摘要：論述了鼠籠型三相異步電動機的幾種傳統起動方式和軟啟動器起動方式及其優缺點，同時介紹了軟啟動器在魯布革電廠的滲漏水排水泵運用的情況。
關鍵詞：電動機；起動特性；起動方式；軟啟動器
鼠籠型異步電動機是現代工農業生產中被廣泛采用的一種動力機械。作為拖動生產機械的電動機，對其起動眭能的主要要求是：①具有足夠大的起動轉矩；②具有較小的起動電流；③起動設備結構簡單，操作方便；④起動過程中能量損耗越小越好。
1 電機起動的傳統方式
鼠籠型電動機直接全壓起動時的大電流在電機定子線圈和轉子鼠籠條上產生很大的沖擊力，會破壞繞組絕緣和造成鼠籠條斷裂，引起電機故障；大電流還會產生大量的熱，損傷繞組絕緣，減少電機壽命。可采用增大配電容量或限制電機起動電流的方法來解決上述問題。如果僅僅為起動電機而增大配電容量，這樣并不經濟。因此，通常配備限制電機起動電流的起動設備。常用的方法有：
1）定子串接電抗器或電阻起動。定子串電抗器起動，降低了起動電流，但也降低了起動電壓，使得起動轉矩降低得更多。因此，定子串電抗器降壓起動只適用于電動機的輕載起動。
2）丫一△降壓起動。丫一△降壓起動也是適用于電動機的輕載起動，而且限于正常運行為△接法的電動機。魯布革電廠低壓空氣壓縮機電機就是采用此種方式。
3）自耦變壓器降壓起動。采用自耦變壓器降壓起動時，與直接起動相比較，起動電壓降低得很多（為額定電壓的1／4—1／7），而起動轉矩降低得更多；且自耦變壓器不允許頻繁起動，因而限制了它的廣泛使用。
4）延邊三角形降壓起動。延邊三角形起動的電動機制成后，抽頭不能隨意變動，從而限制了延邊三角形起動方法的應用。
這些起動方式都屬于有級減壓起動，存在明顯缺點，即起動過程中出現二次沖擊電流。
2 軟啟動器起動
2．1 軟啟動器工作原理
軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節能和多功能保護于一體的電機控制裝置。它不僅實現在整個起動過程中無沖擊而平滑的起動電流，而且可根據電動機負載的特性來調節起動過程中的參數，如限流值、起動時間等。此外，它還具有對電機的保護功能，這就從根本上解決了傳統的降壓起動設備的諸多弊端。
軟啟動器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，將其接入電源和電動機定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路圖見圖1。
使用軟啟動器起動電動機時，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動機逐漸加速，直到晶閘管全導通，電動機工作在額定電壓的機械特性上，實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。待電機達到額定轉速時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器取代已完成任務的晶閘管，為電動機正常運轉提供額定電壓，以降低晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，又使電網避免了諧波污染。軟啟動器同時還提供軟停車功能，軟停車與軟啟動過程相反，電壓逐漸降低，轉速逐漸下降到零，避免了自由停車引起的轉矩沖擊。
2．2 軟啟動器的起動方式
2．2．1 限流起動
在起動過程中，限制其起動電流不超過某一設定值（Im），然后保持輸出電流，I
在起動過程中，電機的輸出力矩隨電壓增加，在起動時提供一個初始的起動電壓Us，這時輸出電壓從Us開始按一定的斜率上升（斜率可調），電機不斷加速。當輸出電壓達到達速電壓Ur時，電機也基本達到額定轉速。當電機達到額定轉速時，使輸出電壓達到額定電壓。
2．2．3 轉矩控制起動
轉矩控制起動用在重載起動，它是將電動機的起動轉矩由小到大線性上升。它的優點是起動平滑，柔性好，對拖動系統有更好的保護，它的目的是保護拖動系統，延長拖動系統的使用壽命。
2．2．4 轉矩加突跳控制起動
在起動開始階段，讓晶閘管在極短的時間內全導通后回落，再按原設定的值線性上升，進入恒流起動。轉矩加突跳控制起動與轉矩控制起動相仿也是用在重載起動，不同的是在起動的瞬間用突跳轉矩克服電機靜轉矩，然后轉矩平滑上升，縮短起動時間。
2．2．5 電壓控制起動
電壓控制起動是用在輕載起動的場合，在保證起動壓降下發揮電動機的最大起動轉矩，盡可能的縮短起動時間，是最優的輕載軟起動方式。
3 軟啟動器在魯廠的應用
3．1 軟啟動器起動、停止特性
對水泵類負荷來說，電動機全壓起動時，水流會在很短的時間內達到全速，在遇到管路拐彎時，高速的水流沖擊到管壁上，產生很大的沖擊力，形成水錘效應，會破壞管道。如果水泵前面的管路比較長，當水泵電機突然停止時，高速的水流會沖擊到水泵的葉輪上，產生很大的沖擊力，會使葉輪變形或損壞。
魯廠1號、2號水泵房承擔地下廠房的滲漏水排出任務。1號水泵房6臺電機額定功率為110kW，額定電流202．2 A；2號水泵房3臺電機額定功率為75 kW，額定電流140 A。水泵在運行中出現的問題有：1號水泵房的1號檢修深井泵，由于停泵時的水錘過大，致使原鑄鐵的逆止閥爆裂，現在雖然更換成了緩閉逆止閥，緩解了水錘效應，但是水錘仍會把電機的制動止逆盤損壞。2號水泵房的2號低壓泵，水錘效應使水泵的葉輪損壞。
2005年4月魯廠對1號、2號水泵房9臺水泵的控制系統進行了改造，將系統由以前的繼電器控制改成可編程控制器控制。水泵電機改造前為直接起動，現用ABB公司的PST軟起動器起動。通過對軟啟動器各項參數的設置使電機獲得較好的起動性能。升壓時間：3s，起始電壓：60％，限流倍數：4Ie。
電機起動時，起動電壓60％Ue，當起動電流達到4倍額定電流時，輸出電壓保持穩定，直到電流下降到限制值以下，升壓過程才會繼續，保證了起動電流始終小于4倍額定電流，見圖2。
水泵停轉時，水錘作用造成系統噪聲大，振動大，常出現逆止閥斷裂、水泵使用壽命過短甚至管路破裂等故障，在供水系統中最難解決的問題就是水泵停機時水錘造成的危害，軟起動器優良的軟停功能正好從根本上解決這一難題。通過對軟啟動器各項參數的設置使水泵獲得較好的制動性能。降壓時間：t2一t1=3 s，結束電壓：60％Ue。
3．2 軟啟動器其他功能
軟啟動器還提供以下保護功能：電機過載保護，轉子堵轉保護，電機欠載保護，三相失衡保護，大電流保護，逆相保護，電機溫度保護。
3．3 軟啟動器在運行中出現的問題及解決方法
2006年2月，魯廠2號泵房2號低壓水泵軟啟動器報“欠載保護動作”信號。經過檢查發現，是由于水泵進水管的過濾器堵塞，使得水泵上水量減小，流過軟啟動器中的電流小于0．4 Ie，在到達一定時限時，軟啟動器電機欠載保護及時將電機切除，控制系統起動備用水泵。這樣既保護了電機，又能及時排水。
由于軟啟動器保護功能動作時，必需到現場檢查設備故障原因，才能現場復歸信號；否則軟啟動器不會實現再次啟動。這給實現遠方控制的魯廠帶來了一些不便，但是從保護設備來說，現場復歸信號是必要的。
魯廠在2005年參加了緬甸邦朗電站的運行維護工作，在邦朗電站就有8臺軟啟動器燒壞，其原因是由于緬甸的電壓極不穩定造成的。把軟啟動器的控制電壓由原來的380 V改為220 V，并更改接線和軟啟動器參數后，軟啟動器就沒有出現燒壞現象。
4 結語
軟啟動器在魯廠運行兩年多，可靠性高，性能完善，能滿足生產要求。主要體現在以下幾點：①使用軟啟動器后，啟動電流明顯降低，減少配電容量與增容投資。②軟啟動器實現平穩啟動，對水泵及管道無沖擊，提高供電可靠性和排水可靠性。③采用軟停車方式減少對機械的沖擊，防止水錘效應，延長水泵及其相關設備的使用壽命。④多種啟動模式及保護功能融于一體，防止事故的產生。⑤起動時間稍長。
參考文獻：
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