2XPR1-3000系列软起动器电路实例应用

XPR1-3000系列软起动器是现代电力电子技术、计算机技术和现代控制理论相结合的新型起动设备，是传统用于电动机起动的星三角起动器、自耦减压起动器、磁控减压起动器等起动设备的理想替代产品。其主要特性有：

①有效降低了电动机的起动电流，可减少配电容量，避免增容投资。

②减小了电动机及负载设备的起动应力，延长了电动机及机械设备的使用寿命。

③软停车功能有效地解决了惯性系统的停车而引起喘振问题，是传统起动设备无法实现的。

④具有完善可靠的电动机保护功能，有效地保护了电动机及相关生产设备的使用安全。

⑤XPR1-3000系列软起动器采用智能化、网络化技术，使得电动机控制技术适应了自动化控制系统要求。

1.接线类别和外接端子

XPR1-3000系列软起动器有三类接线：主电路接线、外接端子接线、通信接线。

（1）主电路接线 主电路接线包括三相电源输入断路器至软起动器和软起动器输出至电动机接线端的接线、旁路接触器接线。XPR1-3000系列软起动器主电路接线如图4-5所示（55kW及以下规格的软起动器标准配置为三进三出型，无运行监测保护功能）。

图4-5 XPR1-3000系列软起动器主电路接线

（2）外接端子接线 外接端子接线由12个小型接线端子引出，包括输入、输出控制线和模拟输出信号线。XPR1-3000系列软起动器外接端子如图4-5所示。

端子①、②为旁路输出：用于控制旁路接触器，为常开无源触头，起动成功时闭合。触头容量：AC250V/5A。

图4-6 外部端子接线

端子③、④为可编程继电输出：延时时间由设置项F4设定，输出时刻由设置项FJ设定。为常开无源触头，输出有效时闭合，触头容量：AC25OV/5A。

端子⑤、⑥为故障输出：软起动器发生故障或失电时闭合，工作正常时开路，为无源触头。触头容量：AC25OV/0.3A。

端子⑦为瞬停输入：软起动器正常工作时此端子必须与端子⑩短接，若此端子与端子⑩开路时，软起动器无条件停止工作，处于故障保护状态。此端子可受控于外部保护装置的常闭输出点。设置项FC设为0（一次侧保护）时，此端子功能被禁止。

端子⑧、⑨、⑩为外控起动、停止按钮输入接线端子，有两种接法，即3线方式和2线方式。可根据需要选择连接，如图4-6所示。

端子(11)、(12)为0～20mA直流模拟输出：用于实时监视电动机电流，满度20mA时，指示电动机电流为软起动器标称额定电流的4倍，可外接0～20mA直流电流表观察，该输出负载电阻最大值为300Ω。

（3）通信接线XPR1-3000系列软起动器设有一个RJ-45标准网线插座和一个DB9插座，用于连接计算机或计算机网络。DB9插座内置RS-485和RS-232接口，其引脚说明如图4-7所示。

图4-7 DB9插座引脚

DB9插座引脚功能：

1端为RS-485＋；2端为RS-232输出；3端为RS-232输入；4端为＋5V输出（限流50mA）；5端接地端GND；6端为RS-485-；7、8、9端为空脚。产品自带RS-232与RS-485接口，选型时可根据不同的需求，选用以下选件：

①计算机集散式控制通信软件。

②DeviceNet接口卡及通信软件。

③DeviceNet/Modbus/Profibus网关。

2.控制面板与操作

XPR1-3000系列软起动器共有5种工作状态：准备、运行、故障、起动和停止。准备、运行、故障均有相应的状态指示灯。XPR1-3000系列软起动器起动时可显示电动机电流，故障时显示故障信息，停止时显示状态信息。XPR1-3000系列软起动器控制面板如图4-8所示。

（1）键盘操作方法XPR1-3000系列软起动器开机前有两种状态：

①开机状态：只有在准备指示灯亮且显示CHIPU或READY时，按起动键才可起动电动机。初次上电时显示CHIPU表示“西普”，否则显示READY表示准备。

②延时状态：准备或故障状态指示灯闪动表示间隔延时；显示dEXXX且倒计时表示起动延时。

图4-8 XPR1-3000系列软起动器控制面板

（2）XPR1-3000系列软起动器的按键功能如下：

①起动和停止键：在软起过程中，显示器显示-XXXX，指示起动电流值，此时只有停止键起作用，不能进入设置和帮助提示菜单，同时准备、运行、故障三个指示灯均不亮。在软停过程中，显示器显示-XXXX，指示电动机电流值，此时只有起动键起作用，不能进入设置和帮助提示菜单，同时准备、运行、故障三个指示灯均不亮。停止键兼有复位故障状态的功能。

②设置键：在非帮助状态下，按设置键进入设置菜单，显示FX：XXX再按设置键，冒号闪动，表示可以修改冒号后面的参数。在冒号闪动时按确认键，若数据已被修改，则显示good，并连响两声，表示新数据已被保存，然后退出。若不想保存新数据，则按设置键，冒号停止闪动同时恢复原来的数据，再按确认键退出。也可按停止键直接退出。

③确认键：在非设置状态下，按确认键进入帮助菜单，显示HX：XXX，再按确认键退出。也可按停止键退出。在设置状态下，按确认键保存新数据并退出设置状态。

④增、减键：在设置菜单中，冒号不闪时按增减键可改变功能号；冒号闪动时按增减键则改变数据，按住增、减键超过1s时，数据将快速连续增减。在帮助菜单中，按增减键改变功能号及相应的提示信息内容。在旁路运行指示灯亮时，且未进入设置和帮助菜单，则显示AXXXX，表示电动机运行电流，此时按增减键，可依次选择显示PXXXX或HXXXX。其中PXXXX表示电动机视在功率；HXXXX表示电动机过载热平衡系数，当HXXXX指示值大于100％时，将显示过载保护参数，即显示Err08。

当数据大于999时，最后一位小数点亮，表示尾数＋0。按键操作有效时将有声响提示，否则说明本状态下此键无效。外控端子接于3线方式时，外控起动按钮和停止按钮分别与控制面板上的起动键和停止键功能等效。控制面板采用超强抗干扰设计，允许外引线距离大于3m。

3.参数设置

XPR1-3000系列软起动器的参数设置代码见表4-2。

表4-2 参数设置代码

注：1.设置项F7最大工作电流是指允许电动机在FP设置数基础上计算的可持续运行的最大电流，超时此值将做反时限热保护。

2.设置状态下若超过2min没有按键操作，将自动退出设置状态。

3.在软起和软停过程中不能设置参数，其他状态下均可设置参数。

4.按着确认键（YES）上电开机，可使设置参数恢复出厂值。

XPR1-3000系列软起动器的设置项F8用于选择输入方式和显示方式，见表4-3。

表4-3 选择输入方式和显示方式

设置项F6、F7为百分比输入方式时，是指设置项FP设置的电动机电流数值的百分比。设置项FD用于选择软起动器的控制方式，见表4-4。

表4-4 选择软起动器的控制方式

表中：1为允许，0为禁止。例如若起动后不允许意外停止，或维修时不允许意外起动，可把此项设为7，则禁止所有起动或停止操作。

当外控允许时，外控端子⑧、⑩之间必须接一常闭按钮或短接，否则无法起动电动机。设置项FJ用于设定可编程继电输出的起始时刻，见表4-5。

表4-5 可编程继电输出的起始时刻

若设置项F4不为0，则从表4-5所列时刻为起始点按F4设置时间开始延时。延时终止时，延时输出触头闭合，否则若F4为0时立即闭合。

该输出的复位（即触头断开）时刻是在按F4设置时间延时结束，且在准备状态下再维持1s时；如果再次起动电动机则自动中断上次编程输出过程，并重新起动该过程。灵活运用可编程继电输出功能，可有效地简化外围控制逻辑电路。

4.设置项FE不为0时，将允许自动重起动功能。此功能仅在外控2线方式有效，并且不受外控允许设置项FD控制。按两线方式接线且置于闭和起动状态时：

①上电后延时60s自动起动。

②发生故障停机后，经延时60s后自动重新起动，但当设置项F5的设置时间大于60s时，则按F5设置时间延时。延时期间状态指示灯闪动。

③包括上电起动和发生故障后重新起动在内共可自动起动n次，n为设置项FE设定值。

④自动重起动方式必须重新上电开机才能生效，且每次重新上电都再次生效。(www.xing528.com)

XPR1-3000系列软起动器具备失压保护功能，即断电且又来电后，无论外控端子处于何种位置，均不会自行起动，以免造成伤害事故。但当自动重起动功能允许时，失电保护功能将失效。

5.帮助信息

XPR1-3000系列软起动器的帮助信息提示见表4-6。

表4-6 帮助信息

在非软起和软停状态，且未进入设置状态时，按确认键可进入帮助菜单，再按增、减键可选择提示信息。在帮助状态下按确认键或停止键可退出帮助状态。

6.保护功能

XPR1-3000系列软起动器具有完善的保护功能以保护软起动器和电动机的使用安全。在使用中，应根据不同的情况恰当地设置保护级别和保护参数。

（1）保护功能及其参数

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

输入缺相保护滞后时间：＜3s。

输出缺相保护滞后时间：＜3s。

三相不平衡保护滞后时间：＜3s。以各相电流偏差大于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。

起动过电流保护时间：持续大于设置项F7最大工作电流5倍时的保护时间，见表4-7。

表4-7 不同保护级别及热保护时间

运行过载保护时间：以设置项F7最大工作电流为基准作反时限热保护，脱扣保护时间曲线如图4-9所示。

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

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

负载短路保护滞后时间：＜0.1s，电流为软起动器标称额定电流的10倍以上。

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，XPR1-3000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，若不符合应用的要求，则应另加专用保护装置，以确保软起动器和电动机的安全运行。

（2）保护级别设定 为了适应不同的应用场合，XPR1-3000系列软起动器设有五个保护级别，分别为0：一次侧、1：轻载、2：标准、3：重载、4：高级，由设置项FC设定，其中：

一次侧保护禁止了外接瞬停端子功能，同时仅保留了过热、短路和起动时的输入缺相保护，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，区别在于电动机过载热保护时间曲线不同。其电动机热保护时间参数见表4-7。

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。按设置项FC设定的不同保护级别及热保护时间见表4-7。

在应用中应按电动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设定的电动机电流不能低于软起动器标称电流的20％。当FP设定的电动机电流较小时，保护脱扣动作的灵敏度误差将增大。

图4-9 脱扣保护时间曲线

7.试运行

通电运行前应检查以下项目：

①软起动器额定功率是否与电动机相匹配。

②电动机绝缘性能是否符合要求。

③输入输出主电路接线是否正确。

④所有接线端子的螺钉是否拧紧。

上电时显示CHIPU（西普）或READY（准备），且准备状态指示灯亮，此时按起动键可起动电动机。起动后检查电动机转动方向是否正确，运转是否正常，若不正常，可按停止键停机或必要时切断电源。如果电动机起动状态不理想，可选择恰当的起动模式。若电动机起动力矩不够，可改变起始电压（电压方式时）或限流值（电流方式时），以提高电动机的起动转矩。

软起动器通电后，请勿打开上盖，以免触电。在通电试运行过程中，如发现异常现象，如异常声音、冒烟或异味等，应迅速切断电源并查清原因。若上电后或起动时故障指示灯亮且显示Errｘｘ，可按所显示的故障代码对应查找原因。按停止键或外控停止按钮可复位故障状态。当环境温度低于－10℃时，应通电预热30min以上再起动。

当软起动器起动电动机成功时，面板中间的运行状态指示灯点亮，表示已处于旁路运行状态。若此时旁路接触器未吸合导致电动机停止运行时，应检查旁路接触器及相关接线是否有误或接触不良。

8.起动模式

XPR1-3000系列软起动器有六种起动模式以适应各种复杂的电动机和负载情况，应用中可根据不同的应用情况进行选择。

（1）限电流起动模式 采用限电流起动模式时，设置项FB设置为0。图4-10给出了限电流起动模式的电动机起动电流变化波形。其中I₁为设定的起动限流值，当电动机起动时，输出电压迅速增加，直到电动机电流达到设定的限流值I₁，并保持电动机电流不大于该值，然后随着输出电压的逐渐升高，电动机逐渐加速，当电动机达到额定转速时，旁路接触器吸合，输出电流迅速下降至电动机额定电流I_N或以下，起动过程完成。

当电动机负载较轻或设定的限流值较大时，起动时的最大电流也可能达不到设定的限流值时仍属正常。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。

（2）电压斜坡起动模式 采用电压斜坡起动模式时，设置项FB为1。图4-11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，当电动机起动时，在电动机电流不超过额定值400％的范围内，软起动器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，电动机随着的电压的上升不断平稳加速，当电压达到额定电压U_N时，电动机达到额定转速，旁路接触器吸合，起动过程完成。

图4-10 限电流起动模式的电机电流变化波形

图4-11 电压斜坡起动的输出电压波形

起动时间t是根据标准负载在标准实验条件下所获得的控制参数，XPRI-3000系列软起动器以此参数为基准，通过控制输出电压使电动机平稳加速以完成起动过程，在负载较轻时，起动时间往往小于设定的起动时间，只要能顺利起动则属正常。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。

（3）突跳起动模式 采用突跳起动模式时，设置项FB为2或3，图4-12和图4-13给出了突跳起动模式的输出电压变化波形。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动机时，可选用此种起动模式。在起动时，先对电动机施加一个较高的固定电压并持续有限的一段时间，以克服电动机负载的静摩擦力使电动机转动，然后按限电流（见图4-12）或电压斜坡（见图4-13）的方式起动。

图4-12 限电流突跳起动模式的输出变化波形

图4-13 电压斜坡突跳起动模式的输出变化波形

图4-14 电流斜坡起动模式的输出电流波形

在用此模式前，应先用非突跳模式起动电动机，若电动机因静摩擦力太大不能转动时，再选用此模式；否则应避免采用此模式起动，以减少不必要的大电流对电网和机械设备的冲击。

（4）电流斜坡起动模式 采用电流斜坡起动模式时，设置项FB为4。图4-14为电流斜坡起动模式的输出电流波形，其中I₁为F6设置的限流值，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，适用于两极电动机，也可在一定范围内缩短起动时间。

（5）电压限流双闭环起动模式 采用电压限流双闭环起动模式时，设置项FB为5。电压限流双闭环起动模式采用电压斜坡和限电流双闭环电路控制，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，它采用了估算电动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动机和负载情况的不同而有所变化。

9.停机模式

XPR1-3000系列软起动器有两种停机模式，即软停机模式和自由停机模式。

（1）软停机模式 采用软停机模式时，设置项F2不为0。在这种停机模式下，电动机的供电由旁路接触器切换到软起动器的晶闸管输出，软起动器的输出电压由全压开始逐渐减小，使电动机转速平稳降低，以避免机械设备产生振荡，直到电动机停止运行。软停机时的输出截止电压等同于起动时的起始电压。

软停机模式可减少和消除水泵类负载的喘振，软停机模式可用设置项FL设定软停限制电流值，减少软停时的大电流冲击，此软停限制电流值是在起动限制电流值基础上计算的百分比。

（2）自由停机模式 采用自由停机模式时，设置项F2为0。在这种停机模式下，软起动器接到停止命令后立即断开旁路接触器并禁止软起动器晶闸管的电压输出，电动机依负载惯性逐渐停机。在一拖二（多）接线方式时，应把软起动器的停机模式设为自由停机模式，以避免输出切换时的缺相故障报告。一般情况下，如无必要软停机，则应选择自由停机模式，以延长软起动器的使用寿命。自由停机模式完全禁止了瞬时输出，可避免特殊应用场合的瞬时大电流冲击。