1引言

　　三相交流異步電動(dòng)機(jī)由于結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠，所以得到廣泛應(yīng)用。但其在直接起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流可達(dá)到額定電流的4~7倍，特別是大功率電機(jī)，大起動(dòng)電流嚴(yán)重沖擊電網(wǎng)，引起電網(wǎng)供電質(zhì)量下降，并影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行，并且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩造成的機(jī)械沖擊會(huì)降低電動(dòng)機(jī)的壽命。所以需要在電機(jī)和電源之間傳入軟起動(dòng)來解決此問題。

　　隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，晶閘管軟起動(dòng)裝置應(yīng)運(yùn)而生。由于其體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，免維護(hù)，安全可靠。全智能控制，功能齊全，菜單豐富。起動(dòng)重復(fù)性好，保護(hù)周全。所以其正逐步取代傳統(tǒng)的軟起動(dòng)方式，成為軟起動(dòng)領(lǐng)域新的領(lǐng)軍人物。

　　2晶閘管軟起動(dòng)啟動(dòng)方式的分類

　　運(yùn)用串接于電源與被控電機(jī)之間的軟起動(dòng)器，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動(dòng)。

　　在軟起動(dòng)過程中，電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。軟起動(dòng)一般有下面幾種起動(dòng)方式。

　　2.1電壓斜坡軟起動(dòng)

　　這種起動(dòng)方式最簡單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角，使之與時(shí)間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點(diǎn)是，由于不限流，在電機(jī)起動(dòng)過程中，有時(shí)要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網(wǎng)影響較大，實(shí)際很少應(yīng)用。

　　2.2斜坡恒流軟起動(dòng)

　　這種起動(dòng)方式是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的初始階段起動(dòng)電流逐漸增加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動(dòng)完畢。起動(dòng)過程中，電流上升變化的速率是可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)時(shí)間短。該起動(dòng)方式是應(yīng)用最多的起動(dòng)方式，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動(dòng)。

　　2.3階躍起動(dòng)

　　開機(jī)，即以最短時(shí)間，使起動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值，即為階躍起動(dòng)。通過調(diào)節(jié)起動(dòng)電流設(shè)定值，可以達(dá)到快速起動(dòng)效果。

　　2.4脈沖沖擊起動(dòng)

　　在起動(dòng)開始階段，讓晶閘管在極短時(shí)間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段時(shí)間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連入恒流起動(dòng)。該起動(dòng)方法，在一般負(fù)載中較少應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動(dòng)場合。軟起動(dòng)與傳統(tǒng)減壓起動(dòng)方式的不同之處在哪里？籠型電機(jī)傳統(tǒng)的減壓起動(dòng)方式有Y-q起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、電抗器起動(dòng)等。這些起動(dòng)方式都屬于有級減壓起動(dòng)，存在明顯缺點(diǎn)，即起動(dòng)過程中出現(xiàn)二次沖擊電流。軟起動(dòng)與傳統(tǒng)減壓起動(dòng)方式的不同之處是：

　?。?）無沖擊電流。軟起動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值。

　?。?）恒流起動(dòng)。軟起動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在起動(dòng)過程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。

　?。?）根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級調(diào)整至最佳的起動(dòng)電流。

　　2.5電壓雙斜坡起動(dòng)

　　在起動(dòng)過程中，電機(jī)的輸出力矩隨電壓增加，在起動(dòng)時(shí)提供一個(gè)初始的起動(dòng)電壓Us，Us根據(jù)負(fù)載可調(diào)，將Us調(diào)到大于負(fù)載靜磨擦力矩，使負(fù)載能立即開始轉(zhuǎn)動(dòng)。這時(shí)輸

　　出電壓從Us開始按一定的斜率上升(斜率可調(diào))，電機(jī)不斷加速。當(dāng)輸出電壓達(dá)到達(dá)速電壓Ur時(shí)，電機(jī)也基本達(dá)到額定轉(zhuǎn)速。軟起動(dòng)器在起動(dòng)過程中自動(dòng)檢測達(dá)速電壓，當(dāng)電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，使輸出電壓達(dá)到額定電壓。

　　2.6限流起動(dòng)

　　就是電機(jī)的起動(dòng)過程中限制其起動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值(Im)的軟起動(dòng)方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后保持輸出電流I這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，且可按需要調(diào)整。對電網(wǎng)影響小，其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間。

　　2.7突跳起動(dòng)

　　在起動(dòng)開始階段，讓晶閘管在極短的時(shí)間內(nèi)全導(dǎo)通后回落，再按原設(shè)定的值線性上升，進(jìn)入恒流起動(dòng)，該起動(dòng)方法適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動(dòng)場合。

　　以上多種控制方式中比較有代表性的是電壓斜坡和限流軟起動(dòng)。

　　3電壓斜坡軟起動(dòng)

　　電壓斜坡軟起動(dòng)方式是軟起動(dòng)器的輸出電壓從低于額定電壓的某一數(shù)值開始的，以線性規(guī)律逐漸上升，達(dá)到額定電壓的過程。

　　電壓斜坡軟起動(dòng)方式下的軟起動(dòng)器的輸出電壓并不是由0上升至額定電壓Ue，而是由一個(gè)起始電壓U0開始的。因?yàn)殡姍C(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和電壓的平方成正比，所以電壓過低則電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也很小。如果電機(jī)的的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，則電機(jī)并不能運(yùn)行，反而會(huì)使電機(jī)發(fā)熱，因此電壓斜坡軟起動(dòng)方式下的軟起動(dòng)器的輸出電壓是從某起始電壓U0開始的。起始電壓U0要根據(jù)負(fù)載的特性設(shè)定出能使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的最小電壓值。

　　由此可見，電壓斜坡軟起動(dòng)是預(yù)先設(shè)定好一個(gè)曲線，其曲線斜率是由起始電壓U0，和起始電壓U0上升至額定電壓Ue的時(shí)間t決定的，如圖1所示。這里需要注意的一是起始電壓U0決定了初始轉(zhuǎn)矩，增加U0將增大初始轉(zhuǎn)矩，降低U0將減小初始轉(zhuǎn)矩。另一個(gè)是由起始電壓U0，和起始電壓U0上升至額定電壓Ue的時(shí)間t，它影響起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。增加t將延長電機(jī)起動(dòng)時(shí)間，降低了電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)降低了起動(dòng)電流。反之，減少t將縮短電機(jī)起動(dòng)時(shí)間，提高了電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，同時(shí)也提高了起動(dòng)電流。

　　圖1電壓斜坡軟起動(dòng)方式

　　另外，由起始電壓U0上升至額定電壓Ue的時(shí)間t并不是電機(jī)完成軟起動(dòng)過程的真實(shí)時(shí)間，只是軟起動(dòng)器輸出電壓由起始電壓U0上升至額定電壓Ue的時(shí)間。

　　所以，電壓斜坡軟起動(dòng)方式整個(gè)起動(dòng)過程是經(jīng)過斜坡時(shí)間t后，軟起動(dòng)器的輸出電壓達(dá)到額定電壓Ue，隨之電機(jī)電流也降至負(fù)載電流,則起動(dòng)結(jié)束。

　　電壓斜坡軟起方式適用于風(fēng)機(jī)和水泵類大慣性負(fù)載。

　　4限流起動(dòng)

　　由于電壓斜坡軟起動(dòng)方式的上升斜率是已設(shè)定好的，往往會(huì)使起動(dòng)電流超過所希望的值，因此在某些對電流要求嚴(yán)格的現(xiàn)場需要采用限流軟起動(dòng)方式。

　　限流軟起動(dòng)方式的控制策略中增加了一個(gè)電流量。在限流軟起動(dòng)方式中，電流不僅僅作為采樣值只是做顯示和晶閘管的過流保護(hù)用，而且參與了電機(jī)起動(dòng)過程的調(diào)節(jié)。此種方式中，電壓信號除了作為顯示和保護(hù)用意外，其作用就是作為移相觸發(fā)信號的同步基準(zhǔn)。

　　限流軟起動(dòng)方式是起動(dòng)開始后，軟起動(dòng)器的輸出電流迅速由0上升至I0(I0為額定電流的0.5到6倍，如圖2所示。)，然后保持這個(gè)電流，電機(jī)在驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的推動(dòng)下逐漸加速，直至電壓達(dá)到額定電壓，轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，隨之電機(jī)電流也降至負(fù)載電流,則起動(dòng)完成。

　　圖2限流軟起動(dòng)方式

　　但是，需要注意的是限流方式軟起動(dòng)中，軟起動(dòng)器的輸出電壓由起始電壓U0上升至額定電壓Ue的時(shí)間t不確定，同負(fù)載情況密切相關(guān)。必須保證起始電壓U0上升至額定電壓Ue的時(shí)間t不能過長，最宜時(shí)間為30s,一般不能超過一分鐘，否則過長的時(shí)間會(huì)使電機(jī)過熱產(chǎn)生不可預(yù)測的災(zāi)難性后果。

　　限流軟起動(dòng)方式應(yīng)用在對電流要求較高的場所。

　　5結(jié)束語

　　深入了解晶閘管軟起動(dòng)的起動(dòng)方式，能夠更加充分的發(fā)揮軟起動(dòng)在不同應(yīng)用場所的作用。

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