軟啟動

       
        軟啟動是相對于硬啟動的概念，在工程中最常用的就是三相異步電機，在民用和工業(yè)工程電動設(shè)備中，由于其電機啟動特性，這些電動機直接連接供電系統(tǒng)（硬啟動），會導(dǎo)致較大的沖擊電流和峰值轉(zhuǎn)矩，不利于機械裝置的良好運轉(zhuǎn)。軟啟動則是平滑的啟動運行，電壓由零慢慢提升到額定電壓，使電機啟動的全過程都不存在沖擊轉(zhuǎn)矩。


 

軟啟動的特性

       異步電機啟動性能主要有兩個指標(biāo)， 啟動電流倍數(shù)和啟動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)， 軟啟動器是就是在啟動時通過改變加在電機上的電源電壓，以減小啟動電流、啟動轉(zhuǎn)矩。 電動機傳統(tǒng)啟動方式有自耦減壓、Y/△減壓等方式，其共同特點是控制線路簡單， 啟動轉(zhuǎn)矩不可調(diào)并有二次沖擊電流， 對負(fù)載有沖擊轉(zhuǎn)矩。 軟啟動可以有效地降低電動機的啟動電流， 其啟動電流僅為標(biāo)準(zhǔn)電機硬啟動電流的 50%，是高效電動機硬啟動電流的 20%（見圖 1） 。軟啟動的限流特性可有效限制浪涌電流，避免不必要的沖擊力矩以及對配電網(wǎng)絡(luò)的電流沖擊，有效地減少線路刀閘和接觸器的誤觸發(fā)動作；對頻繁啟停的電動機，可有效控制電動機的溫升，大大延長電動機的壽命。

軟啟動的原理

     
       目前應(yīng)用較為廣泛、工程中常見軟啟動器時晶閘管（SCR）軟啟動。

　　晶閘管軟啟動原理：在三相電源與電機間串入三相聯(lián)晶閘管，利用晶閘管移相控制原理（見圖 2） ，改變晶閘管的觸發(fā)角，啟動時電機端電壓隨晶閘管的導(dǎo)通角從零逐漸上升，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓，電機轉(zhuǎn)速逐漸增大，直至達(dá)到滿足啟動轉(zhuǎn)矩的要求而結(jié)束啟動過程；軟起動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能） ，直到晶閘管全導(dǎo)通，電機在額定電壓下工作；此時旁路接觸器接通（避免電機在運行中對電網(wǎng)形成諧波污染，延長晶閘管壽命） ，電機進(jìn)入穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)；停車時先切斷旁路接觸器，然后由軟啟動器內(nèi)晶閘管導(dǎo)通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機轉(zhuǎn)速由大逐漸減小到零，停車過程完成。



 

軟啟動與其他降壓啟動性能比較

軟啟動的起停方式

        軟啟動通常利用其特性，采用如下四種起停方式：

　　1. 電壓斜坡軟啟動：啟動電機時，軟啟動器的電壓快速升至 U1，然后在設(shè)定時間 t 內(nèi)逐漸上升，電機隨著電壓上升不斷加速，達(dá)到額定電壓和額定轉(zhuǎn)速時，啟動過程完成。

　　2. 限流啟動：啟動電機時，軟啟動器的輸出電壓迅速增加，直到輸出電流達(dá)到限定值，保持輸出電流不大于該值，電壓逐步升高，使電動機加速，當(dāng)達(dá)到額定電壓、額定轉(zhuǎn)速時，輸出電流迅速下降至額定電流，啟動過程完成。該方式用于某些需快速啟動的負(fù)載電機。

　　3. 斜坡限流啟動：啟動電機時，輸出電壓在設(shè)定時間內(nèi)平穩(wěn)上升，同時輸出電流以一定的速率增加，當(dāng)啟動電流增至限定值 Im 時，保持電流恒定，直至啟動完成。該方式適用于泵類及風(fēng)機類負(fù)載電機。

　   4. 軟停車：在該方式下停止電機時，電機的輸出電壓由額定電壓在設(shè)定的軟停時間內(nèi)逐步降低至零，停車過程完成；常用于水泵負(fù)載，它成功地解決了傳統(tǒng)停車過程中的“水錘”現(xiàn)象（即瞬間停機引起流體原來狀態(tài)的劇烈變化，造成流體對管道的沖擊） 。
 

軟啟動的應(yīng)用

       按電機的負(fù)載和速度變化分類，軟啟動常用于：
 

　　負(fù)載變化較大且不允許速度變化的設(shè)備：如港口皮帶輸送機、煤礦皮帶輸送機、 水泥皮帶傳送設(shè)備、電動扶梯、不帶變頻器的升降電梯、軋鋼設(shè)備、各類工業(yè)輸送機械等
 

　　變負(fù)載設(shè)備：如中央空調(diào)主機、六角機床、碾磨機、研磨機、成形機、沖床、拋光機、懸垂機、壓機、切削機、壓縮機、油井抽油機、電動衣車、食品攪拌機、塑膠開煉機/密煉機、注塑機、鍛機、板機混凝土成型機、橡膠成型機、化工工業(yè)設(shè)備、農(nóng)用設(shè)備、紡織機械、造紙設(shè)備、工業(yè)機械、食品及其它重工業(yè)機械。

　　利用軟啟動特性設(shè)備簡介如下：

　　空氣壓縮機－大容量電動機輕載時進(jìn)入節(jié)能運行狀態(tài)；當(dāng)輸入電源電壓不平衡時，可以自動調(diào)節(jié)使相電流平衡，減少電動機發(fā)熱和延長壽命。

　　離心泵－利用泵控制功能，減少啟動和停止時液流沖擊所產(chǎn)生地系統(tǒng)喘振現(xiàn)象，節(jié)省系統(tǒng)維修費用。

　　橋式起重機－利用雙斜坡起動  ，實現(xiàn)加速過程最有效控制，提高生產(chǎn)率并減少產(chǎn)品的損壞。

　　皮帶運輸機和自動傳輸線－利用軟啟動和預(yù)置低速運行，實現(xiàn)平滑起動，避免產(chǎn)品移位和液體溢出。

　　通風(fēng)機－利用軟啟動取代舊的機電啟動器，減少皮帶磨損和機械沖擊，節(jié)省維修費用。

　　粉碎機械－利用堵轉(zhuǎn)和失速保護(hù)，避免機械故障或阻塞造成電動機過熱而燒毀。

　　切碎機－利用軟啟動取代自耦降壓起動，有助于減少對電網(wǎng)的沖擊和節(jié)約能源。

　　攪拌機－利用雙斜坡起動和預(yù)置提速運行，避免機械故障，節(jié)約能源，不需要變頻器驅(qū)動。
 

軟啟動的發(fā)展趨勢

　 
      電動機軟起動技術(shù)在不斷發(fā)展，隨著電力電子器件和技術(shù)的發(fā)展，電動機的軟起動有幾個值得重視的分支：磁控軟起動、晶閘管軟起動(SCR)、液阻軟起動；其中以晶閘管（SCR）軟起動應(yīng)用最為廣泛。晶閘管軟啟動器自 20 世紀(jì)80 年代由國外進(jìn)入國內(nèi)后，隨著該產(chǎn)品國產(chǎn)化率提高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，現(xiàn)逐步進(jìn)入全面應(yīng)用階段。目前國內(nèi)廠商著手中高壓電動機軟啟動器研制、開發(fā)、推廣。

　　為便于控制，軟啟動器和開關(guān)及控制電路可以設(shè)計一個完整的電機控制中心以實現(xiàn)對電機的綜合控制及故障記錄報警，可實現(xiàn)控制集成化；軟啟動器與可編程序控制器（PLC）組合后，使控制系統(tǒng)的設(shè)計更為方便靈活及可靠，可實現(xiàn)控制的數(shù)字化；與計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合可實現(xiàn)控制的智能化和網(wǎng)絡(luò)化。