什么样的电动机可以直接起动？如你所知，我们大多数常用的电动机容量都比较小，而且也是直接起动的。从某种意义上讲，如果忽略直接起动对电动机和负载的影响，只要电网容量足够大，任何电动机都可以直接起动。实际上，我们的变压器容量是有限的，电网容量也是有限的。因此，小容量电动机可以直接起动，而大容量电动机不能直接起动。它需要一些特殊的设备才能正常启动。电动机容量的大小不是绝对的，它相当于功率容量的比较。

为什么马达需要软起动？由于大容量电动机直接起动对电力系统的影响不容忽视，很多时候已经达到了无法承受的极限。因为我们的电网容量不是无限的，所以有一定的阻抗。电动机直接起动时，起动电流为额定电流的5-8倍。这种电流会在电网阻抗上产生电压降，从而降低电网的供电电压，在一定程度上影响电网其他设备的正常运行。提高电网容量是解决这一问题的途径。我们知道增加电网容量并非易事。不仅要提高变压器的容量，还要提高线路的容量，这就导致投资成本的大幅增加，往往使决策层畏缩不前。电动机起动后，电动机实际运行电流下降，多余电网容量不能充分利用。同时，由于主变压器容量的增加，其空载损耗也大大增加，降低了变压器的运行效率，经济性很差。因此，在改造工程中，如果需要扩大单个电动机的容量，而原设计的电网容量不能满足电动机直接起动的需要，就必须改变直接起动的起动方式，采用软起动。软起动是通过增加附加起动装置来减少电动机起动时对自身和电网的影响。电动机从零速到额定转速的起动过程比较稳定。这个过程叫做电动机软起动，这个附加装置叫做电动机软起动。软启动相对于直接启动。让我们来看看电动机直接起动时起动电流和起动转矩对设备的危害：普通异步电动机的直接起动电流可以达到额定电流的5-8倍，起动转矩可以达到额定转矩的1.25倍。在电网和工艺条件允许的情况下，可以直接起动（电动机起动时允许电压降为10%UN），但起动电流过大也会对电动机造成损坏。电动机直接起动时起动电流大，使线圈发热量是电动机正常运行时的36-49倍。温升过高、蓄热量过大、温度梯度过大、电磁力过大，产生了很大的破坏力，缩短了定子线圈和转子的使用寿命。因此，软起动器也应用于电动机保护。

根据电动机的额定电压等级，电动机起动装置可分为低压软起动装置和高压软起动装置，即常用的400V软起动装置和6kV、10kV软起动装置。根据电动机的工作频率是否恒定，起动装置可分为定频降压起动和变频起动。降压起动是由有限电流串联装置实现的一种电动机起动方式。降压起动，归根结底是为了限制电流。由于其设备成本低，是目前最流行和最重要的电动机起动方式。降压起动可分为两种：降压起动和无级降压起动。前者的调节分为两个等级，后者的调节是连续的。虽然降压起动限制了起动电流，但也牺牲了起动转矩，降低了起动转矩。传统的降压起动方式一般分为星角起动、串联电阻起动、串联电抗器起动等几个等级。随着大功率电力电子器件的发展和进步，许多传统的方法逐渐被淘汰。变频起动是所有软起动器中唯一能在额定电流范围内保持恒定转矩输出的起动装置，是最佳的起动装置。其他降压起动装置通过牺牲起动转矩来限制起动电流。由于大容量电力电子元件用于变频起动，价格相对昂贵。在过去的几年中，价格昂贵，这限制了它的应用。近年来，由于科学技术的飞速发展，电力电子器件的价格也大大降低。这种变频起动装置已应用于越来越多的场合。目前国内广泛使用的软起动装置可以连续调节，主要有以下四种：

     ① 以开关变压器为限流器件的开关变压器软起动； ② 以磁饱和电抗器为限流器件的磁控软起动； ③ 以电解液限流的液阻软起动（水电阻）和热变电阻软起动； ④ 以晶闸管（SCR）为限流器件的晶闸管软起动。 以上几种软起动器可以起动异步电机，也可起动同步电机，当起动同步电机时，先按异步方式起动，当电动机的转速达到亚同步转速时加励磁，把电机拉入同步运行。 四、电机降压起动的特点 电动机的起动电流一定大于其额定电流。电动机降压起动的电流是一般是电机额定电流的2～4倍，由于起动转矩与电流平方成正比，电流太小启动转矩就会太小，无法克服负载转矩。这个大电流在引起电网压降方面虽然比直接起动好，但对电网还是有冲击的。如果只考虑大幅度降低起动电流，降压起动仅适合于空载或轻载的电动机起动。对于重负载的电动机的起动，该方式没有任何优越性。 五、高压电动机软起动系统的组成 高压电动机软起动单线图 六、电机软起动方式 电动机的软起动，是指运用串接于电源与被控电动机之间的软启动器（软起动器），控制其内部晶闸管的导通角，使电机的输入电压从零以预设的函数曲线逐渐上升，直至起动结束后赋予电机全电压的过程，在软启动（软起动）过程中，电机的起动转矩逐渐增加，转速也逐渐增加，直到起动完成。软起动一般有下面几种起动方式。 a、斜坡恒流软启动（软起动）： 这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定（t1至t2阶段），直至起动完毕。起动的过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机的负载情况和起动特性调整设定（上升时间）。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。这种方式能够从源头上限制直接起动带来的对电网和负载的冲击，是高压电动机降压软起动常常采用的一种方式。 b、斜坡升压软启动（软起动）： 这种起动方式最简单，是以斜坡电压值为基准的电压闭环软起动，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，目前已经很少应用。这种电动机起动方式能够使冲击更加平缓，能够控制起动时间，但是起动电流的恒定性较差。 c、阶跃起动 阶跃起动指开机后即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值。通过调节起动电流的设定值，能够达到快速起动的效果。 使用这种起动方式时，软起动器提供一个附加的起动脉冲转矩，以克服负载的静摩撩阻力，脉冲时间用户可以进行设定，0到2秒。 d、全压起动 在全压起动方式下，软起动器相当于固态接触器。电机受到全额的冲击电流和达到堵转转矩。 e、脉冲冲击起动： 在起动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，进入恒流起动。 这种起动方法，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合，在一般负载中很少应用。 七、软停止 电机停机时，传统的控制方式都是通过开关瞬间分闸或者接触器释放完成的。但有许多应用场合，不允许电机瞬间断电停机。例如：高层建筑的水泵系统，电动机瞬间停机，会产生巨大的“水锤”效应，使管道、水泵和阀门遭到损坏。为减少和防止“水锤”效应，需要电机逐渐停机，即软停车，采用软起动器就能满足这一要求。在软停止过程中继续向电机输送动力，减缓电机转速和流体流速的急剧下降。软起动装置实现软停止的机理是逐步减小加在定子回路中的电压，使电机的转速逐步下降。在泵站中，应用软停车技术避免了泵站的“拍门”损坏，减少维修费用和维修工作量。 软起动器中的软停车功能是这样完成的：晶闸管在得到停机指令后，从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间过渡到全关闭的过程，最后完成停车。停车的时间根据实际需要可在0-120s调整。 八、各种降压软起动的工作原理之比较 1、自耦减压起动 利用自耦变压器的多抽头进行降压，既能适应不同负载起动的需要，又能得到更大的起动转矩，是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。 它的最大优点是起动转矩较大，当其绕组抽头在80%处时，起动转矩可达直接起动时的64%。并且可以通过抽头调节起动转矩。至今仍被广泛应用。 2、Y-Δ 起动 对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。 采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。如果直接起动时的起动电流以6—7Ie 计，则在星三角起动时，起动电流才2—2.3 倍。这就是说采用星三角起动时，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。 适用于无载或者轻载起动的场合。并且同任何别的减压起动器相比较，由于其结构最简单，价格也最便宜。星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。 3、水电阻与热变电阻软启动 水电阻式软起动：水电阻软起动是在电机的定子或转子回路中串入液体电阻的起动方式。当电机起动过程中，装置通过改变极板的距离，相应的改变极板间液体电阻，从而调节了电机的电压。其优点有： a、价格便宜。由于没有采用现代功率电子器件，而采用机械调节极板距离的方式，技术含量低，所以售价相对较低。 b、可以用于绕线电机。由于水电阻可串入绕线电机的转子回路，可以重载起动。 但水电阻的缺点也是显而易见的： a、体积大。由于无法利用功率电子器件的开关控制特性，只能把电机起动时的电压降在水电阻的溶液中。如果起动一千千瓦的电动机，则起动过程中水电阻消耗的平均功率可达几百千瓦，如此大的功率最终转化为热量，需要很大体积的溶液箱承受此功率，占用了很大的空间。 b、安全性差。由于水电阻靠液体来为电机定子三相降压，绝缘困难处理不好可能引起火灾、高压接地等事故。 C、水电阻还有寿命低、环境适应性差的缺点。由于存在需要机械调节的移动极板，降低了装置的可靠性。同时环境温度对其起动性能有很大影响，比如温度低于溶液的冰点致使溶液结冰，使装置无法使用等。 d、无法频繁起动、不适合一拖多。初次起动后，如果要再次起动，就需等溶液温度降低，需要等待很长时间，否则溶液有可能因温度过高而大量汽化。同理如果系统设计成一拖多工作方式，如果水电阻功率按单台设计，电机就不可能依次起动，必须等待。如果水电阻功率按多台累加设计，则大大的増加了系统的成本和体积，价格上已无太大优势了。 e、维护成本较高，水电阻式存在水的蒸发问题、污染问题等，如果换水时间掌握不好可能会出现更大的问题。 热变电阻与水电阻都属于液体电阻，不同点是取消了移动极板，靠溶液的温度电阻特性限制电机的电流。液体电阻的一切缺点它都有，只是他没有移动极板，提高了机械方面的可靠性，但溶液电阻的变化是有限的，而且受温度的影响很大，起动的成功率大大降低了，而且此特点使他完全不受控，只能听天由命。 2. 开关变压器方式的软启动 把变压器的原边串入电机定子回路，通过控制可控硅短接变压器副边，来改变原边电流，从而控制电机的起动过程。此种方式软起动是通过变压器的降压原理，避免了可控硅的直接串联中的均压问题，从而回避了技术难点。 但此种方式也有一定的缺点：即虽然通过变压器把可控硅上的电压降低了n倍，但根据变压器原理，可控硅上承载的电流就要增加n倍，在容量稍大的电机上，就需要并联可控硅，可见此种方式并没有减小可控硅容量（承载电压＊电流），而且多了一只开关变压器。 3、磁控软起动 此种方式是通过磁放大原理，在饱和电抗器的控制线圈中加入较小的控制电流，使电抗器的饱和程度有所改变，从而改变串入电抗器的电机的起动电流。此种方式运用了磁放大原理，从而达到以较小的功率控制较大功率的目的。此种方式的优点：电感的体积和成本比变压器有所降低。 缺点： a、响应慢，由于串入定子回路中的电感具有电流的滯后性，在控制系统发出控制指令到电感达到指令的设置要求大约需要1秒钟以上。 b、功率因数低，由于电机起动时功率因数本来就不高，定子中串入电感更加降低了功率因数，起动电流的利用律不高。 c、噪声大，起动时噪声明显。 4. 可控硅串入方式软启动 这是国外中高压领域广泛应用的起动方式，是国际上的主流起动方式。它是应用了可控硅串联技术，通过光纤传输控制信号，控制可控硅串的同时导通和关断，从而控制电机的起动过程。 可控硅方式软起动有诸多优点： a、体积小，重量轻。 b、控制迅速，响应快。 c、可频繁起动。 d、可靠性高，起动成功率有保证。 鉴于以上优点，可控硅方式软起动是除变频起动外，其它几种软起动中性能最优的起动方式。 九、软起动装置的特性 对于使用者来说，软起动的性能是非常重要的，那么常见的软启动装置一般都有哪些特性呢？ 

    A、起动特性 起动特性理所当然成为了软启动器最重要的一个特性。在电动机起动的过程中，对起动电流进行限制。限制了起动电流，减小了系统的电压降，但失去了充分利用允许的电压降低可以增加起动力矩的有利条件。 B、保护特性 软起动器对电动机的保护特性非常广泛，

    1、过流保护； 2、过热保护； 3、欠载保护； 4、过压保护； 5、欠压保护； 6、相序保护； 具有反相识别功能，当进线相序错误时，控制器自动报警跳闸，跳闸时间可自动设置。 7、缺相保护；电机发生缺相故障时自动跳闸。 8、三相不平衡保护； 9、起动次数保护； 10、堵转保护；电机在起动时发生堵转时，系统报警并自动跳闸。 11、晶闸管故障保护 当晶间管或触发脉冲出现故障时，系统报警并自动跳闸。 12、晶闸管过温保护

     C、机械特性 1、启动过程中引入电流负反馈，启动电流上升至设定值后，电机平稳启动。 2、起动电流以一定的斜率上升至设定值，极大地限制了对电网的冲击。 3、受电网电压波动的影响很小。由于软启动以电流为设定值，电网电压有一定波动时，通过改变晶闸管的导通角，调节电机的端电压，可维持启动电流恒值，保证电机正常启动。 4、针对不同负载对电机的要求，可以无级调整启动电流设定值，改变电机启动时间，实现最佳启动时间控制。

     1、软起动器的测试 为保证软起动器在现场安装以后能一次成功起动，产品在做出厂检验时是一定要做起动性能试验。一方面要做高压电动机的空载实验，也要做高压电动机的带载试验，这些试验一般根据工厂的实验能力，可以选做，也可以全做。推荐做高压全载试验，可以在设备达到用户现场之前模拟出起动时间，电流等各项起动参数，供客户在运行中参考。

     2、系统维护 软启动器的日常维护一定要由专业技术人员进行操作。要定期检查配电线端子是否松动，柜内元器件有否过热、变色、焦臭味等现象。 由于可控硅方式软起动的阀组只是在起动过程中工作的，电机起动完成后由旁路接触器完成旁路切换，阀组的散热量小，基本不需要通风，没有风扇等转动部件和防尘过滤网的清理工作，所以操作人员只管按起动和停止按纽就可以了，系统是免维护的。 定期清扫软起动器的灰尘，保证其能够正常散热，并防止晶闸管会因为温度过于高而损坏，同时这样也可以防止因为灰尘的堆积而引起的漏电以及短路的事故。清扫灰尘可用干燥的毛刷进行，也可用于皮老虎吹或者吸尘器吸。若有条件，可用0.6MPa左右的压缩空气吹除。

带点动的电动机正反转控制电路

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