軟啟動器在大功率電動機上的應用

＊段宗兵

（河南龍宇煤化工有限公司 河南 476600）

軟啟動器在大功率電動機上的應用

＊段宗兵

（河南龍宇煤化工有限公司 河南 476600）

電動機行業出現了一款新產品，那就是軟啟動器。軟啟動器是一款有相關功能的軟硬件以及可控硅為核心部件的產品。軟啟動器內部有串接組合的三對反并聯的晶閘管，改變其輸入電壓的方式是通過觸發角進行操作，這樣就可以讓電動機的啟動特性凸顯出來。軟啟動器與一些負載的啟動，還有傳統接觸器、自耦降壓啟動等比較起來有很大的優勢。軟啟動器具有啟動和調節相關參數的功能，所以和傳統的電機啟動器相比，它在使用環境、安裝以及調試上都有不同的地方。

軟啟動器；電動機；觸發角；自耦降壓

引言

從1970年晶閘管交流調壓技術出現依賴，電子軟啟動器便相應而出。人們開始廣泛關注這種擁有良好啟動性能的起動方式。之所以電子軟啟動器在水處理系統和工業中被廣泛應用，這是因為它不僅對電機的使用增添了很多保護的功能，而且還改善了電機的起、停特性。在世界上很多知名的電氣生產公司都生產軟啟動器，例如法國的Schneider公司生產了一款軟啟動器叫做Altistart48，它的額定電壓達到了690V，額定電流達到了1260A。還有丹麥的Danfoss公司也生產了一款低壓的軟啟動器MCD3000，這款軟啟動器的額定電壓達到了690V，額定電流達到了1600A，以及以色列的Solcon公司生產的軟啟動器，它的額定電壓達到了690V，額定電流更是達到了2600A。世界上先進公司生產的軟啟動器設備，基本上都是有人機界面的，這樣就可以讓用戶對系統狀態進行監控，還便于用戶設置一些參數，此外還可以對各種通訊協議進行兼容，具備保護電機功能，而且還有節能設備。

1.關于國內軟啟動器的研究

軟啟動器在我國的發展相對來說比較晚，因此在基礎方面也就略微薄弱，與國外的產品相比，在技術和可靠性能方面還有一定的差距。我國生產軟啟動器的公司有上海山芋科技股份有限公司，西安西普電力電子有限公司，西安西馳電氣有限公司等廠家。雖然軟啟動器的發展前景因為變頻器的出現而蒙上了一層陰影，不過軟啟動器還是有價格低廉和啟動性能良好的優勢，但它在對調速沒有需求的領域依舊很有優勢。如今現代的控制理論不斷發展，以及各個國家技術人員的研究也越來越深入，軟啟動器必然會出現更加優異的性能。

現在看來，軟啟動器主要有以下三點發展方向：

(1)體積變小。新型的，大功率的功率半導體不斷研發和應用，會讓生產出來的新型產品的體積以及系統的消耗越來越來低，就會使軟啟動器的運行效率得到本質性的提高。

(2)智能化。集成電正在飛速的發展，更為強大的數據處理能力將是新型軟處理器的發展目標，對于控制的高水平的追求也能提高軟啟動器的精度以及智能化的水平高度。

(3)轉矩的趨勢化。軟啟動技術中的變頻啟動將成為主流。降壓軟啟動時的轉矩都是在啟動時浪費的，對于節能十分不利。但是變頻軟啟動器啟動時的矩大而且廣，十分利于軟啟動器的發展。

2.關于軟啟動器啟動方式的應用分析

(1)斜坡電壓起動方式

電動機的定子端進行加壓控制就是我們所說的斜坡電壓軟啟動。這一種方式里晶閘管輸出電壓呈現出線性變化。通過之前的分析我們可以知道，當斜坡電壓啟動的時候，對電機的沖擊電流有效的減小效果，電壓的線性升高可以帶動電機的轉矩的快速增大。

(2)斜坡電壓加限電流起動方式

斜坡電壓加限電流起動的作用主要是控制電機的啟動電流，讓它不超過某一個限定的值。在電機起動的時候，軟啟動器的輸出電流會伴隨著啟動電壓的增加而快速上升，如果電流達到了之前系統的設定值時，就會調入PI來控制下一個子程序，這時輸出的電壓是保持不變的，直到電機電流會隨著電機轉速的上升而下降，這時再對觸發角的大小進行調整，直到電機的啟動完成。這個啟動方式的優勢是它對電網的沖擊比較小。比較適用于一些負載比較大，需要考慮慣性，需要對起動電流加以限制但是對啟動時間沒有嚴格要求的情形中。起動過程的長短與限定電流設定值及負載的輕重有關。它的缺點是損失起動轉矩，起動時間較長。

(3)轉矩控制起動方式

轉矩控制起動主要就是利用了PI調節，可以控制電機起動和停機的時間，在這一期間里負載特性的變化會導致電磁轉矩發生變化。PID 控制器有兩個輸入變量：一個是通過電路輸入的電壓電流的動態值經過計算之后得到的實時的轉矩；而另一個則是理想的程序設定轉矩值，一般通過實踐檢測來獲得這一數值。然后通過MCu的主控芯片，經過一系列的控制算法程序，就能得出控制晶閘管導通的觸發角的大小。

轉矩控制方式的特點在于起動曲線十分平滑，而且柔性度也相較好。因為這種方式在其起動和停機的過程里都可以對電機的輸出轉矩進行控制，從而減少了它對整個控制系統機械的沖擊。所以特別適合那些穩壓供水系統里面的應用，可以有效地對水錘效應進行削弱，從而讓水系統對閥門的沖刷破壞作用適當減少。根據一些實際情況我們可以看出，斜坡電壓在停機的時候，電機的輸出轉矩是呈線性下降的，所以不能按照負載轉矩的變化再進行靈活的調整。

(4)軟啟動器保護功能齊全

現在的軟啟動器具有完善的保護功能，保護軟啟動和電動機的使用安全。在使用中應根據不同的情況恰當地設置保護級別和保護參數。

①軟啟動器過熱保護：溫度升至80℃±5℃時保護動作，當溫度降至55℃時（最低）過熱保護解除。②輸入缺相保護滯后時間：＜3秒。③輸出缺相保護滯后時間：＜3秒。④三相不平衡保護滯后時間：＜3秒。以各相電流偏差大于50%±10%為基準，當基準電流低于軟啟動器標稱額定值的30%時，判斷基準偏差將增大。⑤啟動過流保護時間：持續大于最大工作電流的5倍時的保護時間。⑥運行過載保護時間：以最大工作電流為基準作反時限熱保護，脫扣保護時間。⑦電源電壓過低保護滯后時間：當電源電壓低于極限值40%時，保護動作時間＜0．5秒否則低于設定值時動作時間＜3秒。⑧電源電壓過高保護滯后時間：當電源電壓低于極限值130%時，保護動作時間＜0．5秒否則高于設定值時動作時間＜3秒。⑨以上參數是從檢測到有效信號開始到發出脫扣保護指令為止，參數值僅供參考。

結語

綜上所述，電子軟啟動器具有更大的優勢，尤其是在控制三相異步電動機的起、停方面，不過它也有缺點，就是性能和可靠性以及可操作性上都有欠缺。通過本文我們了解了一些關于軟啟動器的知識，從而看出了一些軟啟動器在應用里的不足，對于軟啟動器在一些大功率電動機里面的應用來說，發展的前景還是很廣泛的，最重要的就是需要技術人員對軟啟動器的深入研究，從而產生一些更加適合軟啟動器在實際應用中的優良性能。

[1]楊光紅．軟啟動器在三相異步電動機中的應用[J]．華東科技：學術版, 2013(6):370-370．

[2]李進．基于交流電動機軟啟動器技術的研究[J]．中國電子商情：科技創新, 2013(18):57-57．

(責任編輯：牛玉娟)

Application of Soft Starter in Large-power Motor

Duan Zongbing

（He’nan Longyu Coal Chemical Industry Co., ltd, He’nan, 476600）

There is one new product appearing in motor industry, that is the soft starter. Soft starter is the product with relevant software and hardware function and it takes the SCR as the core component. There is three pairs of antiparallel thyristor in series combination in the interior of soft starter and the method changing its input voltage is operating through the fring angle, in which way, it can highlight the starting property of motor. Compared with some laden starters, some traditional contactors and auto-induction voltage-reduction starters, the soft starter has great advantages. Soft starter has the function of starting and regulating relevant parameters, therefore, compared with the traditional motor starters, it has different settings about the using environment, installation and debugging.

soft starter；motor；fring angle；auto-induction voltage-reduction

T

A

段宗兵（1986～)，男，河南龍宇煤化工有限公司；研究方向：化工企業低壓安全供電。