三相异步电动机的降压软启动

摘 要 大电机起动是电力拖动的重要组成部分。直接启动会引起电网电压降，影响电网其他设备的正常工作。大起动电流会造成电动机局部温升过大，降低电动机的使用寿命。较大的起动转矩对电动机及传动设备有较大冲击。降压软启动是软起动的一种，可以很好解决启动中出现的问题。

【关键词】大电机 起动 降压 软启动

1 引言

工业生产的规模化，带动电动机向高压大容量方向高速发展，大型电动机的起动对电网有较大冲击，引起电网电压的上下波动，对电力系统安全造成严重威胁。电机起动时产生的大电流引起电动机发热可能造成电机绝缘的损坏甚至烧毁电机。另一方面电机起动时产生的峰值转矩将对电机本身和生产机械产生很大的冲击，降低电机和生产设备的使用寿命。软启动技术的发展将有效缓解这些矛盾。

2 什么是软启动

加在电动机两端的电压连续增加，使电动机转速平滑地上升，直到电动机达到额定转速运行的过程。

3 软启动技术应用的主要目的

使电动机转轴上所输出的转矩与机械设备对电动机起动转矩的要求相匹配，使转速平滑增加避免产生冲击力矩危害机械设备；避免电动机由于起动电流过大产生较大热量造成绝缘烧毁，避免产生冲击性力矩对电动机组造成破坏；避免起动电流过大造成电网电压的较大波动影响供电质量相关标准要求，减少高次谐波含量等。

4 大型电动机软起动方式分类

按照工作原理不同分为：降压软起动、补偿软起动、变频软起动等。

降压软启动又分为：串联降压和自耦变压器降压。串联降压分为电抗器降压、电阻降压、移相切波降压。电抗降压分为磁控降压软启动、固定电抗器降压软启动。电阻降压分为热变电阻软启动、水电组软启动。移相切波降压分为电子固态降压软启动、开关变压器降压软启动。

5 各种降压软启动原理

5.1 固定电抗器降压软启动

通过在定子回路中串接固定电抗器降低起动电流。缺点是串联在定子回路中的固定电抗器在起动接近完成时将影响电动机的转速升高，速度接近额定转速时固定电抗两端产生较大电压，被短接时会产生很大的冲击电流。

5.2 磁控软启动

在电动机三相绕组中串联三相电抗器实现降压和固定电抗器软起动是相同的，不同的是磁控软启动的电抗器的电抗值是通过控制直流励磁电流改变铁芯的饱和度来控制的，起动开始时电抗器的电抗值较大，在软启动过程中，通过输出反馈使电抗器值逐渐减小，直到软启动完成时被短接。

5.3 水电阻软启动

电阻由水和电解质配置电解液形成的，它依靠电解液离子导电，水电阻的阻值正比于相对的两块极板之间的距离，反比于电解液的电导率，通过控制系统控制极板距离和电解液的电导率改变电阻值。将液阻串联在电机的三相绕组中降低电机两端的电压实现软启动。液阻软启动装置也可以串在绕线电动机转子回路实现重载软启动。

5.4 热变电阻软启动

电阻是由电解质的水溶液构成的，电解质水溶液的电解度受温度影响，温度升高，电解度增高，电阻率变低，反之亦然。热变电阻软启动装置，通过液阻本身在软启动过程中的温升，借助电解液电阻率与温度变化的相关性改变电阻值实现软启动。

5.5 开关变压器软启动

启动装置是用开关变压器的高压绕组代替晶闸管串联。变压器的高压绕组与电动机直接相联，低压绕组与晶闸管和控制系统相连，改变低压绕组上的电压通过控制晶闸管的触发角来实现，根据变压器的原理高压绕组上的电压也随着改变，实现电动机的软启动。

5.6 固态（晶闸管）软启动

将反向并联的晶闸管串联在交流感应电机的三相绕组上，通过控制晶闸管的导通角来改变电动机的端电压、启动电流的大小，在启动过程中调整电动机的端电压使电机平滑加速降低电机启动过程中对电网、电机及机械设备的冲击。

6 各种软起动方式的缺点

6.1 移相切波软启动

（1）晶闸管软启动的缺点：高压产品的价格太高；晶闸管引起高次谐波，对电网有干扰；承受突发性过载的能力较弱；由于大量晶闸管的串并联使故障点增多、均压均流技术复杂，使维修复杂、检修很频繁、成本高、风险大。

（2）开关变压器式软起动在原理上基本等同于晶闸管式软启动，只是用变压器将高低压隔离开，很好地解决了晶闸管的耐压问题。因此特点与晶闸管式软启动基本相同。

6.2 自耦变压器启动的缺点

一是冲击方面；二是可靠性方面。

6.3 电阻降压软启动

一是热变电阻软启动；二是液变电阻、热变电阻软启动的共同缺点。

6.4 电抗类软启动的缺点

电机起动时的无功功率较大，因串联电抗器而变得更大，因此给电力系统造成不利影响。母线产生较大压降，对电网产生一定的谐波污染。容易对电网的其他设备运行产生影响，可能使其他设备失步跳闸。

7 结束语

如何选择起动方式，要考虑启动设备的成本，考虑负载对启动过程、启动电流、启动转矩的要求；保护电机、保护电网和机械设备；降低设备维护和管理的工作量；保证选择设备的可靠性。因此一个产品的选择，要全面考虑各方面的利弊关系，结合各种因素进行，既要考虑设备的先进性也要兼顾价格因素和产品质量。

参考文献

[1]冯欣南编.电机学[M].北京：机械工业出版社，1985.

[2]周希章，周全.电动机的起动制动和调速[M]. 北京：机械工业出版社，2001.

[3]杨芳春主编.电机与传动[M].北京：煤炭工业出版社，1995.

作者单位

辽宁轨道交通职业学院 辽宁省沈阳市 110036