软启动器控制回路改造与革新

　　摘要：软启动器是现代工业控制中常用的设备，但在实际使用中可能会出现设备与对应工况不匹配的现象，本文着重分析了一例通过加装前置变压器降压运行软启动器控制模块减少软启动器运行故障的改造革新。
　　关键词：软启动器前置变压器降压运行
　　一、改造实施背景
　　软启动器（SoftStarter）是一种集电动机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电动机控制装置。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电动机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。
　　自2008年进行设备升级后，某国外品牌软启动器被大量应用于水源地水源井控制系统中，用于控制水源井开停。随着使用时间的增加，2010年开始出现部分水源井在运行时发生自动停机，软启动器控制模块显示为被停止的故障。而一旦显示为被停止设备就无法再启动，只能采取更换新的控制模块的方法使设备重新运行。此后每年出现故障的模块逐渐增多，至2014年已增至每年10余块模块需要更换，且一块控制模块的购买费用近万元，不但增加了运营成本，而且严重影响供水设备的稳定运行。
　　期间多次与设备供应商进行沟通，与其技术人员到现场进行分析。由于该品牌软启动器为进口设备，为更进一步检测，设备供应商将损坏的控制模块送到该品牌生产地原厂进行检测。检测结果显示：自动停机是控制模块内C6、C7电容器被击穿所致，而C6、C7被击穿的原因为电网波动造成的过流或过压。
　　二、改造原理
　　经多方查询相关资料，多次和该设备供应商相关技术人员沟通后，发现该软启动器控制模块生产国电压标准为110V，此产品主要供应该国国内使用。随着市场的扩大，该产品进入到我国，为适应不同市场兼容了220V。从此思路入手查阅了该产品的相关说明，发现该软启动器控制模块虽然支持110～220V的AC输入，但该产品控制模块电源的最高输入电压仅为240V。
　　水源井群所在地一般为开阔平原地带，雨季一般多雷雨，部分电网与农电共用，电网质量一般，电压不稳定。在这种情况下，电网中极易出现电涌。而电涌能对控制电路的IC等元件造成损坏，击穿半导体器件，破坏元器件金属化表层，破坏印刷电路板印刷线路或接触点。
　　为此决定将目前控制模块的运行电压从220V调整到110V运行，这样可以有效防止电网对设备的冲击。即使有瞬时电压过高的情况发生，但由于有变压器的隔离和降压作用，实际加之于控制模块的供电升压也不会超过上限240V，由此可以最大限度地保证设备供电在安全合理的范围内运行，见图1。
　　三、具体改造
　　由于软启动器控制模块对功率有一定要求，在查询相关说明保留充分裕度的基础上选取220V～110V额定功率为180W的变压器。在充分考虑到实际工况和配电盘内的安装条件后，选取了220V～110V的R型变压器，该型号变压器除具有体积小、结构简单、安全可靠等优点外，还具有可定制功率的特点，正好满足改造对于变压器的要求。
　　线路改造中除软启动器控制模块的控制电源电压要改为110V，其对应的启动停止控制结点的电压也要相应更改为110V。
　　控制端子说明见下表。
　　改造试点的选取：本次所选取的多口水源井均为数次出现软启动器控制模块损坏，且在用控制模块在2年以上的水源井。
　　具体改造的原理图如图2、图3所示。
　　四、改造效果
　　经过近一年的改造后运行，所有参与改造的软启动器并未再出现控制模块故障，这也表明了加装前置变压器降压运行软启动器控制模块能有效抵御电网波动造成的过流或过压烧毁设备的风险，提高了水源井运行的稳定性，也降低了运营成本。