软启动器在大功率电动机上的应用

＊段宗兵

（河南龙宇煤化工有限公司 河南 476600）

软启动器在大功率电动机上的应用

＊段宗兵

（河南龙宇煤化工有限公司 河南 476600）

电动机行业出现了一款新产品，那就是软启动器。软启动器是一款有相关功能的软硬件以及可控硅为核心部件的产品。软启动器内部有串接组合的三对反并联的晶闸管，改变其输入电压的方式是通过触发角进行操作，这样就可以让电动机的启动特性凸显出来。软启动器与一些负载的启动，还有传统接触器、自耦降压启动等比较起来有很大的优势。软启动器具有启动和调节相关参数的功能，所以和传统的电机启动器相比，它在使用环境、安装以及调试上都有不同的地方。

软启动器；电动机；触发角；自耦降压

引言

从1970年晶闸管交流调压技术出现依赖，电子软启动器便相应而出。人们开始广泛关注这种拥有良好启动性能的起动方式。之所以电子软启动器在水处理系统和工业中被广泛应用，这是因为它不仅对电机的使用增添了很多保护的功能，而且还改善了电机的起、停特性。在世界上很多知名的电气生产公司都生产软启动器，例如法国的Schneider公司生产了一款软启动器叫做Altistart48，它的额定电压达到了690V，额定电流达到了1260A。还有丹麦的Danfoss公司也生产了一款低压的软启动器MCD3000，这款软启动器的额定电压达到了690V，额定电流达到了1600A，以及以色列的Solcon公司生产的软启动器，它的额定电压达到了690V，额定电流更是达到了2600A。世界上先进公司生产的软启动器设备，基本上都是有人机界面的，这样就可以让用户对系统状态进行监控，还便于用户设置一些参数，此外还可以对各种通讯协议进行兼容，具备保护电机功能，而且还有节能设备。

1.关于国内软启动器的研究

软启动器在我国的发展相对来说比较晚，因此在基础方面也就略微薄弱，与国外的产品相比，在技术和可靠性能方面还有一定的差距。我国生产软启动器的公司有上海山芋科技股份有限公司，西安西普电力电子有限公司，西安西驰电气有限公司等厂家。虽然软启动器的发展前景因为变频器的出现而蒙上了一层阴影，不过软启动器还是有价格低廉和启动性能良好的优势，但它在对调速没有需求的领域依旧很有优势。如今现代的控制理论不断发展，以及各个国家技术人员的研究也越来越深入，软启动器必然会出现更加优异的性能。

现在看来，软启动器主要有以下三点发展方向：

(1)体积变小。新型的，大功率的功率半导体不断研发和应用，会让生产出来的新型产品的体积以及系统的消耗越来越来低，就会使软启动器的运行效率得到本质性的提高。

(2)智能化。集成电正在飞速的发展，更为强大的数据处理能力将是新型软处理器的发展目标，对于控制的高水平的追求也能提高软启动器的精度以及智能化的水平高度。

(3)转矩的趋势化。软启动技术中的变频启动将成为主流。降压软启动时的转矩都是在启动时浪费的，对于节能十分不利。但是变频软启动器启动时的矩大而且广，十分利于软启动器的发展。

2.关于软启动器启动方式的应用分析

(1)斜坡电压起动方式

电动机的定子端进行加压控制就是我们所说的斜坡电压软启动。这一种方式里晶闸管输出电压呈现出线性变化。通过之前的分析我们可以知道，当斜坡电压启动的时候，对电机的冲击电流有效的减小效果，电压的线性升高可以带动电机的转矩的快速增大。

(2)斜坡电压加限电流起动方式

斜坡电压加限电流起动的作用主要是控制电机的启动电流，让它不超过某一个限定的值。在电机起动的时候，软启动器的输出电流会伴随着启动电压的增加而快速上升，如果电流达到了之前系统的设定值时，就会调入PI来控制下一个子程序，这时输出的电压是保持不变的，直到电机电流会随着电机转速的上升而下降，这时再对触发角的大小进行调整，直到电机的启动完成。这个启动方式的优势是它对电网的冲击比较小。比较适用于一些负载比较大，需要考虑惯性，需要对起动电流加以限制但是对启动时间没有严格要求的情形中。起动过程的长短与限定电流设定值及负载的轻重有关。它的缺点是损失起动转矩，起动时间较长。

(3)转矩控制起动方式

转矩控制起动主要就是利用了PI调节，可以控制电机起动和停机的时间，在这一期间里负载特性的变化会导致电磁转矩发生变化。PID 控制器有两个输入变量：一个是通过电路输入的电压电流的动态值经过计算之后得到的实时的转矩；而另一个则是理想的程序设定转矩值，一般通过实践检测来获得这一数值。然后通过MCu的主控芯片，经过一系列的控制算法程序，就能得出控制晶闸管导通的触发角的大小。

转矩控制方式的特点在于起动曲线十分平滑，而且柔性度也相较好。因为这种方式在其起动和停机的过程里都可以对电机的输出转矩进行控制，从而减少了它对整个控制系统机械的冲击。所以特别适合那些稳压供水系统里面的应用，可以有效地对水锤效应进行削弱，从而让水系统对阀门的冲刷破坏作用适当减少。根据一些实际情况我们可以看出，斜坡电压在停机的时候，电机的输出转矩是呈线性下降的，所以不能按照负载转矩的变化再进行灵活的调整。

(4)软启动器保护功能齐全

现在的软启动器具有完善的保护功能，保护软启动和电动机的使用安全。在使用中应根据不同的情况恰当地设置保护级别和保护参数。

①软启动器过热保护：温度升至80℃±5℃时保护动作，当温度降至55℃时（最低）过热保护解除。②输入缺相保护滞后时间：＜3秒。③输出缺相保护滞后时间：＜3秒。④三相不平衡保护滞后时间：＜3秒。以各相电流偏差大于50%±10%为基准，当基准电流低于软启动器标称额定值的30%时，判断基准偏差将增大。⑤启动过流保护时间：持续大于最大工作电流的5倍时的保护时间。⑥运行过载保护时间：以最大工作电流为基准作反时限热保护，脱扣保护时间。⑦电源电压过低保护滞后时间：当电源电压低于极限值40%时，保护动作时间＜0．5秒否则低于设定值时动作时间＜3秒。⑧电源电压过高保护滞后时间：当电源电压低于极限值130%时，保护动作时间＜0．5秒否则高于设定值时动作时间＜3秒。⑨以上参数是从检测到有效信号开始到发出脱扣保护指令为止，参数值仅供参考。

结语

综上所述，电子软启动器具有更大的优势，尤其是在控制三相异步电动机的起、停方面，不过它也有缺点，就是性能和可靠性以及可操作性上都有欠缺。通过本文我们了解了一些关于软启动器的知识，从而看出了一些软启动器在应用里的不足，对于软启动器在一些大功率电动机里面的应用来说，发展的前景还是很广泛的，最重要的就是需要技术人员对软启动器的深入研究，从而产生一些更加适合软启动器在实际应用中的优良性能。

[1]杨光红．软启动器在三相异步电动机中的应用[J]．华东科技：学术版, 2013(6):370-370．

[2]李进．基于交流电动机软启动器技术的研究[J]．中国电子商情：科技创新, 2013(18):57-57．

(责任编辑：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

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段宗兵（1986～)，男，河南龙宇煤化工有限公司；研究方向：化工企业低压安全供电。