淺析軟起動裝置的性能及應用
[摘 要]文中簡單介紹了軟起動器的工作原理，闡述軟起動器的起、停常用方式的特性曲線，結合工程應用實踐歸納了軟起動器與自耦降壓起動器的性能比較的特點。
[關鍵詞]軟起動器 工作原理 性能特點 工程應用
1.概述
電動機傳統(tǒng)起動方式有自耦減壓、Y/△減壓、延邊△減壓及串電抗器減壓，其優(yōu)點是控制線路簡單，但起動轉矩不可調，并有二次沖擊電流，對負載有沖擊轉矩。且受電源電壓質量影響大，在停機時均為瞬間動作，易對相關設備造成損壞。
軟起動器是采用電力電子技術、微處理技術及現代模糊控制技術于一體的具有先進科技水平、工作運行安全可靠的電機控制裝置，它具有很多傳統(tǒng)電機起動裝置無法比擬的優(yōu)點，有著廣泛的應用前景。
2.軟起動器的工作原理
軟起動器是一種用來控制鼠籠型異步電動機的新設備，集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置。它采用三對反并聯(lián)的晶閘管，串接于三相電源與電機的定子回路上。利用晶閘管移相控制原理，通過微處理器的控制來改變晶閘管的開通程度，使電機輸入電壓按預設的函數關系逐漸上升。
起動時，電機端電壓隨晶閘管的導通角從零逐漸增大，直至達到滿足起動轉矩的要求而結束起動過程。當起動完成后，軟起動器輸出額定電壓，旁路接觸器接通，電機進入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。
停機時，先切斷旁路接觸器，然后軟起動器內晶閘管導通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機轉速逐漸減小到零，完成停機過程。
軟起動器在晶閘管兩側裝設的旁路接觸器，保證了晶閘管僅在起動、停車時工作，避免長期運行使晶閘管發(fā)熱。同時可以避免在電機運行時軟起動器產生的諧波，另一旦軟起動器發(fā)生故障，可由旁路接觸器作為應急備用。
3.2停機
3.2.1自由停機。該方式停止電機時，軟起動器斷開旁路接觸器隨即封鎖主電路晶閘管的輸出，電機依負載慣性逐漸停機。
3.2.2軟停機過程。該方式停止電機時，電機的供電由旁路接觸器切換到主電路晶閘管，軟起動器的輸出電壓由額定電壓在設定的軟停時間內逐步降低至零，電機停止運行。其停機時間可根據負載要求進行設定，設定范圍為1~100秒。
我單位共有33臺揚水設備，原電機采用的均是自耦減壓起動方式，自耦降壓起動器與軟起動器的工作原理及控制方式不同，兩者起動電流特性曲線存在很大差異，軟起動器較自耦降壓起動器有以下明顯的特點:
①電機起動電流小、起動電壓調節(jié)范圍大，可以降低配電容量。
②起動時無沖擊力矩，降低了機械應力，能夠延長電動機及相關設備的使用壽命。
③起動參數（電壓、電流）可根據負載大小，進行合理調整，達到最佳起動效果。
④多種起動模式和微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑤高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑥由于控制元件及起動方式的不同，軟起動器可以頻繁起動電機。
3.2停機
3.2.1自由停機。該方式停止電機時，軟起動器斷開旁路接觸器隨即封鎖主電路晶閘管的輸出，電機依負載慣性逐漸停機。
3.2.2軟停機過程所示。該方式停止電機時，電機的供電由旁路接觸器切換到主電路晶閘管，軟起動器的輸出電壓由額定電壓在設定的軟停時間內逐步降低至零，電機停止運行。其停機時間可根據負載要求進行設定，設定范圍為1~100秒。
.軟起動器與自耦 降壓起動器的性能比較
我單位共有33臺揚水設備，原電機采用的均是自耦減壓起動方式，自耦降壓起動器與軟起動器的工作原理及控制方式不同，兩者起動電流特性曲線存在很大差異，軟起動器較自耦降壓起動器有以下明顯的特點:
①電機起動電流小、起動電壓調節(jié)范圍大，可以降低配電容量。
②起動時無沖擊力矩，降低了機械應力，能夠延長電動機及相關設備的使用壽命。
③起動參數（電壓、電流）可根據負載大小，進行合理調整，達到最佳起動效果。
④多種起動模式和微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑤高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑥由于控制元件及起動方式的不同，軟起動器可以頻繁起動電機。
4.軟起動器的應用
我單位自2002年起，陸續(xù)在7個深井泵房安裝了軟起動裝置，安裝處所及控制揚水設備的技術參數。
控制揚水設備的技術參數
通過一年多時間的運行，軟起動裝置在電機起動至正常工作狀態(tài)的轉換過程、停機過程等方面的性能相當穩(wěn)定，7臺裝置的故障率為零。現就以上7臺電機，2001~2002年度采用自耦減壓起動器時，與2002~2003年度采用軟起動器后的設備運行狀況進行比較見表2。
可以看出，由于自耦降壓裝置在起動時出現二次沖擊電流，停機時為瞬間斷電停機，是造成設備故障的主要原因。而由于軟起動器在起動電機時，電機起動電流是從零線性上升至設定值，無沖擊電流，對電網無沖擊，起動平穩(wěn)，減少了對負載機械的沖擊轉矩; 軟停車時，平滑減速，逐漸停機，克服了瞬間斷電停機的弊病，避免了水錘效應，解決了自耦減壓起動等傳統(tǒng)控制方式的存在的弊病。
5.結語
軟起動器自20世紀80年代由國外進入我國后，國內有關部門進行了大量研究及實踐，技術水平已相當成熟，其取代傳統(tǒng)起動方式，已成為技術進步的必然。軟起動柜具有交互式人機界面，面板操作，使用更加簡單方便，且提供了標準的RS485串行接口，便于組網遠方遙控。軟起動器的廣泛應用，標志著電機控制技術由傳統(tǒng)電器控制時代進入了電子智能化控制時代。
[關鍵詞]軟起動器 工作原理 性能特點 工程應用
1.概述
電動機傳統(tǒng)起動方式有自耦減壓、Y/△減壓、延邊△減壓及串電抗器減壓，其優(yōu)點是控制線路簡單，但起動轉矩不可調，并有二次沖擊電流，對負載有沖擊轉矩。且受電源電壓質量影響大，在停機時均為瞬間動作，易對相關設備造成損壞。
軟起動器是采用電力電子技術、微處理技術及現代模糊控制技術于一體的具有先進科技水平、工作運行安全可靠的電機控制裝置，它具有很多傳統(tǒng)電機起動裝置無法比擬的優(yōu)點，有著廣泛的應用前景。
2.軟起動器的工作原理
軟起動器是一種用來控制鼠籠型異步電動機的新設備，集電機軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置。它采用三對反并聯(lián)的晶閘管，串接于三相電源與電機的定子回路上。利用晶閘管移相控制原理，通過微處理器的控制來改變晶閘管的開通程度，使電機輸入電壓按預設的函數關系逐漸上升。
起動時，電機端電壓隨晶閘管的導通角從零逐漸增大，直至達到滿足起動轉矩的要求而結束起動過程。當起動完成后，軟起動器輸出額定電壓，旁路接觸器接通，電機進入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)。
停機時，先切斷旁路接觸器，然后軟起動器內晶閘管導通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機轉速逐漸減小到零，完成停機過程。
軟起動器在晶閘管兩側裝設的旁路接觸器，保證了晶閘管僅在起動、停車時工作，避免長期運行使晶閘管發(fā)熱。同時可以避免在電機運行時軟起動器產生的諧波，另一旦軟起動器發(fā)生故障，可由旁路接觸器作為應急備用。
3.2停機
3.2.1自由停機。該方式停止電機時，軟起動器斷開旁路接觸器隨即封鎖主電路晶閘管的輸出，電機依負載慣性逐漸停機。
3.2.2軟停機過程。該方式停止電機時，電機的供電由旁路接觸器切換到主電路晶閘管，軟起動器的輸出電壓由額定電壓在設定的軟停時間內逐步降低至零，電機停止運行。其停機時間可根據負載要求進行設定，設定范圍為1~100秒。
我單位共有33臺揚水設備，原電機采用的均是自耦減壓起動方式，自耦降壓起動器與軟起動器的工作原理及控制方式不同，兩者起動電流特性曲線存在很大差異，軟起動器較自耦降壓起動器有以下明顯的特點:
①電機起動電流小、起動電壓調節(jié)范圍大，可以降低配電容量。
②起動時無沖擊力矩，降低了機械應力，能夠延長電動機及相關設備的使用壽命。
③起動參數（電壓、電流）可根據負載大小，進行合理調整，達到最佳起動效果。
④多種起動模式和微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑤高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑥由于控制元件及起動方式的不同，軟起動器可以頻繁起動電機。
3.2停機
3.2.1自由停機。該方式停止電機時，軟起動器斷開旁路接觸器隨即封鎖主電路晶閘管的輸出，電機依負載慣性逐漸停機。
3.2.2軟停機過程所示。該方式停止電機時，電機的供電由旁路接觸器切換到主電路晶閘管，軟起動器的輸出電壓由額定電壓在設定的軟停時間內逐步降低至零，電機停止運行。其停機時間可根據負載要求進行設定，設定范圍為1~100秒。
.軟起動器與自耦 降壓起動器的性能比較
我單位共有33臺揚水設備，原電機采用的均是自耦減壓起動方式，自耦降壓起動器與軟起動器的工作原理及控制方式不同，兩者起動電流特性曲線存在很大差異，軟起動器較自耦降壓起動器有以下明顯的特點:
①電機起動電流小、起動電壓調節(jié)范圍大，可以降低配電容量。
②起動時無沖擊力矩，降低了機械應力，能夠延長電動機及相關設備的使用壽命。
③起動參數（電壓、電流）可根據負載大小，進行合理調整，達到最佳起動效果。
④多種起動模式和微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑤高度集成的微處理器控制系統(tǒng)，性能比繼電控制更加可靠。
⑥由于控制元件及起動方式的不同，軟起動器可以頻繁起動電機。
4.軟起動器的應用
我單位自2002年起，陸續(xù)在7個深井泵房安裝了軟起動裝置，安裝處所及控制揚水設備的技術參數。
控制揚水設備的技術參數
通過一年多時間的運行，軟起動裝置在電機起動至正常工作狀態(tài)的轉換過程、停機過程等方面的性能相當穩(wěn)定，7臺裝置的故障率為零。現就以上7臺電機，2001~2002年度采用自耦減壓起動器時，與2002~2003年度采用軟起動器后的設備運行狀況進行比較見表2。
可以看出，由于自耦降壓裝置在起動時出現二次沖擊電流，停機時為瞬間斷電停機，是造成設備故障的主要原因。而由于軟起動器在起動電機時，電機起動電流是從零線性上升至設定值，無沖擊電流，對電網無沖擊，起動平穩(wěn)，減少了對負載機械的沖擊轉矩; 軟停車時，平滑減速，逐漸停機，克服了瞬間斷電停機的弊病，避免了水錘效應，解決了自耦減壓起動等傳統(tǒng)控制方式的存在的弊病。
5.結語
軟起動器自20世紀80年代由國外進入我國后，國內有關部門進行了大量研究及實踐，技術水平已相當成熟，其取代傳統(tǒng)起動方式，已成為技術進步的必然。軟起動柜具有交互式人機界面，面板操作，使用更加簡單方便，且提供了標準的RS485串行接口，便于組網遠方遙控。軟起動器的廣泛應用，標志著電機控制技術由傳統(tǒng)電器控制時代進入了電子智能化控制時代。
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