工作原理
软起动器控制是将电力电子，与自动控制技术相结合的设备，主电路与控制电路的相互关系如图1所示，主电路用三组反向并联晶闸管串接于供电电源与被控电动机之间。设备起动时，由电子控制电路控制晶闸管的导通角，使加在电动机端的电压由低到高逐渐升高，电动机转速随之逐渐升高，直至达到额定转速，实现电动机的软起动。设备停机时，则控制晶闸管的导通角，使电动机的端电压由全电压逐渐下降至零，实现软停车。
图1 软起动器的主电路 3、软起动的优点 异步电动机在直接起动时，施加额定电压，起动电流将达到5~7Ie，这样大的电流将会给供电系统造成很大冲击，所以，除了小容量电机外，一般都采取不同起动方式以降低电动机的起动电流，传统的方式有Y-△起动、串电抗器起动、自耦变压器起动、延边三角形起动等。传统的方式，在电动机起动的过程中，都有一个线圈电压切换的过程，因而对电网存在“二次冲击”，软起动设备控制则不存在该现象。常用起动方式电流曲线如图2所示。 图2 常用起动方式电流曲线 4、软起动的类型 (1)不限流软起动特性曲线见图3，起动时，使起动电流以一定斜率不断上升，直至起动完毕，期间对起动电流不加任何限制，应场合：重载起动。 (2) 小斜率软起动起动特性曲线见图3。这种起动的特点是电流上升速率缓慢di/dt变化率小。适应场合：对电机转矩，速度变化敏感的场合。例如：小张力绕线机构。 (3)阶跃恒流起动见图4。起动一开始在极短的时间里，使晶闸管接近于全导通，然后恢复至极小导通角，进行正常的恒流软起动，适应场合：起动时静摩擦力矩较大的场合。 (4)恒流软起动特性曲线见图2中软起动曲线。起动时，电流以一定的斜率上升至设定值，其后维持恒定。直至起动结束，适应场合：绝大多数应用场合。 图3 小斜率软起动 图4 阶跃恒流起动 5、停车 停机时，控制晶闸管导通角以一定的斜率减小，使电机端电压逐渐下降至零，减缓了电机停车时对机械负载的冲击，下降斜率无级可调特性曲线见图5，还可根据需要引入电流负反馈。目前比较常见的软停车时间范围在0—60S。 6、软起动器的应用 (1)将断路器，软起动器，旁路接触器和控制电路组成电动机控制中心(MCC)，这是目前最流行的，推广最多的做法原理见图6。其特点：在起动和停车阶段，晶闸管投入工作，实现软起动，停车，起动结束，旁路接触器合闸，将晶闸管短接，电机接受全电压，投入正常运行，此种组合的优点是，运行期间，电机直接与电网相连，无谐波；旁路接触器还可以作为一种备用手段，紧急关头或晶闸管故障时，使电机投入直接起动，增加了运行的可靠性，应用场合；绝大多数工况适用。 图5 软起动和软停方式特性 图6 MCC原理图 (2)软停车，在泵类负载系统中，例如，高扬程水泵，大型泵站，污水泵站，电动机直接停车时，在有压管路中，由于流体的运动速度发生急剧变化，引起动量急剧变化，管路中出现水击现象，对管道、阀门与泵形成很大的冲击，此即“水锤”效应，严重时，会对大楼产生很大的震撼与巨响，甚至造成管道与阀门的损坏。 采用软停车，停车时软起动器由大到小逐渐减小晶闸管的导通角，使被控电机的端电压缓缓下降，电机转速有一个逐渐降低的过程，这样就避免了管路里流体动量的急剧变化，抑制了“水锤”效应。 (3)正反转无触点电子开关。软起动器串接于供电电源与被控电机之间，当晶闸管全导通时，电机得到全电压，晶闸管关断时，电机被切断电源，其作用类似于一个无触点电于开关。如果再增加二组反并联晶闸管，组成如图7的电路，当A1、B1、C2三组晶闸管投入运行时，三相电源L1、L2、 L3与电机的U、V、W端相连，电机顺时针旋转，那么当A2、B1、C1三组晶闸管投入运行时，由于电机输入反相序电源而逆时针旋转，交替的使上述二套晶闸管配置投入运行，即可实现被控电机的正反转运行，由于不使用接触器切换电源，故设备可靠性很高。应用场合：需要频繁正反转的金属型材轧制机构。 图7 正反转无触点电开关 (4)软起动器与PC结合组成复合功能。以一台PC程控器与两台或多台软起动器组合，可完成一用—备或两用一备，甚至多用多备的方案，与PC结合，可同时实现软起动、软停车，一用一备，与中央控制室组成遥控监视系统。 在许多大型排水系统中，平时排水量不大，仅要求少量排水泵投入运行，有时则要求根据水位，逐级增加投入的水泵，直至全部水泵投入运行；反之，则要求逐级减少运行的水泵数量。 其结合的方案有二种： 其一如图8。该方案采用一台PC控制一台软起动器，软起动器始终与一台电机相连。当需要时，PC控制首先起动电机M1，起动结束，合上旁路接触器KMl0，使电机直接与电网相连，然后通过接触器KMl1，使软起动器与该电机分离，与下一电机相连，由PC控制起动下一台电机M2。此方法可以根据上下水位逐一起动各台电机，停机时，除与软起动器相连的电机可以实现软停车外，其余电机都是直接停车。 图8 软起动器与程控器联合控制多台电机 图9 软起动与程控器联合控制 该方案优点：—次投资省，控制柜结构紧凑。缺点：一旦软起动器故障，会影响到全部电机的起动与运行。 其二如图 9。该方案每一台电机均配一台软起动器，由 PLC程控器根据水位或其他控制量依次逐一起动各台电机，直至全部投入运行；反之，则逐一关闭各台电机。 该方案优点：可靠性比前一方案高，即使有一台软起动器故障，也不会影响其他电机的运行，如果PC程控器发生故障，不能进入自控状态，那么采用柜前手动操作的方式，照样可使各台电机投入工作。 7。与变频控制器的比较 软起动器与变频控制器均使用晶闸管模块作为执行器件。成本上 变频器要比软起动器高，变频器由于可以无级调速，目前在需要调速的场合已取代了原先直流电机占据的位置，例如，目前大力推广的生活住宅恒压供水系统，广泛使用变频器。 但是在某些工况下变频器也有弱点。目前的变频器，无论是交—直—交还是交—交变频，在工作过程中，始终产生谐波，为了减轻对电网的污染，必须增加滤波措施。其次，变频器的输出，与电网电源已经不是同相同序的关系，因此在诸如图10的方案中，不能在变频器尚未与电机分离前，先合上旁路接触器，必须先将变频器与电机断开，再合上旁路接触器，否则，会烧毁变频器的执行器件，这样，电机短时间内会经历—个全电压—断电—全电压的再起动过程，对转速稳定性要求较高的场合，显然不能使用这样的方案。 软起动器的成本比变频器低，它仅在起动与停车时投入运行，起动结束，合上旁路接触器，电机直接接受电网电压，因而运行期间不存在谐波的问题，其次，起动结束，晶闸管全导通，相当于一个电子开关合闸，导通电阻极小，两端的压降在1一2V之间，因而并联的接触器由于同相同序，合闸没有问题，电机不存在瞬间断电的问题。另外，如果遇到负载过重，需强行起动，而原设定电流不够大时，通过提前使旁路接触器合闸，让电机得到全电压，可以确保顺利起动。 可以看到变频器、软起动器各有自己的忧缺点，在需要凋速的场合，宜优先考虑变频器，而且其节能效果显著，在对调速无要求或要求不高的场合，可以考虑用软起启器。 | 
