高壓電機軟啟動方式介紹

本文主要介紹了幾種目前在工業生產中經常用到的軟啟動柜，簡單介紹關于為何使用軟啟動柜，軟啟動柜對電動機有什么樣的好處，并對幾種常見的軟啟動的主要優缺點進行分析和比較。

1 引言

隨著國民經濟的高速發展，高壓電動機的數量不斷增加。由于大電機直接起動時的電流為正常工作電流的5~7倍，而啟動轉矩只有額定轉矩的0.4--1.6倍。它在電網條件（電機啟動時的電網壓降小于10%）和工藝條件（啟動轉矩滿足）允許的情況下，可以直接啟動。但過大的啟動電流、過小的啟動轉矩和過長的啟動時間給電機和電網造成了極大的危害。常導致電網電壓、諧波波動的增大以至前級跳閘，大大的增加了電網污染，嚴重的影響電網的安全運行。同時，也對自身造成了很大傷害。因此，必須在電源和電機之間串入軟啟動柜來解決這些問題。

高壓大功率交流異步電動機軟啟動柜，使電動機在從零升速至額定轉速的啟動過程更加平穩。高壓大功率交流異步電動機軟啟動柜可減小電動機硬啟動（即直接啟動）引起的電網電壓降，使之不影響共網其他電氣設備的正常運行；可減小電動機的沖擊電流，沖擊電流會造成電動機局部升溫過大而降低電動機壽命，沖擊電流還會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行；可減小機械沖擊，沖力加速所傳動機械（軸、嚙合齒輪等）的磨損。

近幾年隨著國內一些6kV和10kV的大容量電動設備投入運行的不斷增加，特別是那些啟動力矩較大的風機泵類電機的增多，帶動了電動機軟啟動技術的應用和發展，一些技術先進的有關電動機啟動的智能控制技術受到社會的廣泛關注。

2 軟啟動優點

通常電動機的啟動方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接啟動，又被稱為硬啟動；另一種是降低電機的啟動電壓或電流的啟動，也被稱為軟啟動。為了減少對電網的沖擊，中、大功率的電動機一般都不允許直接啟動。降壓啟動先后經過了兩個發展階段，一是采用“Y-△”接線啟動和自耦降壓啟動，二是引進電力電子技術，用軟起動器、變頻器等設備啟動電機。第二種方式能從零開始，線性平滑地增加電壓，不但減小了對電網的沖擊，也減小了對電機的沖擊。

3 常見軟啟動

對于大功率高壓電動機而言，軟啟動比直接啟動具有如下優勢：（1）減小啟動過程引起的電網下降，使之不影響共網其他電氣設備的正常運行；（2）減小電動機的沖擊電流，避免電動機局部過熱影響電動機的壽命；（3）減少電磁干擾，避免沖擊電流以電磁波的形式干擾電子設備和電氣儀表的正常運行。基于上述原因，對高壓電機軟啟動的研究就具有十分重要的意義。

本文主要介紹幾種目前常見的軟啟動及其工作方式，高壓大功率交流電動機軟啟動的幾種常見方式：變頻軟啟動、磁控軟啟動、晶閘管軟啟動和液態電阻軟啟動。

3.1 變頻軟啟動

變頻器是利用電力半導體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置，通過變頻器設定較低頻率來達到電動機軟啟動的目的。變頻器在很多現場主要的應用目的是用作節能。而作為軟起動器的優點是：效率高，輸出頻率高；動態性能好，過載能力強；轉矩脈沖較小，電機噪聲小；網側配置多樣化，可實現12、18或24脈沖整流，以減少網側諧波；直流進線可配制動電阻；與基波一致的功率因數；可無熔斷器設計。缺點是：價格較貴，技術復雜多樣，體積較大。一般的用戶主要應用變頻器的主要目的是節能兼顧軟啟動的功能，如果是單就軟啟動的功能比較少的用戶使用。

3.2 磁控軟啟動

此種方式是通過磁放大原理，在飽和電抗器的控制線圈中加入較小的控制電流，使電抗器的飽和程度有所改變，從而改變串入電抗器的電機的啟動電流。此種方式運用了磁放大原理，從而達到以較小的功率控制放大功率的目的。此種方式的優點是電感的體積和成本比電壓器有所降低，價格適中。缺點是：響應慢、噪聲大。

3.3 晶閘管軟啟動

它是應用了可控硅串聯技術，通過光纖傳輸控制信號，控制可控硅串的同時導通和關斷，從而控制電機的啟動過程。可控硅方式軟啟動有諸多優點：體積小，重量輕，控制迅速，響應快。可控硅方式啟動，可靠性高，啟動成功率有保證。至于價格方面，由于此項技術門檻較高，以前此類產品均為進口，給人以高價的印象，隨著半導體元件的價格降低和國內有實力的公司介入，價格已達到了人們可以接受的程度。

3.4 液態電阻軟啟動

水電阻軟啟動是在電機的定子或轉子回路中串入液體電阻的啟動方式。當電機啟動過程中，裝置通過改變極板的距離，相應的改變極板間液體電阻，從而調節了電機的電壓。水電阻啟動大的優點就是：價格便宜。由于沒有采用現代功率電子器件，而采用落后的機械調節極板距離的方式，技術含量低，所以售價相對較低。可以用于繞線電機及籠型電機。但水電阻的缺點也是顯而易見的：體積大、水電阻式占地面積大，需要更大的配電室面積、水電阻還有使用壽命低、環境適應性差的缺點。同時環境溫度對其啟動性能有很大的影響，無法頻繁啟動、不適合一拖多。初次啟動后，如果要再次啟動，就需等溶液溫度降低，需要等待很長時間，否則溶液有可能因溫度過高而大量汽化。此外水電阻式還存在水的蒸發問題和污染問題等。

4 結束語

綜上所述，變頻器軟啟動盡管技術先進，但是價格昂貴，而且體積龐大，高端客戶才選用；液態電阻軟啟動盡管體積較大，維護量大，但是相對便宜的價格，加上產品的進一步提高，將具有不錯的競爭力；晶閘管軟啟動尺寸小，但是容易被擊穿，假以時日，市場前景還是不錯；磁控軟啟動，相比于以上幾種，價格居中，尺寸居中，具有不錯的競爭力。