异步电动机软起动方法综述

牛伟恒 谢 楠 李 鹏

(空军勤务学院航空四站系 江苏 徐州 221006)

异步电动机软起动方法综述

牛伟恒 谢 楠 李 鹏

(空军勤务学院航空四站系 江苏 徐州 221006)

本文对异步电动机的传统起动方法和软起动方法进行了分析总结，详细地分析起动方法的原理、特性及优缺点，指出磁控软起动器和基于限流变压器的软起动器在综合性能指标及成本方面优于其它的软起动方式，具有很好的发展前景。

异步电动机；软起动；方法

1 异步电动机的传统起动方法

1.1 直接起动

直接起动，也称全压起动，起动时通过一些直接起动设备，将全部电源电压直接加到异步电动机的定子绕组，使电动机在额定电压下起动。直接起动的起动线路是最简单的。但是这种起动方法对于需要频繁起动的电动机，过大的起动电流将造成电动机的发热，会影响电动机的寿命；同时，电动机绕组在电动力的作用下，会发生变形，可能引起短路，进而烧毁电动机；另外，过大的起动电流，会使线路压降增大，造成电网电压的显著下降，从而影响同一电网上其他设备的正常工作。

1.2 传统的降压起动

在工程应用中面广量大的普通鼠笼式异步电动机广泛采用了降压起动方法。传统的降压起动方法主要有定子回路串联电抗器、电阻减压起动和自耦变压器补偿起动，对低压电机还普遍采用Y-△降压起动，但这些方法在降低起动电流的同时也降低了起动转矩，且为有级降压起动，起动平滑性不好，仍存在机械冲击。

2 软起动

电动机软起动是通过采用降压、降补、变频及这些技术的集成等手段，实现电动机软起动，减少对电网的影响程度，使电网得以保护，安全高效。

目前，国内市场在低压产品领域(1.1kV以下)，晶闸管软起动器已取代传统起动装置和磁控式软起动器成为主流；而在中高压产品领域(3.3kV以上)，仍以传统起动方法(定子串电抗器、自耦变压器减压起动)为主，液变电阻软起动器、磁控软起动器、晶闸管串联的软起动器等也均有应用，且由晶闸管软起动器派生出了开关变压器式软起动器。

2.1 软起动的起动装置

2.2.1 高压变频器软起动装置

变频软起停是以变频器实现的交流电动机软起动和软停止。它仅仅在电动机起动或停止时投运,而在结束时退出。变频软起停相对于一切形式降压软起停的优点是在限流软起停过程中保持不小于电动机额定值的起动转矩。由于可以将电动机起动电流始终限制在额定值以下,所以对电网和电动机的冲击很小,电磁转矩大,起动时间短。

2.2.2 晶闸管串联的软起动器

采用晶闸管串联技术的高压异步电动机的软起动器。这种软起动方式对元器件参数的一致性要求比较高,元器件的筛选率比较低,而且筛选仪器的价格比较昂贵,另外使用一段时间后,元器件的参数发生变化,使元器件的均压性能降低,一旦元器件损坏,用户很难修复,另外价格也很高,所以现在应用还很少。

2.2.3 水电阻和液变电阻软起动器

水电阻是靠极板移动和大电流使水汽化(极板表面)形成的高电阻来控制电机的起动电流。液阻是一种由电解液形成的电阻,它导电的本质是离子导电,液阻是靠掺入杂质的多少、极板的大小及大电流使极板附近的水汽化产生的高电阻来控制起动电流,它的阻值正比于电极板距离和电解液电阻率,极板距离可实时控制,液阻的热容量大,成本低。水电阻式的软起动装置由于极板是移动的,不会产生上述问题,但水的汽化压力会使极板剧烈振动,使其寿命缩短,在大功率的情况下,这个问题将变得非常严重。

2.2.4 磁控软起动

磁控软起动是从定子串电抗器起动衍生出来的。串接电抗器起动的电抗值是固定的,在起动过程中电机电流会随着转速增高而减少,这使起动后劲不足,较易产生起动失败和器件损坏,起动结束时电抗器的短接还会引起二次电流冲击。磁控软起动装置的控制是微电子的,由一个CPU来完成运算、基准信号发生、综合保护、通讯等。它接收来自电流互感器的信号,通过运算,由PWM口输出触发脉冲,经过三相桥式晶闸管整流电路,改变直流励磁电流,从而改变铁芯电磁饱和度,实现电流闭环控制检索表明。

2.2.5 基于限流变压器的软起动器

基于限流变压器的软起动器的电路解决了晶闸管的耐压限制,晶闸管不是串在电机的定子回路中,而是用变压器来隔离高压和低压,变压器的高压绕组串在异步电动机的定子回路中,而低压绕组和晶闸管相连。低压绕组的晶闸管导通以前,变压器工作在空载状态,变压器的励磁阻抗很大,所以电网电压基本上都降在三相限流变压器原边绕组上,电机不能起动。起动时,通过控制系统控制晶闸管的触发角,可以连续改变低压绕组上的电压,进而改变高压绕组的电压而达到连续改变电机端电压的目的,这样可以实现电机的软起动。

2.3 几种软起动装置的比较

几种软起动装置的特性见表1。

表1 几种软起动装置的比较

由表1可见,限流变压器软起动器和磁控软起动器具有很高的性能价格比,其价格大大低于进口装置,而性能却不亚于进口装置,与水电阻和液变电阻装置相比,价格高得不多,性能却有很大提高。

3 结束语

本文详细分析了各种新型高压软起动器的优缺点,目前应用较多的主要是采用晶闸管串联技术的高压异步电动机的软起动，对此项技术的研究也最多。例如基于CAN总线技术、基于DSP技术、基于离散变频理论、基于模糊控制以及智能化的晶闸管串联软启动器等。但由于限流变压器软起动器和磁控软起动器较高的性价比优势,因而具有较大的发展前景。

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