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軟起動(dòng)器和變頻器是隨著半導(dǎo)體技術(shù)和電力電子技術(shù)的發(fā)展而出現(xiàn)的現(xiàn)代智能電氣裝置，廣泛地應(yīng)用在交流電力拖動(dòng)設(shè)備中。它們的出現(xiàn)，使鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能得到了極大的改善，也使電動(dòng)機(jī)的調(diào)速不必再依賴昂貴的直流電機(jī)和交流串激調(diào)節(jié)方式。其優(yōu)良性能和高度可靠性，受到了人們的普遍青睞。
但同時(shí)它們不菲的價(jià)格，也給它們的推廣應(yīng)用帶來了一些障礙。一般情況下非到萬不得已，人們不會(huì)舍棄簡易而廉價(jià)的Y―起動(dòng)或自耦降壓起動(dòng)等方法而采用軟起動(dòng)器和變頻器。
在某些極端的情況下，有些工程技術(shù)人員一味的追求技術(shù)先進(jìn)，不考慮經(jīng)濟(jì)效益，使得軟起動(dòng)器和變頻器的應(yīng)用失去效用和意義。比如，不必頻繁起動(dòng)的設(shè)備，各自配備一臺(tái)軟起動(dòng)器，起動(dòng)后長期工作在額定轉(zhuǎn)速之下；又如，并列工作的數(shù)臺(tái)機(jī)器，各自用一臺(tái)變頻器同時(shí)調(diào)節(jié)，其調(diào)節(jié)精度難以達(dá)到控制要求。研宄它們的運(yùn)作不難發(fā)現(xiàn)，軟起動(dòng)器和變頻器的實(shí)際工作時(shí)間，只占設(shè)備工作時(shí)間的極少一部分，而99%以上的時(shí)間都在閑置。這意味著其能力只發(fā)揮了微不足道的一小部分作用，而這種能力上的浪費(fèi)，直接后果就是投資上的浪費(fèi)。
筆者意識(shí)到其中的巨大潛力，又受到網(wǎng)絡(luò)通訊有關(guān)技術(shù)的啟發(fā)，遂提出時(shí)分多機(jī)復(fù)用的技術(shù)概念，并根據(jù)自己多年的工作經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了應(yīng)用范例和電路。
1時(shí)分多機(jī)復(fù)用的概念及其產(chǎn)生時(shí)分多機(jī)復(fù)用就是一臺(tái)主機(jī)分時(shí)段為多臺(tái)設(shè)備輪流服務(wù)。常見的空調(diào)機(jī)是一臺(tái)室外機(jī)（壓縮制冷機(jī)和冷凝器）帶兩臺(tái)室內(nèi)機(jī)（風(fēng)機(jī)和蒸發(fā)器）的一拖二，以及工業(yè)上一臺(tái)變頻器同時(shí)拖帶多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。與上面所不同是時(shí)分多機(jī)復(fù)用是將主機(jī)剩余（時(shí)間上的剩余而非空間上的剩余）的能力，在不同的時(shí)間分配給不同的設(shè)備使用。
時(shí)分多機(jī)復(fù)用的靈感來自通訊上的多路復(fù)用技術(shù)一即一個(gè)信道同時(shí)傳輸多路信號(hào)。采用多路復(fù)用技術(shù)在進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸時(shí)，可以大大節(jié)省線路的安裝和維護(hù)費(fèi)用。
常用的多路復(fù)用技術(shù)有兩種：頻分多路復(fù)）和時(shí)分多路復(fù)用（TDM）頻分多路復(fù)用適用于模擬信號(hào)的傳輸，電話和閉路電視都用該技術(shù)傳輸。如果一雙絞線的帶寬可以達(dá)到100kHz，而電話信號(hào)需占帶寬約3 100Hz，貝其可同時(shí)傳輸100+3.1 >32路電話。而一同軸電纜的可用帶寬達(dá)到470MHz―個(gè)電視頻道所占的帶寬為6MHz，從50MHz起開始傳輸?shù)脑?，則同軸電纜可同時(shí)傳輸70個(gè)頻道的電視節(jié)目。
時(shí)分多路復(fù)用適用于數(shù)字信號(hào)的傳輸。由于信道的位傳輸率超過每一路信號(hào)的數(shù)據(jù)傳輸率，因此可將信道按時(shí)間分成若干片段輪換地給多個(gè)信號(hào)使用。每一時(shí)間片由復(fù)用的一個(gè)信號(hào)單獨(dú)占用，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，多個(gè)數(shù)字信號(hào)都可按要求傳輸?shù)竭_(dá)，從而也實(shí)現(xiàn)了一條物理信道上傳輸多個(gè)數(shù)字信號(hào)。假設(shè)每個(gè)輸入的數(shù)據(jù)比特率是9. 6kbit/s，線路的比特率為76.輸8路信號(hào)。
同樣，若簡單地以軟起動(dòng)類比，一般設(shè)備的起動(dòng)時(shí)間為5~10秒，則一臺(tái)專供起動(dòng)用的軟起動(dòng)器，不計(jì)切換時(shí)間，在8小時(shí)內(nèi)可以為2 880臺(tái)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)服務(wù)。
2時(shí)分多機(jī)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)時(shí)分多機(jī)復(fù)用是由多種設(shè)備組成的一個(gè)系統(tǒng)，必須由各子系統(tǒng)或各組成部分協(xié)調(diào)工作，系統(tǒng)才能正常運(yùn)行。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，時(shí)分多機(jī)復(fù)用技術(shù)在具體應(yīng)用時(shí)，應(yīng)該注意以下幾個(gè)事項(xiàng)：2.1軟起動(dòng)器或變頻器的容量選擇與同一時(shí)間空間上的一拖多應(yīng)用原理不同，軟起動(dòng)器或變頻器的容量選擇不是取所有拖動(dòng)電機(jī)容量之和。如果不討論其他因素，其容量略大于較大的一臺(tái)電動(dòng)機(jī)即可。但不得不考慮以下幾點(diǎn)：電網(wǎng)電壓的波動(dòng)一電網(wǎng)電壓與電動(dòng)機(jī)的工作電流成反比；軟起動(dòng)器或變頻器分時(shí)投用時(shí)的頻繁起動(dòng)一雖有限制起動(dòng)電流的功能，但仍要比正常工作電流大許多；半導(dǎo)體電力電子元件的電壓/電流上升率的限制一因反復(fù)工作，軟起動(dòng)器或變頻器的溫升會(huì)使du/dt和di/dt的容限下降過大的du/dt和di/dt易造成可控娃和大功率晶體管損壞。
所以實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)選單體更大負(fù)載的1.5 ~2倍容量的軟起動(dòng)器或變頻器。
2.2軟起動(dòng)器或變頻器防止輸出端加載反向電壓實(shí)際經(jīng)驗(yàn)告訴我們，在軟起動(dòng)器或變頻器的電源側(cè)未加電壓的情況下，負(fù)載側(cè)絕不允許加電壓，即所謂的加反向電壓，因?yàn)檫@極易造成可控硅、晶體管和IGBT的損壞，筆者已有這方面的教訓(xùn)。在電路控制中，如果不是先切斷電動(dòng)機(jī)側(cè)的接觸器，也不是通過控制電路正常停機(jī)，而是直接切斷軟起動(dòng)器或變頻器電源側(cè)的開關(guān)或接觸器，則運(yùn)轉(zhuǎn)中的電動(dòng)機(jī)的反電勢就會(huì)加到它的負(fù)載側(cè)，造成軟起動(dòng)器或變頻器的損壞。所以在設(shè)計(jì)電路時(shí)（不論是繼電器還是PLC控制電路），務(wù)必要加以防止。
2.3時(shí)分多機(jī)復(fù)用保護(hù)電路的設(shè)計(jì)多機(jī)復(fù)用的保護(hù)，需要兼顧軟起動(dòng)器與變頻器和電動(dòng)機(jī)兩個(gè)方面。盡管軟起動(dòng)器或變頻器每次只拖動(dòng)一臺(tái)電機(jī)，似乎通過的是同樣的電流，但其實(shí)兩者的結(jié)構(gòu)性能不同，保護(hù)的原理和要求也不同。
電動(dòng)機(jī)保護(hù)開關(guān)既有瞬動(dòng)防短路的電磁保護(hù)功能，又有防過流的電熱保護(hù)功能，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間是毫秒級(jí)的，這對(duì)抗過載能力較強(qiáng)的電動(dòng)機(jī)來說是足夠了。而電力電子元件就要嬌氣得多，瞬間的電擊穿尚可自愈，稍長時(shí)間的熱擊穿就徹底報(bào)廢了，所以要求的保護(hù)動(dòng)作要快得多。這就是為什么我們看到，凡是應(yīng)用軟起動(dòng)器與變頻器的電路，除了過載保護(hù)開關(guān)之外，還另外單獨(dú)設(shè)有比軟起動(dòng)器與變頻器額定電流大3 ~4倍的專用速斷保險(xiǎn)器的緣故。
比如：3kW的電動(dòng)機(jī)，其保護(hù)開關(guān)可選6A左右，而軟起動(dòng)器與變頻器的速斷保險(xiǎn)，至少要選20A以上。
2.4時(shí)分控制防止誤動(dòng)作時(shí)分多機(jī)復(fù)用的分時(shí)段控制十分關(guān)鍵，否則就會(huì)產(chǎn)生預(yù)想不到的嚴(yán)重后果。一定要把問題考慮周到，對(duì)可能發(fā)生的不利情況多做假設(shè)，反復(fù)求證。務(wù)必要做到：禁止在軟起動(dòng)器與變頻器負(fù)荷側(cè)的接觸器斷開之前切斷軟起動(dòng)器與變頻器電源側(cè)的開關(guān)；軟起動(dòng)器與變頻器的起動(dòng)和停止，一般情況下都應(yīng)該用控制軟起動(dòng)器與變頻器的專用起停信號(hào)來操作；禁止兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)同時(shí)起動(dòng)或同時(shí)調(diào)頻運(yùn)轉(zhuǎn)；工作順序應(yīng)該確保：開機(jī)時(shí)，先閉合負(fù)載接觸器，再起動(dòng)軟起動(dòng)器或變頻器；停機(jī)時(shí)，先旁路和停止軟起動(dòng)器或變頻器，再斷開負(fù)載接觸器。
3時(shí)分多機(jī)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用A―多臺(tái)電動(dòng)機(jī)的順序軟起動(dòng)軟停止用一臺(tái)軟起動(dòng)器起停多臺(tái)電動(dòng)機(jī)。起動(dòng)時(shí)：軟起動(dòng)器只是在每臺(tái)機(jī)的起動(dòng)過程中投用，起動(dòng)結(jié)束立即退出，由旁路接觸器接替運(yùn)行，軟起動(dòng)器轉(zhuǎn)為下一臺(tái)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。停機(jī)時(shí)：軟起動(dòng)器先重新投入代替旁路接觸器，完成軟停止后再退出，并順序?yàn)橄乱慌_(tái)電動(dòng)機(jī)軟停機(jī)。順序起動(dòng)和停機(jī)不要求次序可選，起動(dòng)停止的順序是事先己確定不變的。
這種應(yīng)用，對(duì)于集中安裝需要同時(shí)運(yùn)行的多臺(tái)重型設(shè)備（比如大型自來水廠的供水栗群），優(yōu)點(diǎn)十分突出。
是電動(dòng)機(jī)軟起、軟停的主回路原理圖。
該主回路原理圖，根據(jù)應(yīng)用的需要配以適當(dāng)?shù)倪^程調(diào)節(jié)器和程序控制器，即可適用于多種時(shí)分多機(jī)復(fù)用的方案中。
電動(dòng)機(jī)軟起、軟停的電氣控制原理圖如。
4時(shí)分多機(jī)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用B―污水處理表曝機(jī)的溶氧控制曝氣是污水處理活性污泥法的關(guān)鍵工藝。進(jìn)入系統(tǒng)的污水量、污水中有機(jī)物的含量、微生物的活性等，都會(huì)對(duì)污水的含氧量產(chǎn)生影響，同時(shí)微生物降解有機(jī)廢水的生化活動(dòng)也受水中溶解氧的控制。因此，監(jiān)控和調(diào)節(jié)污水溶解氧是整個(gè)污水處理的重中之重。
第一輪第二輪第三輪第四輪在表面曝氣法的溶氧控制過程中，裝置在曝氣池不同部位的表曝機(jī)要根據(jù)溶氧的需要頻繁開停。多臺(tái)大功率表曝機(jī)的輪番起動(dòng)，為軟起動(dòng)器的應(yīng)用又提供了一個(gè)范例。
污水曝氣機(jī)溶氧控制應(yīng)用設(shè)計(jì)，要注意：曝氣機(jī)的開停，由溶氧儀測量污水中溶解氧的結(jié)果來決定。當(dāng)水中的溶解氧高于設(shè)定的控制點(diǎn)時(shí)，延時(shí)停開一臺(tái)曝氣機(jī)；低于設(shè)定的控制點(diǎn)時(shí)，延時(shí)加開一臺(tái)曝氣機(jī)。
根據(jù)工藝要求和操作人員的設(shè)定，每臺(tái)表曝機(jī)都可以選擇唯一的工作順序，但不允許兩臺(tái)以上選擇同一輪次，亦即不能兩臺(tái)表曝機(jī)同時(shí)起動(dòng)。因此有N臺(tái)曝氣機(jī)就有N個(gè)輪次可供選擇；輪次控制是從1N加，反向減少，并按行的曝氣機(jī)先退出運(yùn)行。
下圖是用PLC作為控制器的控制程序梯形圖如（PLC電氣原理接線圖略）5時(shí)分多機(jī)復(fù)用技術(shù)應(yīng)用C一壓縮氣站空壓機(jī)的恒壓功率調(diào)節(jié)一個(gè)大中型壓縮氣站往往有幾臺(tái)到十幾臺(tái)大功率的空氣壓縮機(jī)。早期的國產(chǎn)活塞式壓縮機(jī)大多沒有功率調(diào)節(jié)功能，不能根據(jù)供氣的需要調(diào)節(jié)輸出氣量。所以常見的是在儲(chǔ)氣罐或空氣管路上裝有安全閥，一旦氣壓過高，安全閥動(dòng)作，大量的氣體排出。這種設(shè)計(jì)雖保證了安全，卻造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)。近年來生產(chǎn)的壓縮機(jī)加了氣缸進(jìn)氣閥門的控制，因而具有無功、半功、全功的調(diào)節(jié)功能，初步實(shí)現(xiàn)了可根據(jù)輸出氣壓變化的間接、斷續(xù)、有級(jí)的控制。
