原理簡介 

● XPR1-CN 系列中文智能化電機軟起動器的技術水平·國內中低壓固態(tài) ( 晶閘管 ) 電機軟起動器市場的開拓起步于二十世紀九十年代初 , 經(jīng)過十幾年的努力，電機軟起動技術及其產品已被市場接受并得到了一定程度的普及應用，但此前國產軟起動器產品在技術上的起點比較低，這一點在不斷公開發(fā)表的關于電機軟起動器的專業(yè)論文中也反映了出來，例如凡是采用了單片機控制系統(tǒng)的就稱其為智能化軟起動器 ( 其實電機軟起動器的智能化有其額定的含義 )，把電機軟起動器控制系統(tǒng)定義為“現(xiàn)代模糊控制系統(tǒng)”等。造成這種局面的原因有以下幾個方面，一是西方發(fā)達國家企業(yè)對外的技術封閉；二是國內沒有投入巨額研制費用的企業(yè)和機構；三是運用簡單原始的移相觸發(fā)方式就能實現(xiàn)電機軟起動器的原理性運用，使得很多企業(yè)及其技術人員不愿再投入更多的精力和財力，事倍功半地進一步提升產品的各項性能指標。

·公司采用了科學先進地也是高新技術產品常用的研制方法，那就是在國際先進產品先進技術的基礎上，學習、借鑒、完善、提高。公司的產品研發(fā)人員通過對多款進口品牌先進產品長期地測試、分析和反復地實驗、論證，得出了一套寶貴的較為科學完整的數(shù)學模型，為實現(xiàn)電機軟起動器的智能化奠定了必要的理論基礎。軟起動器智能化技術是目前國際上的一項先進技術，即使在進口品牌中也僅有少數(shù)產品運用了此項技術，公司為此進行了長期的資金和技術的準備。·XPR1-CN 系列中文智能化電機軟起動器的推出是國內電機軟起動技術的一次飛躍，是國內實現(xiàn)電機軟起動器產品的真正智能化，也是目前國產品牌中唯一具有完全自主知識產權的智能化電機軟起動器產品。該產品申請和軟件產品著作權，并且擁有多項專有技術。

● XPR1-CN 系列軟起動器智能起動技術的原理

·智能化軟起動器采用了自適應的軟起動控制技術。所謂的自適應是指根據(jù)實際情況運用專家系統(tǒng)的自動調整并直接應對，而不是先由微電腦學習記憶再判斷處理的初級智能化方式。具體地說，就是先根據(jù)用戶設定的參數(shù)實施起動，在起動過程中不斷地檢測電機狀態(tài)及參數(shù)實時地調整控制參數(shù)以確保起動性能達到，其中最關鍵的就是要保證電機加速的平穩(wěn)，在任何狀態(tài)下都要保證電機速度曲線的平滑連續(xù)并且是單調上升的，不會出現(xiàn)速度拐點。而非智能化的軟起動器在起動過程中不可避免的出現(xiàn)不同程度的電機及電流的抖動現(xiàn)象，即出現(xiàn)速度曲線的拐點，甚至發(fā)生共振等嚴重抖動現(xiàn)象，給電網(wǎng)、電機乃至負載機械帶來極大的安全隱患。軟起動智能化控制技術之所以能夠保證電機速度曲線的平穩(wěn)上升是運用了電流、電壓、速度等多參量反饋控制系統(tǒng)，采用類似于 ( 但不同于 ) 變頻調速器的無速度傳感器矢量控制技術的原理，把被控電機的相對轉速作為主要反饋參量，不僅電機的速度是可測的，電機是否達到額定轉速也是可知的，就是說智能化軟起動技術不同于普通控制方式的另一特點是可準確探測并指示電機起動是否成功，何時完成。

·以軟起動常用的電壓斜坡起動方式為例，用傳統(tǒng)的控制方法來推理，可簡單的認為電機的轉速近似地正比于電機上得到的電壓。所以如果能保持施加于電機的電壓線性地增加就能使電機線性加速，普通非智能化的軟起動器就是這樣控制電機的，即以用戶設定的起動時間參數(shù)來計算晶閘管觸發(fā)角的變化率，時間到時即告起動完畢。然而情況并非如此簡單，因為上述推理是在負載穩(wěn)定的理想狀態(tài)下得出的，但在控制電機尤其是帶載電機的情況下，實際效果并不理想。上述推理忽視了兩個重要現(xiàn)象：一是施加于晶閘管觸發(fā)角并不恒等于晶閘管的導通角，二是按計算施加于電機的電壓并不恒等于電機實際得到的電壓。其實，軟起動器的電壓斜坡起動方式實質上是想要得到電機速度斜坡的目的，只要達到了電機速度斜坡的目的，我們并不關心軟起動器輸出的電壓是否是斜坡 ( 線性的 )，這就是智能化軟起動器區(qū)別于普通非智能化的軟起動器的基本設計思想。

·以 ( 間接 ) 速度為主要反饋參量的電機軟起動控制方法，避開了復雜的參量采集與數(shù)學計算，實現(xiàn)了接近理想的電機軟起動控制效果。

● XPR1-CN 系列中文智能化軟起動器的主要特點

·在性能和質量上達到了可與進口先進品牌媲美的水平，遠遠地拉開了與其他國產品牌的距離。

·是普通國產軟起動器的更新?lián)Q代和替代進口產品的理想選擇。

·所列功能及性能指標均經(jīng)過精心設計和嚴格測試。

·參數(shù)設置簡單，調試容易，軟起動器的使用近似“傻瓜”化。

·在任何條件下均可保證的起動性能，在負載情況發(fā)生變化時一般不需重新調試。

·高可靠的質量和優(yōu)異的電磁兼容性能可保證軟起動器長期穩(wěn)定可靠地工作。

產品包裝與型號說明

·XPR1-CN 系列軟起動器在出廠前均進行了嚴格的檢驗的性能的測試。

·XPR1-CN 系列軟起動器產品的包裝箱內含產品一臺，產品檢驗合格證及操作說明各一份。

·XPR1-CN 系列軟起動器產品的正面貼有 3C 認證標志。

·XPR1-CN 系列軟起動器產品的側面點有規(guī)格型號標簽，其樣式及說明如下：

主要功能與性能指標

● 主要功能 

○ 智能化電機軟起動器功能。

○ 智能電機保護器功能。

○ 可編程繼電輸出功能：

· 可編程時序輸出功能。

· 可編程狀態(tài)指示功能。

● 其他附屬功能：

·數(shù)字電流表、電壓表、功率計功能。

·故障信息存儲 ( 掉電不丟失 ) 功能。

·起動時間記憶、起動次數(shù)統(tǒng)計功能。

·運行狀態(tài)記憶，失電且再來電后自動恢復功能。

·4 ～ 20mA 實時電流 ( 不受 CPU 干預 ) 輸出功能。

·內置 RS202 及 RS485 通訊接口。

·起動延時 (0 ～ 999 秒 )、起動間隔延時 (0 ～ 999 秒 )、可編程輸出延時 (0 ～ 999 秒 )。

·電壓電流整定系數(shù)。

● 智能電機保護器主要技術指標

·軟起動器過熱保護：溫度升至 80℃ ±5℃時保護動作，當溫度將至 55℃時 ( ) 過熱保護解除。

·輸入缺相保護滯后時間：﹤ 3 秒。

·輸出缺相保護滯后時間：﹤ 3 秒。

· 三 相 不 平 衡 保 護 滯 后 時 間：﹤ 3 秒。 以 各 項 電 流 偏 差 大 于50%±10% 為基準，當負載電流低于軟起動器標稱額定值的30% 時，判定基準偏差將增大。

·起動過流保護時間：持續(xù)大于設定電流 5 倍時的保護時間見表1.3.1。

·運行過載保護時間：以設定電流為基準作反時限熱保護，脫扣保護時間曲線如圖 1.3.1。

·電源電壓過低保護滯后時間：當電源電壓低于極限值時 40% 時，保護動作時間﹤ 0.5 秒，否則低于設定值時保護動作時間﹤ 3 秒。

·電源電壓過高保護滯后時間：當電源電壓高于極限值時 130% 時，保護動作時間﹤ 0.5 秒：否則高于設定值時保護動作時間﹤ 3 秒。

·負載短路保護滯后時間：﹤ 0.1 秒 ，電流為軟起動器標稱額定電流的 10 倍以上。

·電機欠載保護：電流范圍為電機額定電流的 10 ～ 90 %，保護脫扣延時范圍為 5 ～ 90 秒。

·以上時間參數(shù)是從檢測到有效信號開始到發(fā)出脫扣保護指令為止。

·XPR1-CN 系列軟起動器所列的所有保護功能均可通過實際的或模擬的方法進行驗證。若用戶另有特殊要求，則應另加專用保護裝置，以確保安全。

·按 IEC60947-4-2 標準的電機熱保護脫扣時間曲線如下：

·為了適應不用的應用場合，XPR1-CN 系列軟起動器設有五個保護級別，分別保護為 0：初級、1：輕載、2：標準、3；重載、4；高級，由設置項 FC 設定，其中：初級保護禁止了外接瞬停端子功能，同時僅保留了過熱、短路和主回路故障保護，適用于需無條件緊急起動的場合，如消防泵等。輕載、標準、重載三個保護級別具備完全的保護功能，區(qū)別在于電機過載熱保護時間曲線不同。其電機熱保護時間參數(shù)見表 1.3.1 和圖 1.3.1。高級保護在起動時的保護標準更為嚴格，其他保護功能參數(shù)與標準保護設置相同。

·應按電機標牌上的額定電流數(shù)值輸入設置項 FP，否則當設置項F6、F7 的輸入方式為百分比方式 ( 由設置項 F8 設定 ) 時，起動電流和保護電流會有較大偏差。設置項 FP 設定的電機電流不能低于軟起動器標稱電流的 20%。當 FP 設定的電機電流較小時，保護脫扣動作的靈敏度誤差將增大。

● 按設置項 FC 設定的不同保護級別及熱保護時間如下表：

適用范圍與使用條件：

·供電電源：市電、自備電站、柴油發(fā)電機組三相交流 380V、660V 或 1140V±15%、50HZ 或 60HZ；電源容量必須滿足軟起動器對電動機的起動要求。

·適用電機：鼠籠式三相異步電動機， 電機額定功率應與軟起動器額定功率匹配。

·起動頻度：沒有要求，具體次數(shù)視負載情況而定。

·冷卻方式：自然風冷。

·保護等級：IP20。

·環(huán)境條件：海拔 3000 米以下，相對濕度 90%RH 以下，無凝露，無易燃，易爆，易腐蝕性氣體，無導電性塵埃，室內通風良好，震動小于 0.5G 的地方，海拔 3000 米以上，每 500 米降一級使用。

·工作環(huán)境溫度：-25℃～ +40℃，當環(huán)境溫度低于 -10℃時，應預熱 30 分鐘以上。

·貯存環(huán)境溫度：-40℃～ +85℃。

外型與安裝尺寸

·XPR1-CN 系列 5.5KW ～ 75KW 軟起動器外型及安裝尺寸見下表，其出廠標準配置為六進三出。

·額定功率和額定電流是指軟起動器的最大額定值。一般情況下，適配電機的相應參數(shù)應不大于此值。可按用戶要求配置成三進三出。

備注：輕載型：75KW 小功率；重載型選 75KW 大功率

·XPR1-CN 系列 75KW ～ 600KW 軟起動器外型及安裝尺寸見下表，其出廠標準配置為六進三出。

·軟起動器的安裝方向與距離要求

·為了確保軟起動器在使用中具有良好的通風及散熱條件，軟起動器應垂直安裝，并在設備四周留有足夠的散熱空間，如圖 1.5.1、圖 1.5.2，圖中為允許的最小距離。軟起動器在柜內安裝時，除上述要求外，還須選用上、下通風良好的柜體， 如圖 1.5.3。

起動模式說明

● 限電流起動模式 

·設置項 FB 為 0 時設定起動模式為此模式。圖 1.6.1 給出了限電流起動模式的電機電流變化波形。其中 I1 為設定的起動限流值，當電機起動時輸出電壓迅速增加，直到電機電流達到設定的限流值I1，并保持電機電流不大于該值，然后隨著輸出電壓的逐漸升高，電機逐漸加速，當電機達到額定轉速時，旁路接觸器吸合，輸出電流迅速下降至電機額定電流 Ie 或以下，起動過程完成。

·限電流起動模式一般用于對起動電流有嚴格限制要求的場合。

● 電壓斜坡起動模式 

·設置項 FB 為 I 時設定起動模式為此模式。圖 1.6.2 給出了電壓斜坡起動的輸出電壓波形。其中 U1 為起動時的初始電壓值，當電機起動時，在電機電流不超過額定值 400% 的范圍內。軟起動的輸出電壓迅速上升至 U1，然后輸出電壓按所設定的起動參數(shù)逐漸上升，電機隨著電壓的上升，電機隨著電壓的上升不斷平穩(wěn)加速，當電壓達到額定電壓 Ue 時，電機達到額定轉速，旁路接觸器吸合，起動過程完全。

· 一般而言，電壓斜坡起動模式適用于對起動電流要求不嚴而對起動平穩(wěn)性要求較高的場合。

● 突跳起動模式 

·設置項 FB 為 2 或 3 時設定起動模式為此模式。圖 1.6.3 和圖 1.6.4給出了突跳起動模式的輸出變化波形。在某些重載場合下，由于機械靜摩擦力的影響而不能起動電機時， 可選用此種起動模式。在起動時，先對電機施加一個較高的固定電壓并持續(xù)有限的一段時間， 以克服電機負載的靜摩擦力使電機轉動，然后按限電流 ( 圖1.6.3) 或電壓斜坡 ( 圖 1.6.4) 的方式起動。

● 電流斜坡起動模式

·設置項 FB 為 4 時設定起動模式為此模式。圖 1.6.5 為電流斜坡起動模式的輸出電流波形， 其中 F1 為 F6 設置限流值，T1 為 F1 設置的時間值。電流斜坡起動模式具有較強的加速能力，適用于兩極電機，也可在一定范圍內縮短起動時間。

● 電壓限流雙閉環(huán)起動模式 

· 設置項 FB 為 5 時設定起動模式為此模式。電壓限流雙閉環(huán)起模式采用電壓斜坡和限電流雙閉環(huán)回路控制，是一種既要求起動較平穩(wěn)又要求嚴格限流的綜合起動模式，它采用估算電機工作狀態(tài)的預測算法。該起動模式的輸出電壓波形將根據(jù)電機和負載情況的不同而有所變化。

● 并聯(lián)電機的起動

· 如果不超過軟起動器的額定功率限制， 電機可以并聯(lián)連接 ( 電機電流的總和不能超過根據(jù)應用類型選定的軟起動器的額定電流)，但此時應另外提供對每個電機的熱保護裝置。

● 雙速電機的起動

· XPR1-CN 系列軟起動器可以配合雙速電機起動，在由低速變高速之前必須經(jīng)過延時去磁期，以避免在線路和電機之間產生非常大的反相電流。

● 很長的電纜

· 由于電纜的電阻原因，很大的電機電纜會導致電壓的降落，如果電壓降落十分明顯，它將會影響電流損耗和起動轉矩，在選擇電機和軟起動器時必須考慮這一點。

● 并聯(lián)在同一條電源線路上的軟起動

· 如果在同一條電源線路上安裝了若干個軟起動器，則在變壓器至軟起動器的線路中間應安裝進線電抗器。電抗器應安裝在每個進線斷路器和軟起動器之間。

●電涌保護器 (SPD) 的使用

· 在可能導致雷擊或其它原因在應用系統(tǒng)中引起過壓、過流、浪涌干擾的場所應考慮安裝電涌保護器，詳細應用方法請參閱電涌保護器 (SPD) 產品的有關資料。

中文顯示人機界面

● 特點 

·公司在國內同行中首家推出液晶漢顯人機界面的軟起動器，并正式推向市場，同時申報了軟件著作權 ( 證書編號：軟著登字第 024414 號 )。此后，也有幾家軟起動器生產廠家宣稱推出了液晶漢顯人機界面，但都因抗干擾問題及其他技術問題未能解決，所以至今未見有正式產品投放市場。XPR1-CN 中文顯示系列智能化電機軟起動器是公司新一代的漢顯產品，也是目前國內唯一正式投放市場的液晶漢顯軟起動器產品，在繼承 XPR1-SH系列所有功能、技術參數(shù)和優(yōu)異性能的基礎上。具有完美、直觀、易懂的中文菜單和的抗干擾性能。

● 中文界面說明 

·為了方便用戶，中文顯示系列的產品與原有鍵盤操作方法保持完全一致，詳細操作方法請參閱《XPR1-CN 系列中文智能化電機軟起動器操作說明》。

·在幫助菜單中增加了 LCD 對比度調節(jié)功能：先按設置鍵，再按加、減鍵即可調節(jié)。

·若需中文界面的產品，請在訂貨時注明。

·本系統(tǒng)控制軟件及中文顯示界面均已申請。

·各種狀態(tài)顯示如下圖所示：

應用裝置電氣原理圖

● 更多設計請參閱《XPR1-CN 系列中文智能化軟起動器應用裝置電氣原理與圖集》。

應用裝置電氣原理圖

應用裝置電氣原理圖