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摘要：异步电动机的软启动对延长异步电动机的使用寿命和保障正常运行起着重要的作用，本文对异步电动机的软启动技术的类型和特点进行了分析，并对异步电动机软启动的未来发展方向进行了展望。
关键词：异步电动机 软启动 发展方向
中图分类号：V351.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-372-01
1、引言
异步电动机是目前在人们的日常生活和工业生产中应用非常广泛的一种动力设备，它又被称为感应电动机，是交流电动机的一种。根据工作时所使用的交流电的不同异步电动机又分为单相电动机和三相电动机，单相电动机主要用在功率较小的家用电器中，如洗衣机和电风扇等；三相电动机所产生的动力较大，多用在工业生产过程中，是许多工厂主要的动力设备。由于异步电动机相对于直流电动机有很多明显的优势，如结构简单、运行可靠性高、价格低廉等优势，使得异步电动机在工业生产中得到了日益广泛的应用，因此加强异步电动机软启动的研究是我们面临的一项迫切任务。
2、异步电动机软启动介绍
2.1电动机的软启动定义及优点
尽管异步交流电动机相对直流电动机有很多的优点，但在启动方面却存在着很大的问题。这是因为，在交流电动机的启动过程中，电动机的转速要在短时间内由0达到额定转速，功率也要在很短时间内达到正常工作时的功率，如果直接对异步电动机的定子绕组进行加电压启动，那么加在异步电动机上的电流将会在瞬间达到额定工作电流的4-8倍，转速也很快达到电动机的额定转速，这不仅会给电网带来很大的不稳定冲击，而且还会使转子的转矩大大增加，严重危害电动机的正常使用和降低电动机的使用寿命，因此必须想办法对异步电动机进行软启动。所谓电动机的软启动是指，在启动过程中加在电动机定子绕组上的电压慢慢升到额定电压，这样就会使电动机启动时产生的过载冲击电流转变为可以调节大小的启动电流，并且在整个启动过程中没有冲击转矩，而是实现了平滑的启动运行。其工作原理为，电机定子回路中串入电阻，随着电动机的启动，电阻器的定、动极板之间的距离自动改变，因为阻值与其有关系，所以阻值改变，电动机电压均匀升高，从而达到电动机软启动的目的，启动后，电阻器自动解除，电机正常投入运行。
软启动的优点是：当电动机实现了软启动以后，可以避免对电网造成冲击，不会对电网的正常运行造成影响；还可以减少空转，提高作业效率，提高节能效果；还可以减少电磁干扰，从而保证仪表的正常运行。
2.2 异步电动机软启动的分类
异步电动机软启动的类型较多，目前主要应用的软启动类型有晶闸管软启动、液阻软启动和磁控软启动等。
（1） 晶闸管软启动
晶闸管软启动是指借助晶闸管的通断来对加在电动机定子绕组上的电压进行控制的一种软启动技术，这是一种集合了控制技术、电力电子技术和微电子技术的一种新型技术，在启动过程中它通过控制晶闸管触发角的大小来对启动电压进行控制，并且可以根据转速的变化而随时调整触发角，以实现电动机启动过程中的平稳。采用这种启动方式，省去了常规启动中所需要的继电器和接触器等，使启动设备的体积大大减小；另外还可以对实现小电流下的平稳启动。
（2）液阻软启动
液阻顾名思义就是液体产生的电阻，在液阻软启动中所说的液阻是由电解液产生的电阻，它利用了离子导电的原理，电解液的阻值与两块极板间的距离成正比，与液体的电导率成反比，由于极板间的距离及电解液的电导率都可以比较方便地进行调节，同时电解液本身的热容量也比较大，因此利用电解液进行电动机的软启动是很方便的。液阻软启动装置通常是串接在电动机的转子回路中，可以实现重载启动，在启动的过程中电流较小、力矩较大、没有高次谐波产生，启动比较平稳。
（3）磁控软启动
磁控软启动是一种利用限流作用来对启动过程进行控制的一种软启动技术，利用这种技术进行软启动时，在启动开始阶段限流作用比较强，随着启动过程的进行限流作用不断减弱，当启动完成以后电抗器被旁路掉，不再起作用。在磁控软启动中，限流作用的大小是靠控制励磁电流和铁芯的饱和度来实现的。磁控软启动的工作原理与晶闸管软启动比较相似，但其启动速度比晶闸管软启动的速度大约慢一个数量级[1]。
2.3 软启动的特点分析
尽管软启动的种类比较多，但综合来看，各类软启动有以下几个共同的特点：
（1）可以实现无级调节。传统的电动机启动是分档的，属于有级调节，而在上述介绍的软启动方法中，所使用的半导体开关是无电弧的，电流的调节方式也是连续的，因此电子软启动器是无级调节的。
（2）启动过程中的冲击电流小。由于在各种软启动方式中均采取各种措施对启动过程中的电流进行了有效限制，因此在启动过程中的冲击电流远小于常规启动方式，可以有效地控制启动过程转矩的大小，有利于保护设备和人员的安全。
（3）电机启动平稳。在软启动的启动器中可以实现电流闭环控制，可以使启动中的电流维持恒定，保证电机启动平稳。
（4）有利于系统可靠性的提高。软启动技术实现了计算机和数字化控制，因此在启动前可以先进行主回路故障的检测，数字化控制的一个特点是静态特性比较稳定，不会受温度、时间变化和电压高低等因素的影响，使系统的可靠性较高，也有利于系统维护。
各种软启动方式除了上述几个共同点以外，也各有一些自己的特点。晶闸管软启动技术尽管设备体积较少，但其成本较高，在启动中产生的高次谐波也较严重，此外不能用于绕线转子异步机的启动。液阻软启动技术尽管在启动时不会产生高次谐波，但对启动电动机工作的环境条件要求较高，并且重复启动性能较差。磁控软启动产生的高次谐波虽然比晶闸管小，但其需要配置大功率的辅助电源，在启动过程中的噪音也比较大[2]。
3、 电动机软启动技术未来的发展展望
正是基于电动机软启动技术的诸多优点，世界各国都开展了异步电动机软启动技术的研发和推广工作，电动机软启动技术未来将向大容量、高可靠性、更优良的启动性能和更完善的功能方向发展。
（1）在电压低于1140V的范围内，由于高电流的晶闸管制造和并联技术已经非常成熟，因此软启动设备的容量理论上可以做到无限大；在电压较高的时候，当电压为12kV时，软启动设备可以做到的最大容量是25MW。随着技术的不断发展和工业要求的不断提高，未来的软启动技术必须向大容量方向发展。
（2）在低电压范围内，各种软启动技术的可靠性非常高，但在高电压条件下的可靠性还比较低，必须提高高电压下软启动设备工作的可靠性。
（3）软启动器最初的控制方式是开环控制，随着科技的不断进步，控制方式逐渐转向电流闭环控制模式，现在又出现了基于精确数学建模的转矩闭环控制模式，这大大提高了软启动器的启动性能。隨着现代控制理论的发展，会有更多更先进的控制理论应用到软启动器的设计中，将会进一步改善电动机的启动性能。
（4）软启动技术在未来的发展中将会融合多种先进的技术，使软启动器的功能不断完善。可以实现启动方式的多样化、液晶界面显示、模拟量查询、故障智能查询和诊断等[3]。
4、结语
本文对异步电动机的软启动技术进行了介绍，分析了其在工业应用中的优势和存在的缺点。目前，我国在异步电动机的软启动技术研发方面与西方发达国家还存在着较大的差距，市场占有率还比较低，我们应积极借鉴国外的发展经验，认真探索适合我国的软启动技术发展之路，以尽快缩小与发达国家的差距。
参考文献
[1]徐占武，赵红.异步电动机软启动分析.盐业与化工，2010，1：46-47
[2]童玲等.异步电动机软启动技术及转矩控制仿真研究.机电信息，2010，04：43-45
[3]田成明.交流异步电动机软启动器的发展与特点.职业与教育，2011，10：76
关键词：异步电动机 软启动 发展方向
中图分类号：V351.31 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-372-01
1、引言
异步电动机是目前在人们的日常生活和工业生产中应用非常广泛的一种动力设备，它又被称为感应电动机，是交流电动机的一种。根据工作时所使用的交流电的不同异步电动机又分为单相电动机和三相电动机，单相电动机主要用在功率较小的家用电器中，如洗衣机和电风扇等；三相电动机所产生的动力较大，多用在工业生产过程中，是许多工厂主要的动力设备。由于异步电动机相对于直流电动机有很多明显的优势，如结构简单、运行可靠性高、价格低廉等优势，使得异步电动机在工业生产中得到了日益广泛的应用，因此加强异步电动机软启动的研究是我们面临的一项迫切任务。
2、异步电动机软启动介绍
2.1电动机的软启动定义及优点
尽管异步交流电动机相对直流电动机有很多的优点，但在启动方面却存在着很大的问题。这是因为，在交流电动机的启动过程中，电动机的转速要在短时间内由0达到额定转速，功率也要在很短时间内达到正常工作时的功率，如果直接对异步电动机的定子绕组进行加电压启动，那么加在异步电动机上的电流将会在瞬间达到额定工作电流的4-8倍，转速也很快达到电动机的额定转速，这不仅会给电网带来很大的不稳定冲击，而且还会使转子的转矩大大增加，严重危害电动机的正常使用和降低电动机的使用寿命，因此必须想办法对异步电动机进行软启动。所谓电动机的软启动是指，在启动过程中加在电动机定子绕组上的电压慢慢升到额定电压，这样就会使电动机启动时产生的过载冲击电流转变为可以调节大小的启动电流，并且在整个启动过程中没有冲击转矩，而是实现了平滑的启动运行。其工作原理为，电机定子回路中串入电阻，随着电动机的启动，电阻器的定、动极板之间的距离自动改变，因为阻值与其有关系，所以阻值改变，电动机电压均匀升高，从而达到电动机软启动的目的，启动后，电阻器自动解除，电机正常投入运行。
软启动的优点是：当电动机实现了软启动以后，可以避免对电网造成冲击，不会对电网的正常运行造成影响；还可以减少空转，提高作业效率，提高节能效果；还可以减少电磁干扰，从而保证仪表的正常运行。
2.2 异步电动机软启动的分类
异步电动机软启动的类型较多，目前主要应用的软启动类型有晶闸管软启动、液阻软启动和磁控软启动等。
（1） 晶闸管软启动
晶闸管软启动是指借助晶闸管的通断来对加在电动机定子绕组上的电压进行控制的一种软启动技术，这是一种集合了控制技术、电力电子技术和微电子技术的一种新型技术，在启动过程中它通过控制晶闸管触发角的大小来对启动电压进行控制，并且可以根据转速的变化而随时调整触发角，以实现电动机启动过程中的平稳。采用这种启动方式，省去了常规启动中所需要的继电器和接触器等，使启动设备的体积大大减小；另外还可以对实现小电流下的平稳启动。
（2）液阻软启动
液阻顾名思义就是液体产生的电阻，在液阻软启动中所说的液阻是由电解液产生的电阻，它利用了离子导电的原理，电解液的阻值与两块极板间的距离成正比，与液体的电导率成反比，由于极板间的距离及电解液的电导率都可以比较方便地进行调节，同时电解液本身的热容量也比较大，因此利用电解液进行电动机的软启动是很方便的。液阻软启动装置通常是串接在电动机的转子回路中，可以实现重载启动，在启动的过程中电流较小、力矩较大、没有高次谐波产生，启动比较平稳。
（3）磁控软启动
磁控软启动是一种利用限流作用来对启动过程进行控制的一种软启动技术，利用这种技术进行软启动时，在启动开始阶段限流作用比较强，随着启动过程的进行限流作用不断减弱，当启动完成以后电抗器被旁路掉，不再起作用。在磁控软启动中，限流作用的大小是靠控制励磁电流和铁芯的饱和度来实现的。磁控软启动的工作原理与晶闸管软启动比较相似，但其启动速度比晶闸管软启动的速度大约慢一个数量级[1]。
2.3 软启动的特点分析
尽管软启动的种类比较多，但综合来看，各类软启动有以下几个共同的特点：
（1）可以实现无级调节。传统的电动机启动是分档的，属于有级调节，而在上述介绍的软启动方法中，所使用的半导体开关是无电弧的，电流的调节方式也是连续的，因此电子软启动器是无级调节的。
（2）启动过程中的冲击电流小。由于在各种软启动方式中均采取各种措施对启动过程中的电流进行了有效限制，因此在启动过程中的冲击电流远小于常规启动方式，可以有效地控制启动过程转矩的大小，有利于保护设备和人员的安全。
（3）电机启动平稳。在软启动的启动器中可以实现电流闭环控制，可以使启动中的电流维持恒定，保证电机启动平稳。
（4）有利于系统可靠性的提高。软启动技术实现了计算机和数字化控制，因此在启动前可以先进行主回路故障的检测，数字化控制的一个特点是静态特性比较稳定，不会受温度、时间变化和电压高低等因素的影响，使系统的可靠性较高，也有利于系统维护。
各种软启动方式除了上述几个共同点以外，也各有一些自己的特点。晶闸管软启动技术尽管设备体积较少，但其成本较高，在启动中产生的高次谐波也较严重，此外不能用于绕线转子异步机的启动。液阻软启动技术尽管在启动时不会产生高次谐波，但对启动电动机工作的环境条件要求较高，并且重复启动性能较差。磁控软启动产生的高次谐波虽然比晶闸管小，但其需要配置大功率的辅助电源，在启动过程中的噪音也比较大[2]。
3、 电动机软启动技术未来的发展展望
正是基于电动机软启动技术的诸多优点，世界各国都开展了异步电动机软启动技术的研发和推广工作，电动机软启动技术未来将向大容量、高可靠性、更优良的启动性能和更完善的功能方向发展。
（1）在电压低于1140V的范围内，由于高电流的晶闸管制造和并联技术已经非常成熟，因此软启动设备的容量理论上可以做到无限大；在电压较高的时候，当电压为12kV时，软启动设备可以做到的最大容量是25MW。随着技术的不断发展和工业要求的不断提高，未来的软启动技术必须向大容量方向发展。
（2）在低电压范围内，各种软启动技术的可靠性非常高，但在高电压条件下的可靠性还比较低，必须提高高电压下软启动设备工作的可靠性。
（3）软启动器最初的控制方式是开环控制，随着科技的不断进步，控制方式逐渐转向电流闭环控制模式，现在又出现了基于精确数学建模的转矩闭环控制模式，这大大提高了软启动器的启动性能。隨着现代控制理论的发展，会有更多更先进的控制理论应用到软启动器的设计中，将会进一步改善电动机的启动性能。
（4）软启动技术在未来的发展中将会融合多种先进的技术，使软启动器的功能不断完善。可以实现启动方式的多样化、液晶界面显示、模拟量查询、故障智能查询和诊断等[3]。
4、结语
本文对异步电动机的软启动技术进行了介绍，分析了其在工业应用中的优势和存在的缺点。目前，我国在异步电动机的软启动技术研发方面与西方发达国家还存在着较大的差距，市场占有率还比较低，我们应积极借鉴国外的发展经验，认真探索适合我国的软启动技术发展之路，以尽快缩小与发达国家的差距。
参考文献
[1]徐占武，赵红.异步电动机软启动分析.盐业与化工，2010，1：46-47
[2]童玲等.异步电动机软启动技术及转矩控制仿真研究.机电信息，2010，04：43-45
[3]田成明.交流异步电动机软启动器的发展与特点.职业与教育，2011，10：76