淺析電機軟啟動器的應用研究

【摘 要】軟起動器廣泛應用于供水、油田、冶金、鋼鐵等各個領域，隨著我國經濟的快速發展，用電質量要求越來越高，而傳統的降壓起動設備由于固有的弱點，已無法滿足現代化建設的需要，所以選擇電機軟起動設備，是必然的發展趨勢。

【關鍵詞】危害；適用；起動；應用

0.概述

異步電機以其優良的性能及尤需維護的特點，在各行業中得以廣泛的應用。然而由于其起動時要產生較大沖擊電流，同時由于起動應力較大，使負載設備的使用壽命降低國家標準規定電機起動時的電網壓降不能超過15%。一般解決辦法有兩種：增大變壓器容量或采用限制電機起電流的起動設備。如果僅僅為起動電機而增大變壓器容量，從經濟角度上來說顯然是不可取的。為此，往往需要配備限制電機起動電流的起動方式，過去人們多采用Y起動，自藕減壓起動，電磁起動等降壓方式來實現。這些方法雖然可以起到一定的限流作用，但沒有從根本上解決問題。隨著電力電子技術的飛速發展，電機軟起動器得到廣泛應用。電機軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節能及多種保護于一體的新型電機控制裝置。它不僅實現在整個起動過程中無沖擊平滑的起動電機，而且可根據電機負載的特性來調節起動過程中的參數，如限流值、起動時間等。此外，它還具有多種電機保護功能，這就從根本上解決了傳統的起動設備的諸多弊端。

1.直接起動的危害

直接起動是最簡單的起動方式，起動時通過空開或接觸器將電機直接接到電網上。具有起動設備簡單，起動速快的優點，但其危害很大：（1）電網沖擊大。過大的起動電流（空載起動電流可達到額定電流的4-7倍，帶載可達到8—10倍或更大），會造成電網壓降，影響其他用電設備的正常進行。還不可能使欠壓保護動作，造成用電設備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發熱，從而加速絕緣老化，影響電機壽命。（2）機械沖擊嚴重，過大的沖擊力矩容量造成電機轉子籠條、端環斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導致絕緣擊穿燒毀電機，轉軸扭曲，聯軸節、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。起動過程中的壓力突變往往造成泵系統管道、閥門的損傷，縮短使用壽命，影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。所有這些都給設備的安全可靠運行帶來威脅，同時也造成過人的起動能量損耗，尤其當頻繁起停時更加嚴重。

2.傳統降壓起動方式的性能比較及適用場合

傳統的降壓起動主要有以下幾種方法：（1）y/△A起動；這種方法適用于正常運行時錠子繞組采用△接法的電機。定子有六個接頭引出端，接到轉換開關上，起動時采用Y接法，起動完畢后再切換成△接法。起動電壓為220V，運行電壓為380V這種起動設備的優點是起動設備簡單，起動過程中消耗能量少。缺點是有—：次電流沖擊，設備故障率高，需要經常維護，所以不宜使用在頻繁起停的設備上。（2）白藕變壓器減壓起動；三相自藕變壓器高壓邊接電網，低壓邊接電機。一般，有幾個中心抽頭，可選擇不同的電壓比，以適應不同起動轉矩的負載，在電機起動完畢斤將其切除。其優點是起動電壓nr以選擇，如0.65、0.8或0.9Ue（Ue為額定電壓），以適應不同負載的要求 缺點是體積大，重量重，且要消耗較多的有色金屬，故障率高，維修費剛高。（3）磁控軟起動器：磁控軟起動器是利用控磁限幅調壓的原理，在電機起動過程中電壓可由一個較低值平滑地上升到全壓，使電機軸上的轉矩勻速增加，起動特性變軟，并可實現軟停車。但其起動電壓在200V左右，用戶不可調整，會有較大的電流沖擊，且體積較大。

3.電機軟起動器的原理及起動方式

三相交流異步電動機的起動轉矩自接與所加電壓的二次方有關，也就是說，只要降低電機接線端子卜的電壓就會影響這些值。電機軟起動器的主回路—般都采用晶閘管調壓電路，調壓電路由六只晶閘管兩兩反并聯組成，串接于電機的—：相供電線路上。當起動器的微機控制系統接到起動指令后，便進行有關的計算，輸出晶閘管的觸發信號，通過控制晶閘管的導通角β、使起動器按所設計的模式調節輸出電壓，以控制電機的起動過程。當起動過程完成后，一般起動器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使電機直接投入電網運行，以避免不必要的電能損耗。

電機軟起動器—殷有以下幾種起動方式：（1）限流起動：就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達到預先設定的電流限值，然后保持輸出電流小于電流限值的條件下逐漸升高電壓，直到額定電壓。使電機轉速逐漸升高，直到額定轉速。這種起動方式的優點是起動電流小，可按需要調整。對電網電壓影響小。其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動轉矩，起動時間相對較長。（2）電壓斜坡起動：輸出電壓由小到大斜坡線性上升，將傳統的降壓起動變有級為無級，主要用在重載起動。其缺點是起動轉矩小，且轉矩特性呈拋物線型上升對起動不利，起動時間長，對電機不利。改進的方法是采用雙斜坡起動，起動過程中，電機的輸出力矩隨電壓增加，在減壓起動時提供—個初始的起動電壓，起動電壓主根據負載可調，將其調到大于負載摩擦力矩，使負載能立即開始轉動。這時輸出電壓從起動電壓開始按一定的斜率上升（斜率可調），電機不斷加速。當輸出電壓達到達速電壓時，電機也基本達到額定轉速。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓，當電機達到額定轉速時，使輸出電壓達到額定電壓。這種起動方式的特點是起動電流相對較大，但起動時間相對較短，適用于重負載起動。（3）轉矩控制起動：主要用在重載起動，按電機的起動轉矩線性上升的規律控制輸出電壓。它的優點是起動平滑、柔性好，對拖動系統有利，同時減小了對電網的沖擊，最優的重載起動方式。缺點是起動時間長。（4）突跳起動：在啟動開始階段，讓晶閘管在極短的時間性內全導通后回 ，落，再按調定的值線上升，進入恒流起動。可縮短起動時間，該方法適：用于重負載并需較大起動轉矩的場合。但是，突跳會給電網帶來尖峰脈沖，干擾其它負荷，使用時應注意。（6）電壓控制起動：用在輕載起動的場合，在保證起動壓降的前提下使電機獲得最大的起動轉矩，盡可能地縮短起動時間，是最優的輕載軟起動方式。停車方式有三種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動停車：軟起動器帶來的最大好處是軟停車和制動停車，軟停車消除了拖動系統的反慣性沖擊，對于水泵就是“水錘”效應；制動停車則在一定場合代替了反接制動停車功能。

5.軟起動運行特點及應用的場合

軟起動的特點：（1）能使電機起動電壓以恒定的斜率平穩上升，起動電流/j、，對電網無沖擊電流，減小負載的機械沖擊。（2）起動電壓上升斜率可調，保證了起動過程的平滑陛，起動電壓可依據不同的負載在30%-70%Ue（Ue為額定電壓）范圍內連續可調。（3）可根據不同的負載設定起動時間。（4）軟起動器還具有可控硅短路、缺相、過壓、欠壓、過流、過熱等保護。

6.軟起動設備

軟起動控制設備—般由以下幾部分組成：輸入端斷路器；軟起動器；軟起動器旁路接觸器； 二次控制電路組成。若采用PLC作控制核心還可以實現多種控制功能。如用于樓宇生活消防系統中的生活泵、室內外消防泵、噴淋泵等系統，可實現消防泵定時循檢，自動保證消防網壓力，消防信號下自動起動消防泵，自動檢測消防泵是否有故障，故障時自動投入備用泵。

7.結束語

軟起動器廣泛應用于供水、油田、冶金、鋼鐵等各個領域，隨著我國經濟的快速發展，用電質量要求越來越高，而傳統的降壓起動設備由于固有的弱點，已無法滿足現代化建設的需要，所以選擇電機軟起動設備，是必然的發展趨勢。