電動機啟動與保護方式的探析

王 鎮

（滄州惠邦機電產品制造有限責任公司，河北 南皮 061500）

隨著科學技術的不斷革新與發展，電動機的啟動與保護模式性能越來越高。傳統的以“星——三角方式”啟動的電動機在啟動轉矩太大的情況下是不能使用的，只能在符合使用條件的場合才能使用，并且以自耦減壓方式啟動的電動機也是存在缺點的。最近這幾年，低壓電動機和高壓電動機的啟動方式都有了改變；目前，低壓電動機基本是電子式的軟啟動和變頻器啟動，高壓電動機基本是一液體電阻降壓方式啟動。低壓電動機和高壓電動機的傳統保護方法基本上都可以起到電動機的啟動與保護作用。

一、以往的電動機啟動和保護方式

電動機啟動方式在2007年后已有新的方式，軟啟動方式也逐漸替代硬啟動方式，在電動機的保護技術上有了較快的進步，現在的電子式的各種功能齊全的保護方式已經完全替換了傳統的熱元件保護，

1.硬啟動方式的現狀

硬啟動方式既有優點，同時也存在著缺點；例如：硬啟動方式電路簡單，維修方便，一次性成本投入較低，但是也存在啟動電流大，對電動機及機械設備沖擊較大等問題。在負載狀已知情況下，可選擇式啟動抽頭電壓是有一定優勢的，但是在大啟動轉矩時，低電壓抽頭不能完成啟動過程，而且高電壓檔會產生較大的啟動電流，同時也會沖擊電動機和電網，還會造成絕緣物被擊穿，電網的某些主開關跳閘，妨礙了電網的某些保護參數的整定，也會燒壞啟動器的交流接觸器。我國標準的硬啟動器的二次控制電路中有一只時間繼電器，硬啟動器的啟動與運行都由它控制，時間一長，這只繼電器也會有損壞，從而失去作用。一旦啟動狀態運行過長，欠電壓運行的電動機會受到損壞，使電氣設備的安全運行受到影響。硬啟動方式在以前經常使用，主要是硬啟動比軟啟動低。硬啟動的傳統保護方式也存在很多缺陷，也即將被淘汰。

2.軟啟動的基本情況

最近幾年，硬啟動方式已經被電子式軟啟動的方式基本取代。并且，它具有小電流啟動，連續平滑啟動和加速，啟動轉矩由小到大連續變化的優點，保護方式也有所增加，有效的解決傳統方式中存在的缺點。

軟啟動器是一種新穎電動機控制裝置，它主要由三相反并聯晶閘管及其電子控制電路組成，為了達到不同目的而采用不同的方法使被控電動機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可以適應不同負載電動機的啟動。

軟啟動方式中有一種比普通軟啟動更好地啟動方式——變頻器，它可以使軟啟動變得緩慢，從而達到節能的效果，并且能與其它自控器件有效地組合成成熟的自動控制系統；同時改變輸出電壓和頻率；作為調節器的軟啟動器只改變輸出電壓。變頻器可以作為軟啟動器，但是它價格貴，結構復雜。

一般情況下，軟啟動器的工作原理有以下幾種啟動方式。

（1）斜坡升壓軟啟動。這種啟動方式也存在優點和缺點，優點是不具備電流閉環控制，僅調整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數關系增加，缺點是在電動機啟動過程中由于不限流時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網影響較大。

（2）斜坡恒流軟啟動。斜坡恒流軟啟動是在開始啟動電動機時逐漸增加電流，一直到啟動完成后電流保持不變。在啟動是電流的變化速度是可以自己設置的，根據當時的啟動條件進行相應的調整。因為它的各種優點而在風機、泵類等器械上經常應用。

（3）階躍啟動。階躍啟動就是開機時以最短時間使啟動電流迅速達到設定值，為了達到快速啟動的效果，可以調節啟動電流設定值。

（4）脈沖沖擊啟動。這種啟動方式應用場合很少，只有在其他啟動方式不能實現啟動任務時才得以應用，它是在開始啟動時，讓晶閘管快速通導大電流一會兒再降下來，再上升到預定電流值保持穩定。

二、現階段電動機啟動與保護方式的進展

近年來，電子式軟啟動方式將成為電動機啟動的主要方式，硬啟動在電子式軟啟動方式將基本被淘汰，原本已有的硬啟動也將作出維修和改造，到最后實現軟啟動全面代替硬啟動，使硬啟動完全退出時代舞臺。

1.軟啟動與傳統減壓啟動方式的比較

星——三角啟動、自耦減壓啟動、電抗器啟動等啟動方式都屬于有級減壓的硬啟動，都存在大量缺陷，而軟啟動與其相比，具有明顯的優勢，如下：

一是無沖擊電流。軟啟動器通過逐漸增大晶閘管導通角，使電動機啟動電流從零線性上升至設定值實現電動機的啟動。二是恒流啟動。軟啟動器可以使電動機在啟動過程中保持恒流，確保電動機平穩啟動。三是啟動電流的調節。根據負載情況可自由地無級調整至最佳的啟動電流。四是實現軟停車。電動機停機時，傳統的控制方式都是通過瞬間停電完成的，這樣會對機械設備造成損壞，而軟停車技術可以完全避免這一事故的發生，使維修成本降低。五是實現輕載節能。軟啟動方式可以控制在不同負載時調節電動機端電壓，使電動機能正常工作，并能減少各種損耗。

2.軟啟動的保護功能的優越性

軟啟動的保護功能遠遠好于傳統硬啟動器的保護功能。

在過載保護方面。軟啟動器在電流控制壞的作用下可以隨時感知電動機中變化的電流，為了達到過載保護功能，可以通過增加過載電流的設定和反時限控制模式實現，在電動機發生故障時發出報警信號。

缺相保護功能。工作時，軟啟動器隨時檢測三相線電流的變化，一旦發生斷流，即可作出缺相保護反應。

過熱保護功能。熱繼電器可以在軟啟動器內部檢測晶閘管散熱器的溫度，在溫度過高時，它將關斷晶閘管，并發出報警信號。

此外，還有軟啟動MCC控制柜控制中心，即我們常見電動機控制中心——MCC控制柜。一般由輸入端的斷路器、軟啟動器、軟啟動器的旁路接觸器、二次側控制電路、電壓、電流顯示儀器以及運行工作狀態指示儀表組成。

[1]惠更斯.探索低壓電動機和高壓電動機啟動的不同方式[J].中國電氣化，2010（09）.