作者：Bill Schweber

　　由交流电源供电、额定功率为数十至数百马力 (HP) 的三相异步电机是许多商业和工业应用的驱动力。它们的电机驱动电流通常为约 10 安培 (A) 至超过 1000 A，线路电压从略高于 200 伏交流电 (VAC )到高达 700 伏交流电。设计人员面临的问题是，启动时会产生较大的浪涌电流，这可能会损坏电机并影响负载。

　　交流线路和电机之间的软启动器控制单元通过管理电机启动加速度和扭矩来控制浪涌电流，从而优化电机性能并最大限度地减少不良后果。更先进的软启动器添加了复杂的功能，以最大限度地提高性能，提供电气和热保护，包括一套强大的连接选项，并防止网络攻击。

　　本文概述了软启动器的功能。然后介绍并展示如何应用施耐德电气的Altivar 软启动器 ATS480控制单元。

　　软启动器功能

　　软启动器与电机一起使用，以减少启动过程中的浪涌电流并控制过渡期间的扭矩。它逐渐增加施加到电机上的电压，从而以最小的加加速度(加速度的变化率)实现平稳加速。

　　起动器通常提供允许用户调整起动扭矩和加速时间的措施，以适应不同的应用。它们可以显着降低启动电流以实现脱离并在加速过程中阻止电流。

　　较新的软启动器提供了额外的功能，可提高效率、使用动态 PF 校正保持高功率因数 (PF)、增强电气安全、检测线路和电机异常、提供网络连接并解决网络安全问题。

　　施耐德电气的 Altivar 软启动器 ATS480 系列是最先进软启动器功能和特性的一个示例(图 1)。

　　图 1：Altivar 软启动器 ATS480 系列在其核心功能的基础上添加了许多高级功能。 (图片来源：施耐德电气)

　　这些装置包含六个晶闸管和扭矩控制算法，可控制功率高达 900 千瓦 (kW) 的三相鼠笼式异步电机的加速、减速和停止。该系列的多种型号支持 208 至 690 伏的工作电压和 17 至 1200 A 的电流。所有装置均符合定义性能、安全性、效率、电磁兼容性 (EMC)、污染的全球标准、认证和监管要求等级、冲击和振动。

　　ATS480 装置包含许多不同类型的线路、启动器和负载保护，包括：

　　缺相(线路)

　　集成热保护(电机)

　　热保护(启动器)

　　电流过载(电机)

　　欠载(电机)

　　启动时间过长，堵转(电机)

　　电机缺相(电机)

　　线路电源缺相(线路、电机)

　　通过直接连接到正温度系数 (PTC) 热敏电阻或铂 100 (PT100) 2 或 3 线电阻温度检测器 (RTD) 探头进行热保护(电机)

　　有多种电路连接可能性可以满足目标应用的不同需求。例如，一种基本配置以本地控制为目标，即使在远程控制的情况下，也希望在错误重置后需要手动干预才能重新启动(图 2)。此时，操作员按下 S3 按钮即可重新启动。

　　图 2：所示为软启动器的众多接线选项之一;错误重置后，用户需要通过按 S3 手动启动重新启动。 (图片来源：施耐德电气)

　　表 1 中定义了组件名称的具体信息。

　　表 1：所示为图 2 的组件名称。(图片来源：施耐德电气)

　　ATS480 装置还具有离散常开 (NO) 和常闭 (NC) 机电继电器触点，额定电流为 2 A/250 V AC和 30 V 集电极开路数字输出。这些触点和输出简化了附加功能的实现，例如指示灯或辅助设备。

　　连接性和网络安全

　　除了先进的软启动器功能外，所有 ATS480 装置还支持多种连接选项。每个 ATS480 单元都有两个 RJ45 端口，用于连接配置和固件更新以及外部纯文本或图形显示终端。此外，每个模块还配备一个插槽，用于安装额外的通信模块，支持 Modbus TCP、以太网/IP、CANopen、PROFINET 或 PROFIBUS DP 格式。

　　这种连接不可避免地会带来安全问题。为了解决这些问题，该系列在各个单元中嵌入了网络安全“最佳实践”，以防止员工或承包商故意恶作剧(黑客攻击)以及善意但粗心的活动。这些保护包括帐户管理，包括用户身份验证和授权以及多层密码保护。对各种端口、功能和来源也有刻意的限制。

　　更高级别的安全性包括深入、主动的防御，以管理网络安全相关事件，包括详细的时间和用户标记的活动日志。数字签名固件和加密密钥增强了已安装固件和任何升级的真实性。这可确保在每个加电周期中使用有效的固件。

　　还配备人机界面

　　除了广泛的连接性之外，许多软启动装置还需要提供操作员即时和直接的访问能力。此访问从基本的运行和停止启动开始，通过电机或装置上或附近的离散、高度可见且标记清晰的开关启动。这些通常是监管安全标准所强制执行的。

　　为了实现这些要求，ATS480 装置可以连接两个独立的运行和停止开关或单个运行/停止开关(图 3)。

　　图 3：软启动器可通过接线使用两个独立的停止和运行按钮或一个具有双重作用的开关。 (图片来源：施耐德电气)

　　对于基本设置、运行和询问，设计人员可以使用VW3A1113八行纯文本显示终端(图 4)。使用可用的 RJ45 连接器，可以将该端子连接并安装在软起动器的正面，或者使用远程安装附件安装到外壳门上。

　　图 4：VW3A1113 纯文本显示终端使用随附的 RJ45 连接器连接到软启动器，并支持基本设置、运行和询问功能。 (图片来源：施耐德电气)

　　该多语言单元(英语、法语、西班牙语、意大利语、德语、中文，其他语言可通过下载)需要密码登录，以确保系统安全。连接后，它可用于：

　　控制、调整和配置软启动器

　　显示电机当前值、输入/输出和机器数据

　　存储和下载配置

　　将一个已通电软起动器的配置复制到另一个已通电的软起动器上

　　对于更高级的诊断、控制、监视和文件管理，施耐德的设备类型管理器(DTM) 和SoMove软件可与基于 PC 的图形终端显示装置一起使用。

　　额定功率决定封装、外形尺寸

　　尽管 Altivar 软启动器 ATS480 系列中的单元提供相同的功能、功能、用户界面和连接性，但它们的驱动功率水平有所不同。这决定了适当的封装和外形尺寸，通过查看该系列的最低和最高功率成员可以轻松看出这一点。

　　ATS480D17Y (图 5，左)额定用于通过 208 至 690 V交流线路供电和控制电流为17 A 的三相交流电机，并使用 110 至 230 V交流控制电源运行。它的尺寸为 275 毫米 (mm) 高、160 毫米宽、8 毫米深，重量略低于 5 公斤 (kg)。

　　图 5：Altivar 软启动器 ATS480 系列中最小的(左)和最大的(右)单元在功能上相似，但在当前的处理和重量规格方面涵盖了广泛的范围。 (图片来源：施耐德电气)

　　相比之下，ATS480M12Y (图 5，右)在 208 至 690 V交流线路上的额定电流要强大得多，为 1200 A ，并使用 110 至 230 V 交流控制电源运行。虽然它的特性和功能与 17 A 装置几乎相同，但它要大得多，高 890 毫米、宽 770 毫米、深 329 毫米，重量为 115 公斤。

　　结论

　　软启动器是多相交流线路和大中型三相交流电机之间的重要纽带，用于管理浪涌电流。施耐德电气的 Altivar 软启动器 ATS480 系列支持 17 A 至 1200 A 的电机，具有广泛的网络连接和增强的网络安全性。它们还提供各种功能来提高性能、安全性和可靠性。