原理简介 

● XPR1-CN 系列中文智能化电机软起动器的技术水平·国内中低压固态 ( 晶闸管 ) 电机软起动器市场的开拓起步于二十世纪九十年代初 , 经过十几年的努力，电机软起动技术及其产品已被市场接受并得到了一定程度的普及应用，但此前国产软起动器产品在技术上的起点比较低，这一点在不断公开发表的关于电机软起动器的专业论文中也反映了出来，例如凡是采用了单片机控制系统的就称其为智能化软起动器 ( 其实电机软起动器的智能化有其额定的含义 )，把电机软起动器控制系统定义为“现代模糊控制系统”等。造成这种局面的原因有以下几个方面，一是西方发达国家企业对外的技术封闭；二是国内没有投入巨额研制费用的企业和机构；三是运用简单原始的移相触发方式就能实现电机软起动器的原理性运用，使得很多企业及其技术人员不愿再投入更多的精力和财力，事倍功半地进一步提升产品的各项性能指标。

·公司采用了科学先进地也是高新技术产品常用的研制方法，那就是在国际先进产品先进技术的基础上，学习、借鉴、完善、提高。公司的产品研发人员通过对多款进口品牌先进产品长期地测试、分析和反复地实验、论证，得出了一套宝贵的较为科学完整的数学模型，为实现电机软起动器的智能化奠定了必要的理论基础。软起动器智能化技术是目前国际上的一项先进技术，即使在进口品牌中也仅有少数产品运用了此项技术，公司为此进行了长期的资金和技术的准备。·XPR1-CN 系列中文智能化电机软起动器的推出是国内电机软起动技术的一次飞跃，是国内实现电机软起动器产品的真正智能化，也是目前国产品牌中唯一具有完全自主知识产权的智能化电机软起动器产品。该产品申请和软件产品著作权，并且拥有多项专有技术。

● XPR1-CN 系列软起动器智能起动技术的原理

·智能化软起动器采用了自适应的软起动控制技术。所谓的自适应是指根据实际情况运用专家系统的自动调整并直接应对，而不是先由微电脑学习记忆再判断处理的初级智能化方式。具体地说，就是先根据用户设定的参数实施起动，在起动过程中不断地检测电机状态及参数实时地调整控制参数以确保起动性能达到，其中最关键的就是要保证电机加速的平稳，在任何状态下都要保证电机速度曲线的平滑连续并且是单调上升的，不会出现速度拐点。而非智能化的软起动器在起动过程中不可避免的出现不同程度的电机及电流的抖动现象，即出现速度曲线的拐点，甚至发生共振等严重抖动现象，给电网、电机乃至负载机械带来极大的安全隐患。软起动智能化控制技术之所以能够保证电机速度曲线的平稳上升是运用了电流、电压、速度等多参量反馈控制系统，采用类似于 ( 但不同于 ) 变频调速器的无速度传感器矢量控制技术的原理，把被控电机的相对转速作为主要反馈参量，不仅电机的速度是可测的，电机是否达到额定转速也是可知的，就是说智能化软起动技术不同于普通控制方式的另一特点是可准确探测并指示电机起动是否成功，何时完成。

·以软起动常用的电压斜坡起动方式为例，用传统的控制方法来推理，可简单的认为电机的转速近似地正比于电机上得到的电压。所以如果能保持施加于电机的电压线性地增加就能使电机线性加速，普通非智能化的软起动器就是这样控制电机的，即以用户设定的起动时间参数来计算晶闸管触发角的变化率，时间到时即告起动完毕。然而情况并非如此简单，因为上述推理是在负载稳定的理想状态下得出的，但在控制电机尤其是带载电机的情况下，实际效果并不理想。上述推理忽视了两个重要现象：一是施加于晶闸管触发角并不恒等于晶闸管的导通角，二是按计算施加于电机的电压并不恒等于电机实际得到的电压。其实，软起动器的电压斜坡起动方式实质上是想要得到电机速度斜坡的目的，只要达到了电机速度斜坡的目的，我们并不关心软起动器输出的电压是否是斜坡 ( 线性的 )，这就是智能化软起动器区别于普通非智能化的软起动器的基本设计思想。

·以 ( 间接 ) 速度为主要反馈参量的电机软起动控制方法，避开了复杂的参量采集与数学计算，实现了接近理想的电机软起动控制效果。

● XPR1-CN 系列中文智能化软起动器的主要特点

·在性能和质量上达到了可与进口先进品牌媲美的水平，远远地拉开了与其他国产品牌的距离。

·是普通国产软起动器的更新换代和替代进口产品的理想选择。

·所列功能及性能指标均经过精心设计和严格测试。

·参数设置简单，调试容易，软起动器的使用近似“傻瓜”化。

·在任何条件下均可保证的起动性能，在负载情况发生变化时一般不需重新调试。

·高可靠的质量和优异的电磁兼容性能可保证软起动器长期稳定可靠地工作。

产品包装与型号说明

·XPR1-CN 系列软起动器在出厂前均进行了严格的检验的性能的测试。

·XPR1-CN 系列软起动器产品的包装箱内含产品一台，产品检验合格证及操作说明各一份。

·XPR1-CN 系列软起动器产品的正面贴有 3C 认证标志。

·XPR1-CN 系列软起动器产品的侧面点有规格型号标签，其样式及说明如下：

主要功能与性能指标

● 主要功能 

○ 智能化电机软起动器功能。

○ 智能电机保护器功能。

○ 可编程继电输出功能：

· 可编程时序输出功能。

· 可编程状态指示功能。

● 其他附属功能：

·数字电流表、电压表、功率计功能。

·故障信息存储 ( 掉电不丢失 ) 功能。

·起动时间记忆、起动次数统计功能。

·运行状态记忆，失电且再来电后自动恢复功能。

·4 ～ 20mA 实时电流 ( 不受 CPU 干预 ) 输出功能。

·内置 RS202 及 RS485 通讯接口。

·起动延时 (0 ～ 999 秒 )、起动间隔延时 (0 ～ 999 秒 )、可编程输出延时 (0 ～ 999 秒 )。

·电压电流整定系数。

● 智能电机保护器主要技术指标

·软起动器过热保护：温度升至 80℃ ±5℃时保护动作，当温度将至 55℃时 ( ) 过热保护解除。

·输入缺相保护滞后时间：﹤ 3 秒。

·输出缺相保护滞后时间：﹤ 3 秒。

· 三 相 不 平 衡 保 护 滞 后 时 间：﹤ 3 秒。 以 各 项 电 流 偏 差 大 于50%±10% 为基准，当负载电流低于软起动器标称额定值的30% 时，判定基准偏差将增大。

·起动过流保护时间：持续大于设定电流 5 倍时的保护时间见表1.3.1。

·运行过载保护时间：以设定电流为基准作反时限热保护，脱扣保护时间曲线如图 1.3.1。

·电源电压过低保护滞后时间：当电源电压低于极限值时 40% 时，保护动作时间﹤ 0.5 秒，否则低于设定值时保护动作时间﹤ 3 秒。

·电源电压过高保护滞后时间：当电源电压高于极限值时 130% 时，保护动作时间﹤ 0.5 秒：否则高于设定值时保护动作时间﹤ 3 秒。

·负载短路保护滞后时间：﹤ 0.1 秒 ，电流为软起动器标称额定电流的 10 倍以上。

·电机欠载保护：电流范围为电机额定电流的 10 ～ 90 %，保护脱扣延时范围为 5 ～ 90 秒。

·以上时间参数是从检测到有效信号开始到发出脱扣保护指令为止。

·XPR1-CN 系列软起动器所列的所有保护功能均可通过实际的或模拟的方法进行验证。若用户另有特殊要求，则应另加专用保护装置，以确保安全。

·按 IEC60947-4-2 标准的电机热保护脱扣时间曲线如下：

·为了适应不用的应用场合，XPR1-CN 系列软起动器设有五个保护级别，分别保护为 0：初级、1：轻载、2：标准、3；重载、4；高级，由设置项 FC 设定，其中：初级保护禁止了外接瞬停端子功能，同时仅保留了过热、短路和主回路故障保护，适用于需无条件紧急起动的场合，如消防泵等。轻载、标准、重载三个保护级别具备完全的保护功能，区别在于电机过载热保护时间曲线不同。其电机热保护时间参数见表 1.3.1 和图 1.3.1。高级保护在起动时的保护标准更为严格，其他保护功能参数与标准保护设置相同。

·应按电机标牌上的额定电流数值输入设置项 FP，否则当设置项F6、F7 的输入方式为百分比方式 ( 由设置项 F8 设定 ) 时，起动电流和保护电流会有较大偏差。设置项 FP 设定的电机电流不能低于软起动器标称电流的 20%。当 FP 设定的电机电流较小时，保护脱扣动作的灵敏度误差将增大。

● 按设置项 FC 设定的不同保护级别及热保护时间如下表：

适用范围与使用条件：

·供电电源：市电、自备电站、柴油发电机组三相交流 380V、660V 或 1140V±15%、50HZ 或 60HZ；电源容量必须满足软起动器对电动机的起动要求。

·适用电机：鼠笼式三相异步电动机， 电机额定功率应与软起动器额定功率匹配。

·起动频度：没有要求，具体次数视负载情况而定。

·冷却方式：自然风冷。

·保护等级：IP20。

·环境条件：海拔 3000 米以下，相对湿度 90%RH 以下，无凝露，无易燃，易爆，易腐蚀性气体，无导电性尘埃，室内通风良好，震动小于 0.5G 的地方，海拔 3000 米以上，每 500 米降一级使用。

·工作环境温度：-25℃～ +40℃，当环境温度低于 -10℃时，应预热 30 分钟以上。

·贮存环境温度：-40℃～ +85℃。

外型与安装尺寸

·XPR1-CN 系列 5.5KW ～ 75KW 软起动器外型及安装尺寸见下表，其出厂标准配置为六进三出。

·额定功率和额定电流是指软起动器的最大额定值。一般情况下，适配电机的相应参数应不大于此值。可按用户要求配置成三进三出。

备注：轻载型：75KW 小功率；重载型选 75KW 大功率

·XPR1-CN 系列 75KW ～ 600KW 软起动器外型及安装尺寸见下表，其出厂标准配置为六进三出。

·软起动器的安装方向与距离要求

·为了确保软起动器在使用中具有良好的通风及散热条件，软起动器应垂直安装，并在设备四周留有足够的散热空间，如图 1.5.1、图 1.5.2，图中为允许的最小距离。软起动器在柜内安装时，除上述要求外，还须选用上、下通风良好的柜体， 如图 1.5.3。

起动模式说明

● 限电流起动模式 

·设置项 FB 为 0 时设定起动模式为此模式。图 1.6.1 给出了限电流起动模式的电机电流变化波形。其中 I1 为设定的起动限流值，当电机起动时输出电压迅速增加，直到电机电流达到设定的限流值I1，并保持电机电流不大于该值，然后随着输出电压的逐渐升高，电机逐渐加速，当电机达到额定转速时，旁路接触器吸合，输出电流迅速下降至电机额定电流 Ie 或以下，起动过程完成。

·限电流起动模式一般用于对起动电流有严格限制要求的场合。

● 电压斜坡起动模式 

·设置项 FB 为 I 时设定起动模式为此模式。图 1.6.2 给出了电压斜坡起动的输出电压波形。其中 U1 为起动时的初始电压值，当电机起动时，在电机电流不超过额定值 400% 的范围内。软起动的输出电压迅速上升至 U1，然后输出电压按所设定的起动参数逐渐上升，电机随着电压的上升，电机随着电压的上升不断平稳加速，当电压达到额定电压 Ue 时，电机达到额定转速，旁路接触器吸合，起动过程完全。

· 一般而言，电压斜坡起动模式适用于对起动电流要求不严而对起动平稳性要求较高的场合。

● 突跳起动模式 

·设置项 FB 为 2 或 3 时设定起动模式为此模式。图 1.6.3 和图 1.6.4给出了突跳起动模式的输出变化波形。在某些重载场合下，由于机械静摩擦力的影响而不能起动电机时， 可选用此种起动模式。在起动时，先对电机施加一个较高的固定电压并持续有限的一段时间， 以克服电机负载的静摩擦力使电机转动，然后按限电流 ( 图1.6.3) 或电压斜坡 ( 图 1.6.4) 的方式起动。

● 电流斜坡起动模式

·设置项 FB 为 4 时设定起动模式为此模式。图 1.6.5 为电流斜坡起动模式的输出电流波形， 其中 F1 为 F6 设置限流值，T1 为 F1 设置的时间值。电流斜坡起动模式具有较强的加速能力，适用于两极电机，也可在一定范围内缩短起动时间。

● 电压限流双闭环起动模式 

· 设置项 FB 为 5 时设定起动模式为此模式。电压限流双闭环起模式采用电压斜坡和限电流双闭环回路控制，是一种既要求起动较平稳又要求严格限流的综合起动模式，它采用估算电机工作状态的预测算法。该起动模式的输出电压波形将根据电机和负载情况的不同而有所变化。

● 并联电机的起动

· 如果不超过软起动器的额定功率限制， 电机可以并联连接 ( 电机电流的总和不能超过根据应用类型选定的软起动器的额定电流)，但此时应另外提供对每个电机的热保护装置。

● 双速电机的起动

· XPR1-CN 系列软起动器可以配合双速电机起动，在由低速变高速之前必须经过延时去磁期，以避免在线路和电机之间产生非常大的反相电流。

● 很长的电缆

· 由于电缆的电阻原因，很大的电机电缆会导致电压的降落，如果电压降落十分明显，它将会影响电流损耗和起动转矩，在选择电机和软起动器时必须考虑这一点。

● 并联在同一条电源线路上的软起动

· 如果在同一条电源线路上安装了若干个软起动器，则在变压器至软起动器的线路中间应安装进线电抗器。电抗器应安装在每个进线断路器和软起动器之间。

●电涌保护器 (SPD) 的使用

· 在可能导致雷击或其它原因在应用系统中引起过压、过流、浪涌干扰的场所应考虑安装电涌保护器，详细应用方法请参阅电涌保护器 (SPD) 产品的有关资料。

中文显示人机界面

● 特点 

·公司在国内同行中首家推出液晶汉显人机界面的软起动器，并正式推向市场，同时申报了软件著作权 ( 证书编号：软著登字第 024414 号 )。此后，也有几家软起动器生产厂家宣称推出了液晶汉显人机界面，但都因抗干扰问题及其他技术问题未能解决，所以至今未见有正式产品投放市场。XPR1-CN 中文显示系列智能化电机软起动器是公司新一代的汉显产品，也是目前国内唯一正式投放市场的液晶汉显软起动器产品，在继承 XPR1-SH系列所有功能、技术参数和优异性能的基础上。具有完美、直观、易懂的中文菜单和的抗干扰性能。

● 中文界面说明 

·为了方便用户，中文显示系列的产品与原有键盘操作方法保持完全一致，详细操作方法请参阅《XPR1-CN 系列中文智能化电机软起动器操作说明》。

·在帮助菜单中增加了 LCD 对比度调节功能：先按设置键，再按加、减键即可调节。

·若需中文界面的产品，请在订货时注明。

·本系统控制软件及中文显示界面均已申请。

·各种状态显示如下图所示：

应用装置电气原理图

● 更多设计请参阅《XPR1-CN 系列中文智能化软起动器应用装置电气原理与图集》。

应用装置电气原理图

应用装置电气原理图