浅谈电动机软起动器及其应用

【摘要】随着我国经济的飞速发展，越来越多的三相异步电动机的起动装置采用了电子式软起动器。这是一种新型的以电力电子元件为基础的起动装置，集成了对电动机的过载、过流、缺相和三相不平衡保护及起动装置的可控硅保护，而且有LED显示的操作键盘，实现参数与功能的设置。本文对软起动器的特点作了介绍，并阐述了在选用软起动器时应考虑的主要问题。

【关键词】电子式软起动器；控制电路

【中图分类号】TP273 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01-0072-01

随着国内科学技术的快速发展，智能控制系统得到了越来越广泛的应用，也提出了更高的要求。作为重要驱动执行机构的电动机来说，它的控制方式受到广大技术人员的高度重视。鼠笼型三相异步电动机软起动器的诞生解决了电动机起动时对电网的冲击的问题，同时实现了智能控制。电动机软起动器具有多种软起动模式可以配合不同种类的负载使用，内部采用固态电路可用于频繁起动和停止的应用场合，集成对电动机的多种保护如过载、过流、缺相及三相不平衡保护，配置有数码显示的操作界面可以方便地进行参数和功能的设定。电动机软起动器广泛地应用于石化、建材、冶金、煤矿、电站、污水处理等很多领域。

1 电动机各种起动方式的特点和比较

被广泛选用的拖动设备，自然是鼠笼型三相异步电动机，用其进行全压起动是最简单、最经济、最可靠的起动方式。但是，当鼠笼电动机起动时，如拖动机械不能承受全压起动的冲击转矩，或其端电压降不能满足规范要求，或者电网波动影响其他负荷的正常运行时，就应采取措施采用降压起动方式。对于降压起动一般有以下几种常用方式：“Y-”起动器、自耦降压起动器、磁控式软起动器、电子式软起动器。

“Y-”起动器需6根出线，而且故障率太高，维修费也高，切换时会出现较高的电流转矩峰值，所以仅适用于空载或低阻性转矩起动。

自耦降压起动器起动时会出现大压降和高电流峰值，存在二次大的冲击电流，约为电动机额定电流（Ie）的7倍。其体积大且故障率较高，是笨重复杂的设备，维护工作量大，一般不能频繁起动。

磁控式软起动器是利用控磁限幅调压原理，对电动机进行软起动。在起动过程中电压无级平滑地从初始值（约200V，不可调）上升到全压，使电动机在起动中有一个电压匀速增加的过程。起动时间约30s内可调。其结构简单，性能可靠，过载能力强，无二次冲击电流。但它在起动时仍存在一次冲击电流，约为Ie的6倍。起动电流约为Ie的1.8-2.5倍，不可调，适用负载能力一般。一般不能频繁起动。整机较重，体积较大。

电子式软起动器可以限制起动期间的压降，没有冲击转矩和电流，力矩匀速平滑上升，保护传动机械、设备和人员，节省能源。起动电流可视负载轻重调整。这种软起动器体积小，一台开关柜能放多台这种起动器，节省工程造价，且故障率与维修费较低。所以，这种起动器应是实际应用中首选的产品。

目前电子式软起动器的生产厂家很多，有进口也有国产的，原理基本相同。这种软起动器是微机控制的机电一体化产品，具有高新技术组成的控制系统。一般都是采用大功率晶闸管作为主回路的开关元件，通过单片机控制它的导通角进行智能化控制，它既能保证电动机在负载要求的起动特性下平滑起动，又能降低对电网的冲击。除各起动方式外，还有一些可选功能，如软停车、泵控制、预置慢速、智能制动、准确停车、低速制动等，同时，还能实现直接计算机通信控制，为自动化智能控制打下很好的基础。因此，称它为智能电动机控制器更为贴切。

2 选用软起动器时应注意的问题

在工程设计和工程改造中，要想改善工艺提高自动化水平，降低成本提高企业效益，对电动机的起动就必须首先采用最先进的起动设备电子式软起动器。在选用软起动器时应主要考虑以下问题：

（1）选择生产厂家。国内生产电子式软起动器的厂家很多，尽管没有形成品牌效应，但也占有一定的市场份额。目前在市场上有影响力的基本上都是国外产品，如施耐德的TE、罗克韦尔的A-B、ABB、西门子的产品等。

（2）选型。应根据负载性质的不同来选择不同类型的起动器。如果负载是离心石（消防泵、喷淋泵、水泵等），则需利用泵控制功能，减少起动和停止时液流冲击所产生的系统水锤现象的发生，所以必须用选带泵控制功能的软起动器，如另带欠载保护或/和防相位颠倒保护的则更好。负载是通风机的话，可利用软起动功能，减少皮带磨损和机械冲击，并可利用停机时制动转矩功能。负载是搅拌机，可利用双斜坡起动和预置低速运行，避免机械损坏。负载是输送设备，则利用软起动和预置低速功能，实现平滑开停，软停车消除了由于自由停车带来的拖动系统反惯性冲击，避免产品移位和液体溢出。若有计算机联网要求，可选带通信接口的软起动器，可对软起动器进行远程控制和监视。选择软起动器还要注意负载是标准负载还是重载负载。

（3）选规格。根据电动机的标称功率、电流及负载性质选择起动器。一般软起动器容量稍大于电动机工作电流即可，同时适当考虑散热因素。

其他方面，还要考虑是否保护功能完备，如过电流保护、过压保护、单项接地保护、上下口断相保护、三相不平衡保护、相位颠倒保护等。不带过载保护的，必须另加热继电器保护。冷却方式分机械风冷与自然风冷两种。机械风冷带有冷却风机，有的是通电常转的，有的靠温度控制器来控制其运转。机柜内安装软起动器时要十分注意散热空间。

电子式软起动器允许长期在额定负载工况下运行，也可以用旁路接触器，在起动完毕后把它短接。切除后要注意电动机运行回路是否还有过载热保护功能。

在实际应用过程中，若工艺条件许可，一台软起动器可用于多台电动机的起动，大大节省投资费用。软起动器按其中最大电动机容量进行选择。

3 各种软起动器的特点

目前的电子式软起动器大多是限电流起动和斜波电压起动，这是最原始、最简单的方式（如ABB的软起动器以及国内大多数厂家的产品）；另外，就是限流起动和转矩加突跳控制起动，如A-B、施耐德、西门子的产品等。

ABB公司软起动器的PSS型和PSD型用于常规起动，可用“外接”和“内接”两种连接方法。采用“内接”可减少42%流经软起动器的电流。也就是说有可能用58A的软起动器来起动和运行100A的电动机。部分产品可选配先进的电子过载保护脱扣器。PSDH型用于重载起动，内带电子过载保护。

A-B公司的软起动器产品系列，品种齐全，功能强大，数字式调节。最简单的产品是STC软起动转矩控制器（1- 22A），适用于低功率电动机。SMc型内装的节能器允许控制器在电动机长时间轻载和空载的情况下运行。兼有软起动和限流起动功能的是SMC-2型（5-97A），它带接口可选功能，如软停止和辅助触点。最常用的是SMC PLUS型，它有3种起动方式：可选择的突跳起动加软起动、限流起动、全压起动。

施耐德的Altistrat46软起动器很有特色。起动方式采用施耐德专利技术的转矩控制，转矩斜坡上升更快速，损耗更少。停止方式为自由停车、转矩积分停车、制动停车。该产品适用于标准负载和重型负载（通过起动器上的选择开关调整），具有电动机和软起动器综合热保护功能。此保护功能在起动结束旁路后仍能起作用（注意接线方式），这是其他任何软起动器都不具备的，所以旁路后不必外加热继电器解决办法是在软起动器输出端接一只小电动机。

4 小结

电动机的降压起动方式经过“Y-”起动器、自耦降压起动器、磁控式软起动器等，目前已发展到电子式软起动器，所以在工程应用中，当电动机在直接起动不能满足要求时，首先考虑的应是电子式软起动器，这是科技发展的必然结果，也为今后的智能控制集成化打下了良好的基础。熟悉电子式的起动器的特性及常用控制电路是我们做好控制系统的基础。