軟啟動(dòng)器主回路采用晶閘管，通過逐步改變晶閘管的導(dǎo)通角來抬升電壓，完成啟動(dòng)過程，這是軟啟動(dòng)器的基本原理。在低壓軟啟動(dòng)器市場(chǎng)，產(chǎn)品繁多，但是高壓軟啟動(dòng)器產(chǎn)品還是比較少。

高壓軟啟動(dòng)器與低壓軟啟動(dòng)器基本原理一樣，但是高壓軟啟動(dòng)器與低壓軟啟動(dòng)器相比，有些地方存在著其特殊性：



 

1、高壓軟啟動(dòng)器在高壓環(huán)境下工作，各種電氣元器件的絕緣性能一定要好，電子芯片的抗干擾能力要強(qiáng)。高壓軟起動(dòng)器組成電氣柜時(shí)，電氣元器件的布局以及與高壓軟啟動(dòng)器與其它電氣設(shè)備的連接也是非常重要的。

2、高壓軟啟動(dòng)器必須有一個(gè)高性能的控制核心，能對(duì)信號(hào)進(jìn)行及時(shí)和快速地處理。因此這個(gè)控制核心一般采用高性能的DSP芯片，而不是低壓軟啟動(dòng)器的普通單片機(jī)芯。低壓軟啟動(dòng)器主回路由三組反并聯(lián)的晶閘管組成。而在高壓軟啟動(dòng)器中，由于單只高壓晶閘管的耐壓能力不夠，所以必須由多個(gè)高壓晶閘管串聯(lián)進(jìn)行分壓。但是每個(gè)晶閘管的性能參數(shù)沒有完全一致。晶閘管參數(shù)的不一致，會(huì)導(dǎo)致晶閘管開通時(shí)間不一致，從而導(dǎo)致晶閘管的損壞。因此在晶閘管的選配上，必須保證每一相的晶閘管參數(shù)盡可能地一致，并且每一相晶閘管的RC濾波電路的元件參數(shù)盡可能一致。

 

3、高壓軟起動(dòng)器的工作環(huán)境容易受到各種電磁干擾，因此觸發(fā)信號(hào)的傳遞必須安全可靠。高壓軟起動(dòng)器中，傳遞觸發(fā)信號(hào)，一般采用光纖傳輸，能有效地避免各種電磁干擾。通過光纖傳遞信號(hào)，也有兩種方式：一種多光纖方式，一種單光纖方式。多光纖方式即每塊觸發(fā)板有一路光纖;單光纖方式即每一相只有一路光纖，信號(hào)傳遞到一塊主觸發(fā)板，再由主觸發(fā)板傳遞到同一相的其他觸發(fā)板。由于各路光纖光電傳輸過程中損耗不盡一致，因此從觸發(fā)一致性上看，單光纖的方式比多光纖可靠。

4、高壓軟啟動(dòng)器對(duì)信號(hào)的檢測(cè)比低壓軟啟動(dòng)器要求更高。高壓軟起動(dòng)器所在的環(huán)境存在著大量的電磁干擾，并且高壓軟啟動(dòng)器所用的真空接觸器和真空斷路器在其分?jǐn)嗪烷]合過程中會(huì)產(chǎn)生大量的電磁干擾。所以對(duì)檢測(cè)到的信號(hào)不僅要進(jìn)行硬件濾波，也要進(jìn)行軟件濾波，去掉干擾信號(hào)。

5、軟啟動(dòng)器在完成啟動(dòng)過程后，要切換到旁路運(yùn)行狀態(tài)，如何平滑地切換到運(yùn)行狀態(tài)，這也是軟啟動(dòng)器的一個(gè)難點(diǎn)，如何選準(zhǔn)旁路點(diǎn)非常重要。旁路點(diǎn)早了，電流沖擊非常大，即使在低壓條件下，也會(huì)造成三相電源中斷路器跳閘，甚至?xí)p壞斷路器。高壓條件下危害更大。旁路點(diǎn)遲了，電機(jī)抖動(dòng)得厲害，影響負(fù)載正常工作。因此，旁路信號(hào)的硬件檢測(cè)電路必須非常精確，并且程序處理也要恰到好處。

 

原則上，籠型異步電動(dòng)機(jī)凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場(chǎng)合都可適用。

目前的應(yīng)用范圍是交流380V（也可660V/1140V），電機(jī)功率從幾千瓦到800kW。  

軟起動(dòng)器特別適用于各種泵類負(fù)載或風(fēng)機(jī)類負(fù)載，需要軟起動(dòng)與軟停車的場(chǎng)合。 

同樣對(duì)于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于重載場(chǎng)合，應(yīng)用軟起動(dòng)器（不帶旁路接觸器）則具有輕載節(jié)能的效果。

電機(jī)軟啟動(dòng)器一般以大功率雙向晶閘管構(gòu)成三相交流調(diào)壓電路，以微處理器及信號(hào)采集、保護(hù)環(huán)節(jié)構(gòu)成控制器，通過控制晶閘管的觸發(fā)角，調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無觸點(diǎn)降壓軟啟動(dòng)、軟停車和空載、輕載的節(jié)能及保護(hù)功能。為此，通過對(duì)軟啟動(dòng)方式與傳統(tǒng)的啟動(dòng)方式進(jìn)行比較，來分析軟啟動(dòng)器的特性。

軟啟動(dòng)和一般降壓?jiǎn)?dòng)的區(qū)別。

 

在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，降低加到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓可以減小電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。一般降壓?jiǎn)?dòng)是指電動(dòng)機(jī)在啟動(dòng)過程中加在電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓變化是瞬間突變的，主要有“Y—△”降壓?jiǎn)?dòng)和自藕變壓器降壓?jiǎn)?dòng)等;而軟啟動(dòng)是使用調(diào)壓裝置在規(guī)定的啟動(dòng)時(shí)間內(nèi)，自動(dòng)地將啟動(dòng)電壓連續(xù)、平滑地上升，直到達(dá)到額定電壓。

若采用一般降壓?jiǎn)?dòng)，則啟動(dòng)過程是跳躍的、不平滑的，所以又叫作硬啟動(dòng)，對(duì)生產(chǎn)工藝要求穩(wěn)啟動(dòng)的場(chǎng)合不宜采用。而軟啟動(dòng)從初始電壓開始電壓連續(xù)平穩(wěn)地增大，在啟動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是平滑的而不是跳躍的，啟動(dòng)過程是平穩(wěn)的，所以叫軟啟動(dòng)。

軟啟動(dòng)器工作原理是當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，由電子電路控制晶閘管的導(dǎo)通角使電機(jī)的端電壓以設(shè)定的速度逐漸升高，一直升到全電壓，使電機(jī)實(shí)現(xiàn)無沖擊啟動(dòng)到控制電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)的過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成并達(dá)到額定電壓時(shí)，使三相旁路接觸器閉合，電動(dòng)機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行。

如果是輕載，則在正常運(yùn)行時(shí)，也保持所需的較低端電壓，使電機(jī)的功率因數(shù)升高，效率增大。在電機(jī)停機(jī)時(shí)，也通過控制晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)端電壓慢慢降低至0，從而實(shí)現(xiàn)軟停機(jī)。

 

軟啟動(dòng)的特性

(1) 啟動(dòng)電流以一定的斜率上升至設(shè)定值，對(duì)電網(wǎng)無沖擊。

(2) 啟動(dòng)過程中引入電流負(fù)反饋，啟動(dòng)電流上升至設(shè)定值后，使電機(jī)啟動(dòng)平穩(wěn)。

(3) 不受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響。由于軟啟動(dòng)以電流為設(shè)定值，電網(wǎng)電壓上下波動(dòng)時(shí)，通過增減晶閘管的導(dǎo)通角，調(diào)節(jié)電機(jī)的端電壓，仍可維持啟動(dòng)電流恒值，保證電機(jī)正常啟動(dòng)。

(4) 針對(duì)不同負(fù)載對(duì)電機(jī)的要求，可以無級(jí)調(diào)整啟動(dòng)電流設(shè)定值，改變電機(jī)啟動(dòng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)最佳啟動(dòng)時(shí)間控制。

電機(jī)各種啟動(dòng)方式的對(duì)比。

因異步電動(dòng)機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維修方便、運(yùn)行效率較高及工作特性好等優(yōu)點(diǎn)，在電力拖動(dòng)平臺(tái)上廣泛使用。但是，它有啟動(dòng)電流大的缺點(diǎn)(一般啟動(dòng)電流為額定電流的4～7 倍，部分國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流經(jīng)過實(shí)際測(cè)量高達(dá)額定電流的8～12 倍)。過大的啟動(dòng)電流對(duì)電動(dòng)機(jī)本身和電網(wǎng)以及其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行會(huì)造成不利影響，會(huì)在電動(dòng)機(jī)軸上產(chǎn)生瞬時(shí)的過大轉(zhuǎn)矩(可達(dá)電機(jī)滿載轉(zhuǎn)矩的1.6～2.0 倍)，扭曲電機(jī)軸、破壞鍵槽、損壞和軸聯(lián)接的其他設(shè)備，使電機(jī)發(fā)熱影響其壽命，供電線路電壓損失增大，可能使并聯(lián)于同一供電線路上的其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行遭到破壞。

國(guó)家有關(guān)部門早有明確規(guī)定，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)電網(wǎng)電壓降不能超過15%。對(duì)于容量較大的電動(dòng)機(jī)，應(yīng)采取措施降低電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流。通常異步電動(dòng)機(jī)總是在全電壓下運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)從空載到滿載，磁場(chǎng)幾乎不變。因此，磁化電流在所有負(fù)載下近似地相同。

通過比較異步電動(dòng)機(jī)的各種啟動(dòng)方式：當(dāng)電機(jī)全壓?jiǎn)?dòng)時(shí)，對(duì)電網(wǎng)的沖擊最大，沖擊時(shí)間也最長(zhǎng);而通常使用的降壓?jiǎn)?dòng)也就是硬啟動(dòng)，對(duì)電網(wǎng)的沖擊雖比較小，但是由于涉及到一個(gè)線圈電壓切換過程，所以出現(xiàn)二次沖擊的不利環(huán)節(jié);軟啟動(dòng)由于在啟動(dòng)前設(shè)定了一個(gè)不對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生影響的啟動(dòng)電流，電流是緩慢增大至設(shè)定電流，故無沖擊電流，對(duì)電網(wǎng)的影響最小，并且能消除啟動(dòng)力矩的沖擊。

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)系逐漸上上升，直至起動(dòng)結(jié)束，賦予電機(jī)全電壓，即為軟起動(dòng)。根據(jù)不同行業(yè)的需求不同，對(duì)軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)方式也有不同的要求，一般有以下幾種方式：

1、斜坡升壓軟起動(dòng)

這種起動(dòng)方式最簡(jiǎn)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(duì)電網(wǎng)影響較大，實(shí)際很少應(yīng)用。

2、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。

3、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，直至起動(dòng)完畢。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)。

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(chǎng)合。

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，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(cè)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。

6、限流起動(dòng)

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)定值的軟起動(dòng)方式。輸出電壓從零開始迅速增長(zhǎng)，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。