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），會導致較大的沖擊電流和峰值轉矩，不利于機械裝置的良好運轉。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矩。


 

軟啟動的特性

       異步電機啟動性能主要有兩個指標， 啟動電流倍數(shù)和啟動轉矩倍數(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， 啟動轉矩不可調(diào)并有二次沖擊電流， 對負載有沖擊轉矩。 軟啟動可以有效地降低電動機的啟動電流， 其啟動電流僅為標準電機硬啟動電流的 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，電機轉速逐漸增大，直至達到滿足啟動轉矩的要求而結束啟動過程；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)晶閘管導通角由大逐漸減小，使三相供電電壓逐漸減小，電機轉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，然后在設定時間 t 內(nèi)逐漸上升，電機隨著電壓上升不斷加速，達到額定電壓和額定轉速時，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，當達到額定電壓、額定轉速時，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載電機。

　　3. 斜坡限流啟動：啟動電機時，輸出電壓在設定時間內(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機類負載電機。

　   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） 。
 

軟啟動的應用

       按電機的負載和速度變化分類，軟啟動常用于：
 

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

　　變負載設備：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)設備、農(nóng)用設備、紡織機械、造紙設備、工業(yè)機械、食品及其它重工業(yè)機械。

　　利用軟啟動特性設備簡介如下：

　　空氣壓縮機－大容量電動機輕載時進入節(jié)能運行狀態(tài)；當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－利用堵轉和失速保護，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置提速運行，避免機械故障，節(jié)約能源，不需要變頻器驅動。
 

軟啟動的發(fā)展趨勢

　 
      電動機軟起動技術在不斷發(fā)展，隨著電力電子器件和技術的發(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）軟起動應用最為廣泛。晶閘管軟啟動器自 20 世紀80 年代由國外進入國內(nèi)后，隨著該產(chǎn)品國產(chǎn)化率提高、產(chǎn)品質量穩(wěn)定，現(xiàn)逐步進入全面應用階段。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，軟啟動器和開關及控制電路可以設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)絡技術相結合可實現(xiàn)控制的智能化和網(wǎng)絡化。