交流異步電動機的軟起動

2 軟起動器的工作原理
軟起動有磁控降壓軟起動器和電子軟起動器。其中，磁控降壓軟起動采用控磁限幅調(diào)壓方式減壓調(diào)控電動機起動時的電壓，實質(zhì)就是電抗器降壓起動。電子軟起動器有晶閘管調(diào)壓軟起動和變頻器調(diào)速軟起動。晶閘管調(diào)壓軟起動器的主回路采用6只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成的調(diào)壓電路，并焊接于電動機的三相供電線路。當(dāng)起動器的微機控制系統(tǒng)接收到起動指令后進(jìn)行有關(guān)計算。輸出晶閘管的觸發(fā)信號，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角起動器按所設(shè)定的模式調(diào)節(jié)輸出電壓，從而控制電動機的起動。當(dāng)電動機起動完成后，起動器吸合旁路線接觸器，使晶閘管短路，電動機直接投入電網(wǎng)運行，避免不必要的電能損耗。圖1為電子軟起動器控制框圖。

用電子式軟起動器起動電動機時，不僅實現(xiàn)了在整個起動過程中無沖擊而且平滑地起動電動機，還可根據(jù)電動機負(fù)載特性調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等。電子軟起動與其他傳統(tǒng)起動方式相比，具有良好的軟起動能力，它既能保證電動機在負(fù)載要求內(nèi)起動特性下平滑起動，又能降低對電網(wǎng)的沖擊；而與磁控式軟起動相比較，從起動電流特性曲線及其他特性可以看出電子軟起動裝置優(yōu)于磁控式軟起動裝置。

3 軟起動方法
3．1 限流軟起動
限流軟起動主要用于輕載起動的負(fù)載設(shè)備，其輸出電壓從零快速升高到其輸出電流達(dá)到預(yù)設(shè)的電流閾值Im，然后保持輸出電流IIm的條件下逐漸增大至額定電壓，電動機轉(zhuǎn)速逐漸升高到額定轉(zhuǎn)速，輸出電流迅速下降到額定電流，起動完成。
3．2 電壓斜坡起動
輸出電壓以斜坡線性上升，使傳統(tǒng)降壓起動由有級變無級，主要用于重載起動。其缺點是轉(zhuǎn)矩小，且轉(zhuǎn)矩特性是上升拋物線型，不利于起動，且起動時間長。而改進(jìn)的雙斜坡起動其輸出電壓先迅速升至U1，U1為電動機起動最小轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的電壓值，然后按設(shè)定的速率逐漸升高，直至額定電壓，初始電壓和電壓上升速率可根據(jù)負(fù)載特性進(jìn)行調(diào)整。該雙斜坡起動特點是起動電流相對較大，起動時間相對較短，適用于重載起動的電動機。
3．3 轉(zhuǎn)矩控制啟動
轉(zhuǎn)矩控制啟動主要用于重載起動，它是按電動機的起動轉(zhuǎn)矩線性上升來控制輸出電壓，優(yōu)點是起動平滑，柔性好，適用于拖動系統(tǒng)，同時減少對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載起動方式，缺點是起動時間較長。
3．4 轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動
該方法也用于重載起動，所不同的是在起動瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩，克服拖動系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，最后轉(zhuǎn)矩平滑上升，可縮短起動時間。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其他負(fù)荷，使用時應(yīng)特別注意。
3．5 電壓控制起動
該方法用于輕載起動，在保證起動壓降的前提下使電動機獲得最大的起動轉(zhuǎn)矩，盡可能的縮短起動時間，因此，該方法是最優(yōu)的輕載軟起動方式。

4 重載起動
4．1 交一交變頻工作原理
軟起動對低壓電機效果明顯，但采用可控硅調(diào)壓方式的軟起動器控制感應(yīng)電動機，電壓降低的同時，供電頻率仍為工頻，使得其功率因數(shù)降低，無功功率增加，因此決定了該軟起動器只適用于輕載。然而在很多場合不能保證負(fù)載為輕載起動，這就要求在降低電壓的同時，減小供電電壓頻率，即保持V/F不變和恒力矩起動．因而變頻器變頻起動是最好的起動設(shè)備，但變頻器僅用于起動，無調(diào)速，將造成資金浪費，且感應(yīng)電動機的重載起動只是短時間，故采用交一交變頻器實現(xiàn)重載軟起動。由于交一交變頻實現(xiàn)重載軟起動，交一交變頻無中間直流環(huán)節(jié)，僅用一次變換就能實現(xiàn)變頻，效率高，而且大功率交流電機調(diào)速系統(tǒng)所用的變頻器主要也是由交一交變頻完成。其工作原理：兩組交流電路按一定頻率交替工作，負(fù)載輸出該頻率的交流電。改變兩組變流電路的切換頻率，改變輸出頻率；改變變流電路工作時的控制角，交流輸出電壓的幅值也隨之改變。與可控硅整流電路(軟起動)相同，交一交變頻電路也為電網(wǎng)換相。

4．2 交一交變頻軟起動試驗
為驗證交一交變頻軟起動的起動效果，對一臺中壓電機(6 kV、780 kW、89 A)進(jìn)行全壓直接起動與交一交變頻軟起動試驗。該軟起動實驗采用電氣量采集分析裝置(PCA2002型)記錄有關(guān)參數(shù)及電壓、電流波形，并進(jìn)行對比分析。