交流電機軟起動：

通過增加附加裝置，減小對電機本身和電網的應力沖擊，使電動機在從零升速至額定轉速的起動過程更加平穩，這個過程叫電機軟起動，這種附加裝置叫電機軟起動器（我們這裡的電機均指交流電機）。

軟起動是相對直接起動而言的。

從某種角度來說，如果忽略直接起動對電機和負載的影響，隻要電網容量足夠大，任何電機都可以直接起動。

電動機為什麼需要軟起動？

因為直接起動的忽略和假設往往不成立。

a、電網容量不是無限的。當電動機直接起動時，起動電流為正常工作電流的5~7倍，此電流作用在有限容量電網的阻抗上就會産生壓降，電網電壓降低到一定程度就會影響電網上其它設備的正常工作；要解決此問題，一個辦法是加大電網容量，但電網容量的加大不僅需要增加變壓器容量，線路容量緻使費用大大提高，在起動結束，電機正常運行時，電網的容量得不到充分的利用，同時加大的變壓器的空載損耗也大大增加了，白白的浪費了很多電能。所以，改造項目需要對電機擴容，而原設計電網容量無法改變時。或新項目考慮到增加電網容量的成本，就要采用另一個辦法，即加裝軟起動器。

b、過大的起動電流和起動轉矩造成的危害無法忽略

普通異步電動機直接起動電流達到額定電流的5--7倍，起動轉矩能達到額定轉矩的1.25倍以上。它在電網條件（電機啟動時的電網壓降小于10%）和工藝條件（啟動轉矩滿足）允許的情況下，可以直接啟動。但過大的啟動電流給電機和電網造成了極大的危害。

當電機啟動電流達到額定電流的6-7倍時，線圈發熱量是電機在正常運行時的36-49倍。過高的溫度、過快的加熱速度、過大的溫度梯度和電磁力，産生了極大的破壞力，縮短了定子線圈和轉子銅條（特别是轉子常利用趨膚效應現象，降低啟動電流，轉子銅條在啟動時，表面的溫度達到350℃以上）的使用壽命。

所以，從保護電機的角度也應當使用軟起動器。

電機軟起動裝置的分類：

按照工作頻率是否恒定，軟起動裝置可分為變頻軟起動和限流（降壓）軟起動。

按照電機工作的電壓等級，軟起動裝置可分為低壓軟起動和中（高）壓軟起動，即6KV與10KV軟起動器。

變頻軟起動：

是最為理想的軟起動器，它是所有軟起動器中唯一可以在額定電流内成功起動的軟起動器。價格貴是制約其推廣應用的主要因素。人們購置變頻調速裝置一般都是着眼于調速，隻有在對起動電流有嚴格要求的場合才有可能應用。

限流（降壓）軟起動：

通過串入有限流作用的電力器件實現的軟起動，叫做降壓或限流軟起動，是軟起動中的一個主要類别。降壓或限流軟起動又可分為有級和無級兩類，前者的調節是分檔的；後者的調節是連續的。傳統的軟起動均是有級的，如星角變換軟起動，電抗器軟起動等等。随着技術的進步，傳統方式已基本被淘汰了。

現階段在國内應用的軟起動器基本都可以連續調節，主要有以下四種：

a、以電解液限流的液阻軟起動(水電阻）和熱變電阻軟起動；

b、以開關變壓器為限流器件的開關變壓器方式的軟起動；

c、以磁飽和電抗器（SR）為限流器件的磁控軟起動；

d、以晶閘管（SCR）為限流器件的晶閘管軟起動。

以上幾種軟起動器可以起動異步電機，也可起動同步電機，當起動同步電機時，先按異步方式起動，然後加勵磁，使電機進入同步狀态。

電機降壓軟起動的特點：

a、起動電流一定大于電機額定工作電流。

降壓軟起動電流是電機額定電流的2～4倍（電流太小可能克服不了阻轉矩）。在引起電網壓降方面，軟起動雖然比硬起動好，但對電網還是有沖擊的。注意：所需要的電流倍數僅僅與電機參數以及負載阻轉矩有關，與降壓軟起動裝置類型無關。

b、如果隻考慮大幅度降低起動電流，降壓方式軟起适合空載或輕載的鼠籠電機起動。

由于起動轉矩與電流平方成正比，降壓軟起動在降低電流的同時也付出了起動轉矩減小的代價，所以此類軟起動比較适合與風機、水泵類平方轉矩負載及壓縮機負載，對于轉動慣量較大的負載如球磨機，要帶載成功起動就必須加大起動電流，起動電流不會很小，一般會超過額定電流的4 倍以上。

當然用戶也可能從保護負載的角度考慮來選取軟起動。比如皮帶輸送機一般是帶載起動的，在整套裝置中皮帶的成本幾乎占整套系統成本的一半以上。在正常工作時皮帶是勻速工作的，但每次起動時皮帶都經過急劇拉伸的過程，所以大大的影響了皮帶的使用壽命，使用軟起動産品後，雖然起動電流比平方轉矩負載大一些，但起動過程很柔和，大大的延長了皮帶的壽命。

電機軟起動系統的組成（可控矽方式）：

軟起動裝置由一面櫃組成，内含旁路接觸器，如果是改造項目，用戶有高壓櫃且一拖一，可隻要起動櫃，如一拖多，則配相應的切換櫃。

一拖五電氣方案：

電機軟起動方式：

a、恒流方式：以恒定的電流值為基準的電流閉環軟起動。這種方式能夠從源頭上限制硬起動帶來的沖擊，是中壓電機降壓軟起動常常采用的一種。

b、電壓斜坡方式：以斜坡電壓值為基準的電壓閉環軟起動。它能夠使沖擊更加平緩，起動完成時間更易于掌控，但是，軟起動電流的恒定性較差。

c、突跳起動

當使用這種起動方式時，軟起動器提供一個附加的起動脈沖轉矩用來克服摩擦負載所産生的靜摩擦阻力。脈沖時間為用戶可設定的0到2秒。

d、全壓起動

在全壓起動方式下，軟起動器相當于固态接觸器。電機受到全額的沖擊電流和達到堵轉轉矩。

e、其它方式：例如，轉速、轉矩和有功功率閉環等等，它們有各自的優點，但是，其物理實現的難度較大，僅在特殊場合下采用。

軟停止：

對于泵類負載，有時會對軟起動裝置提出軟停止的要求。要它不僅能夠實現電機的軟起動，而且能夠實現軟停止。高速運轉的電機斷電後的停止叫做自由停車，軟停止是比自由停車更慢的停止。軟停止的目的是緩和乃至消除“水錘效應，水錘效應”會傷及閥門和管道。

軟起動裝置在軟停止過程中繼續向電機輸送動力，減緩電機轉速和流體流速的急劇下降。軟起動裝置實現軟停止的機理是逐步減小加在定子回路中的電壓，使電機的轉速逐步下降。

幾種降壓軟起動的原理與比較：

1、水電阻與熱變電阻：

水電阻式軟起動：水電阻軟起動是在電機的定子或轉子回路中串入液體電阻的起動方式。當電機起動過程中，裝置通過改變極闆的距離，相應的改變極闆間液體電阻，從而調節了電機的電壓。

水電阻起動最大的優點就是：

a、價格便宜。由于沒有采用現代功率電子器件，而采用機械調節極闆距離的方式，技術含量低，所以售價相對較低。

b、可以用于繞線電機。由于水電阻可串入繞線電機的轉子回路，可以重載起動。

但水電阻的缺點也是顯而易見的：

a、體積大。由于 無法利用功率電子器件的開關控制特性，隻能把電機起動時的電壓降在水電阻的溶液中。如果起動一千千瓦的電動機，則起動過程中水電阻消耗的平均功率可達幾百千瓦，如此大的功率最終轉化為熱量，需要很大體積的溶液箱承受此功率，占用了很大的空間。

b、安全性差。由于水電阻靠液體來為電機定子三相降壓，絕緣困難，處理不好可能引起起火，高壓接地等事故。

c、水電阻還有壽命低、環境适應性差的缺點。由于存在需要機械調節的移動極闆，降低了裝置的可靠性。同時環境溫度對其起動性能有很大影響，比如溫度低于溶液的冰點緻使溶液結冰，使裝置無法使用等。

d、無法頻繁起動、不适合一拖多。

初次起動後，如果要再次起動，就需等溶液溫度降低，需要等待很長時間，否則溶液有可能因溫度過高而大量汽化。同理如果系統設計成一拖多工作方式，如果水電阻功率按單台設計，電機就不可能依次起動，必須等待。如果水電阻功率按多台累加設計，則大大的增加了系統的成本和體積，價格上已無太大優勢了。

e、維護成本較高，水電阻式存在水的蒸發問題、污染問題等，如果換水時間掌握不好可能會出現更大的問題。

熱變電阻與水電阻都屬于液體電阻，不同點是取消了移動極闆，靠溶液的溫度電阻特性限制電機的電流。液體電阻的一切缺點它都有，隻是他沒有移動極闆，提高了機械方面的可靠性，但溶液電阻的變化是有限的，而且受溫度的影響很大，起動的成功率大大降低了，而且此特點使他完全不受控，隻能聽天由命。

2、開關變壓器方式的軟起動：

把變壓器的原邊串入電機定子回路，通過控制可控矽短接變壓器副邊，來改變原邊電流，從而控制電機的起動過程。此種方式軟起動是通過變壓器的降壓原理，避免了可控矽的直接串聯中的均壓問題，從而回避了技術難點。

但此種方式也有一定的缺點：既雖然通過變壓器把可控矽上的電壓降低了n 倍，但根據變壓器原理，可控矽上承載的電流就要增加n倍，在容量稍大的電機上，就需要并聯可控矽，可見此種方式并沒有減小可控矽容量（承載電壓*電流），而且多了一隻開關變壓器。

3、磁控軟起動

此種方式是通過磁放大原理，在飽和電抗器的控制線圈中加入較小的控制電流，使電抗器的飽和程度有所改變，從而改變串入電抗器的電機的起動電流。此種方式運用了磁放大原理，從而達到以較小的功率控制較大功率的目的。此種方式的優點：電感的體積和成本比變壓器有所降低。

缺點：

1、響應慢，由于串入定子回路中的電感具有電流的滞後性，在控制系統發出控制指令到電感達到指令的設置要求大約需要1秒鐘以上。

2、功率因數低，由于電機起動時功率因數本來就不高，定子中串入電感更加降低了功率因數，起動電流的利用律不高。

3、噪聲大，起動時噪聲明顯。

4、可控矽串入方式軟起動。

這是國外中高壓領域廣泛應用的起動方式，是國際上的主流起動方式。它是應用了可控矽串聯技術，通過光纖傳輸控制信号，控制可控矽串的同時導通和關斷，從而控制電機的起動過程。

可控矽方式軟起動有諸多優點：

a、體積小，重量輕。

b、控制迅速，響應快。

c、可頻繁起動，

d、可靠性高，起動成功率有保證。鑒于以上優點，可控矽方式軟起動是除變頻起動外，其它幾種軟起動中性能最優的起動方式。

至于價格方面，由于此項技術門檻較高，以前此類産品均為進口，給人以高價的印象，随着半導體元件的價格降低和國内有實力的公司介入，價格已達到了人們可以接受的程度，而且從發展的角度看，半導體功率器件的技術越來越成熟，售價不斷降低，而制造變壓器、電抗器等金屬材料的價格卻在逐年提高，所以可控矽方式軟起動必将取代其它幾種方式軟起動成為未來軟起動的主流。

軟起動的性能及常見問題：

1．保護

1.1過載保護：過載等級0%—199%可調，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.2欠載保護：當電流下降到設定的欠載保護級别時系統自動跳閘，欠載級别在0%—99%内可調，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.3過壓保護：過壓等級可調，當系統電壓超過設定電壓級别時自動跳閘，過壓級在0%—199%内可調，跳閘延時可調，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.4欠壓保護：當起動時檢測到欠壓到達系統設定級别時，系統報警，并自動跳閘，欠壓級在0%—99%内可調，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.5起動次數過頻保護：可自行設定連續起動次數，1—99次/小時可調，當超出設定範圍時自動報警跳閘，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.6相序保護：具有反相識别功能，當進線相序錯誤時，控制器自動報警跳閘，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.7缺相保護：當發生缺相故障時自動跳閘，跳閘時間可自動設置，在0—10s内可調。

1.8三相不平衡保護：當三相電流之差超過設定的不平衡級别時自動跳閘，不平衡級别在0%—25%内可調，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.9電機堵轉保護：當電機在起動時發生堵轉情況時，系統報警并自動跳閘，跳閘時間可自動設置，在0—10s内可調。

1.10電機過熱保護：當電機在起動和運行時産生的熱量超出系統設定值時自動報警并跳閘。耗熱報警級别在0%—99%内可調，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

1.11晶閘管故障保護：當晶閘管或觸發脈沖出現故障時，系統報警并自動跳閘，跳閘時間可自動設置，在0—10s内可調。

1.12晶閘管過溫保護：起動過程中當系統檢測到晶閘管溫度超出設定溫度時，系統報警，并自動跳閘，跳閘時間可自動設置，在0—99s内可調。

2．核心器件

2.1控制器：它是整套軟起動的核心，由他對采集的電壓、電流等數據進行高速處理，及時發出相應觸發與保護指令。他的運算和保護速度對整個系統起關鍵作用。

2.2閥組：它是整套軟起動的關鍵部件。由于電網電壓需要由多隻可控矽共同負擔，所以同一相中串聯的可控矽的一緻性非常關鍵，所以盡可能選取國外原裝進口産品如ABB可控矽。

至于其它器件，如互感器、接觸器等，由于國内産品性價比較高，建議選用國産。

3．常見問題

3.1系統維護：由于可控矽方式軟起動的閥組隻是在起動過程中工作的，電機起動完成由旁路接觸器完成旁路切換，閥組的散熱量很小，基本不需要通風，沒有風扇等轉動部件和防塵過濾網的清理工作，所以操作人員隻管按起動和停止按紐就可以了，系統是免維護的。

3.2系統諧波：由于可控矽方式軟起動是靠可控矽斬波降壓的起動，起動過程中系統肯定是存在諧波的，隻是電機的起動時間很短，諧波影響不十分顯著罷了。

3.3傳輸距離：由于可控矽方式軟起動回路中有一定的諧波，建議軟起動與電機的距離不要太遠，超過200米要在軟起動端加濾波器。

本文來源于互聯網，暖通南社整理編輯。

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