浅议交流异步电机软起动技术.doc

浅议交流异步电机软起动技术【摘要】本文通过对电动机起动技术的分析以及对软起 动方式与传统起动方式进行比较，来分析软起动的特性，总 结了应用电动机软起动器的优势关键词】异步电动机；软起动0.前言随着工业生产的发展，对电动机的起动性能提出了越来 越高的要求，归纳起来有以下几个方面：(1) 电动机能平稳提升起动转矩2) 尽可能小的起动电流3) 起动设备尽可能简单、经济、可靠4) 起动过程中的功率消耗应尽可能的少根据以上相互矛盾的要求和电网的实际情况通常采用 的起动方式有两种：一种是在额定电压下的直接起动方式； 另一种是降压起动方式1. 软起动简述软起动器是一种集软停车、轻载节能和多种保护功能于 一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter它的主 要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及 其电子控制电路电动机转矩近似于定子电压平方成正比 用其起动电机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐 加速，直至晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特 性上1.1与一般降压起动的区别传统的降压起动有以下几种方法：（1） Y/△起动：适用于正常运行时定子绕组采用△接 法的电动机定子有六个接头引出，接到转换开关上，起动 时采用Y接法。

起动完毕后再切换成△接法优点是起动设 备简单，起动过程中消耗能量少缺点是有二次电流冲击， 设备故障率高，需要经常维护，不宜使用在频繁起动的设备 上2） 自耦变压器降压起动：三相自耦变压器（也称补偿 器）高压边接电网，低压边接电动机一般有几个分接头， 可选择不同的电压比，相对于不同起动转矩的负载在电动 机起动后再将其去除其优点是起动电压可以选择，以适应 不同负载的要求缺点是体积大，重量重，且要消耗较多有 色金属，故障率及维修费用高3） 对于绕线式异步电动机，可在转子绕组串接频敏 变阻器或水电阻实现起动，待起动完成后再将其去除但频 敏变阻器成本高，而水电阻损耗又大软起动是一种完全区别于全压和降压起动的新的起动 方式是电子过程控制技术软起动与传统减压起动方式的不同之处是：(1) 对电网无冲击电流软起动器在起动电机时，通 过逐渐增大晶闸管导通角，使电机起动电流从零以一定斜率 上升至线性上升至设定值2) 恒流起动软起动器可以引入电流闭环控制，起 动电流上升至额定值后使电机保持恒流，确保电机平稳起 动3) 不受电网电压波动的影响，由于软起动以电流为 设定值，电网电压波动时，通过增减晶闸管的导通角，调节 电机端电压，仍可维持起动电力恒值，保障电机正常起动。

4) 针对不同负载对电机的要求，可以无级调整起动 电力设定值，改变电机起动时间，实现最佳起动时间控制1.2软起动的类型1. 2. 1不限流起动使起动电流以一定斜率上升，：至起动完毕这种起动 方式因为没有对起动电流进行限制，所以对电网冲击较大， 易晶闸管损坏，实际很少应用1.2.2限流软起动起动过程中限制其起动电流不超过设定值的软起动方 式主要用在轻载起动的负载的降压起动优点是起动电流 小，且可调整，对电网影响小其缺点是在起动时难以知道 起动压降，不能充分利用压降空间，损失起动转矩，起动时 间相对较长1.2.3电压控制起动在保证起动压降的前提下使电动机获得最大的起动转 矩尽可能缩短起动时间是最优的轻载软起动方式1.2.4转矩控制起动按电动机的起动转矩线性上升的规律控制输出电压优 点是起动平滑、柔性好，对拖动系统有利，同时减少对电网 的冲击，是最优的重载起动方式缺点是起动时间较长2. 各种起动方式对比因异步电动机具有结构简单，体积小，价格低廉运行可 靠维修方便，效率较高及工作特性好等优点，在电力拖动平 台上广泛使用但是它的起动电流过大容易产生以下危害:2. 1电网冲击过大的起动电流（空载起动电流可达额定电流的4〜7 倍。

带载起动时可达8〜10倍或更大）容易造成电网电压 下降，影响其他用电设备的正常运行还可能产生欠压保护 动作，造成设备的有害跳闸同时过大的起动电流会使电机 绕组发热，从而加速绝缘老化，影响电机寿命2. 2机械冲击会在电动机轴上产生瞬时过大转矩（可达满载转矩的 1.6-2. 0倍）往往造成电动机转子导条、端环断裂和定子端 部绕组绝缘磨损，导致击穿烧毁电动机；扭曲电机轴，破坏 键槽，联轴节、传动齿轮损伤和皮带撕裂等2. 3对生产机械造成冲击起动过程中的压力突变往往造成泵系统管道、阀门的损 伤缩短使用寿命，影响传动精度，甚至影响正常的过程控 制国家有关部门明确规定，电动机起动时电网电压降不能 超过15%,对于容量较大电动机，应采取措施降低起动电流 通常电动机总是在全电压下运行电动机从空载到满载磁场 几乎不变，因此磁化电流在所有负载下近似地相同全压和降压起动的大电流，致使电动机谐波磁势增大， 增大后的谐波磁势又加剧了附加转矩，附加转矩是电机起动 时产生震动和噪音的原因通过比较异步电动机的各种起动方式，全压起动对电网 冲击最大，时间最长；而通常使用的降压起动即硬起动，虽 然可以部分减小起动电流但由于涉及到一个线圈电压切换 过程，所以出现二次冲击的不利环节。

二次冲击电流同样对 配电系统产生危害；软起动因在起动前设定了一个不对电网 产生影响的起动电流，电流是缓慢增大至设定电流，故无冲 击电流，对电网影响小归纳起来，软起动器很好的解决了全压和降压起动电流 过大及其派生的许多问题3. 电动机软起动器的节能原理衡量电动机节电性能的重要指标为电机空载或轻载时 最低运行电压的大小，即功率因数cos中的大小异步电机 是感性负载，在运行中，定子线圈绕组中的电流滞后于电压 如电机工作电压不变，处于轻载时，功率因数低，处于重载 时，功率因数高在生产实际当中，电动机如果在额定电压的工作条件下 轻载或空载运行，效率和功率因数均很低，造成电能大量浪 费如适当降低定子线圈电压，则定子电流中的无功分量将 会减小，从而使电动机功率因数上升即可以达到明显的节 能效果软起动器正是利用微机技术，用单片机作CPU,用可控 硅作为执行元件，实时检测电流和电压滞后角，即功率因数 中角，输入给单片机，单片机根据最佳控制算法，输出触发 脉冲，调整可控硅的导通角，即可调整可控硅的输出电压， 使空载或轻载运行时降低电机的端电压，减少电机的铜耗、 铁耗，从而减小电机空载或轻载时的输入功率，也就减小了 电机有功和无功损耗，提高功率因数，达到轻载节能的目的。

负载重时，则提高电机端电压，确保电机正常运行4. 软起动器的适用场合（1） 生产设备精密，不允许起动冲击的场合2） 电动机功率较大，若直接起动，要求主变压器容 量加大的场合3） 对电网电压波动要求严格，对压降要求＜10%UN的供电系统4）对起动转矩要求不高，长期空载或轻载起动、只 有短时或瞬间处于重载的场合5. 结论对于轻载异步电动机，采用软起动器不仅减小对电网冲 击，而且有轻载节能带来的经济效益很可观此外，软起动 器还具有多种保护功能，配合硬件电路，软件设计有过载、 断相、欠压、过压等保护程序，动作可靠程度高［科］【参考文献】［1 ］许宏刚.软起动器原理及应用［J］.能源技术,2002.［2 ］姚剑.电机软起动技术在电机控制中的应用［J］. 化工设备与防腐蚀,2002.。