，能力充足施展ATS48 软启动器的机能。
7 结语
依据散货船埠带式运送机年夜功率，非调速，持续永劫间运行的特色，提出了在带式运送机启动完成后，对软启动器设置装备摆设旁路, 在进步软启动器机能，延伸软启动器寿命，以及改善电网质量方面有紧张意义，文中联合施耐德ATS48 软启动器的运行参数，计算了旁路带来的经济效益。
限于篇幅限定和文章的宗旨，对付主回路和节制回路元件选型设置装备摆设，仅阐明了设置装备摆设目标和选型原则，暂未进行更深刻计算及阐述。
参考文献
[1] 施耐德电气（中国）有限公司.ATS48 软启动器用户手册[M]. 北京：施耐德电气（中国）有限公司.
[2] 王静. 软启动器与旁路节制转换[Z]. 中国工控网，http://www.gongkong.com/article/201711/77172.html [2017/11/6].
[3] 施耐德电气公司. Compact NSE 塑壳断路器100 ～ 630A[M] . 北京：施耐德电气（中国）有限公司.
