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【摘 要】 软起动器作为一种新的起动方式已取代传统的星—三角降压起动、自耦变压器降压起动，近年来在石油化工、供水供热生产领域得到广泛应用。针对不同的驱动系统，它具有相应比较灵活的起动方式选择，通过对起动参数调整，可以降低起动转矩对管网设备的水锤作用和保护电网系统免受起动电流的冲击，提高设备运行周期、降低了电能损耗，创造良好的经济效益。
【关键词】 起动;电动机;电流;转矩;电压
1 前言
独山子石化矿服公共事务管理公司集中供热于2002年竣工建成，经二期扩建后现已形成150万米2供热面积的能力，担负着厂区120万米2左右的居民区冬季供暖任务。集中供热锅炉房Ⅰ套系统现有三台46MW的角管式热水锅炉，以经过加热的130℃左右的高温水为热源，通过一次网管线由循环泵送至厂区各个换热站，再经换热器、二次网管线送进千家万户。在此过程中，集中供热的四台280KW循环泵电动机担负着重要作用。初期建设中，由于循环泵电动机采用的是直接起动方式，对一次网管线造成的水锤效应影响较大;同时起动电流大，对电网冲击也较大，电气线路的一次元件：空气断路器、交流接触器、铜母线发热也很严重，影响了其使用寿命，给安全生产带来隐患。二期扩建时，起动方式改用了软起动器起动，消除了这几方面的影响，保证了冬季供暖的正常进行。
2 电动机起动方式
2.1三相笼型异步电动机的起动方式有直接起动与降压起动。直接起动即全压起动。起动时，将全部电源电压直接加到电动机定子绕组上。起动电流为额定电流的4～7倍，某些三相异步电动机甚至可达8～12倍，起动转矩是额定转矩的0.5～1.5倍。对于大中型三相异步电动机过大的起动电流，使供电线路压降增大，造成电网电压显著下降。
2.2三相笼型转子异步电动机常用的降压起动方式有自耦变压器降压起动和星-三角降压起动。这两种起动方式都属于有级降压起动，起动转矩基本固定不可调。起动过程中出现二次冲击电流，对负载机械有冲击转矩。
2.2.1自耦变压器降压起动是将电动机定子绕组通过有级调整电压的自耦变压器接在电网的起动方式。它适用于容量较大的低压电动机起动，但是设备体积大、复杂笨重，需要检修维护。自耦变压器副绕组一般有三个电压抽头可供不同负载起动选择，分别为电源电压40%，60%和80%。自耦变压器降压的起动电流为额定电流的1.7～4倍，起动转矩为额定转矩的0.4～0.85倍。
2.2.2星-三角降压起动只适用于正常运行时定子绕组接成三角形的电动机，即额定电压为380/660伏的电动机。起动设备体积小、重量轻，检修方便。起动时，先将三相定子绕组接成星形，定子绕组电压与电流都只有三角形运行时的（380/660=），由于三角形运行时绕组内的相电流是线电流的，所以星形起动时的线电流为三角形起动时的线电流的。起动转矩（MQ∝U2）降低至直接起动时的。这种启动方式只适用于空载或轻载起动。
2.3三相交流异步电动机软起动器实际是一个三相交流调压器，它能改变电动机定子绕组端电压值来控制起动和停车，由某一基值电压上升至额定电压，电动机转速由零平滑地加速到额定转速或从额定转速缓慢停止。在起动和停车过程中，只是输出到定子端电压改变，而电压的频率值始终保持和电流频率相同，维持不变。
软起动器通过采用晶闸管SCR功率开关元件来实现。软起动器中的三相交流电压与三相笼型异步电动机之间是三相反并联晶闸管及其电子控制电路，通过触发电路使晶闸管的导通角从起动时一定角度开始，逐渐增大，电动机端电压从起动电压开始逐渐上升，直至正常运行。软起动器不仅能够实现软起动而且也可软停车，对机械设备和管网磨损小，具有可调起动电流、起动转矩、起动时间的特点。
3 三相交流电动机软起动方式
软起动器由于具有可调起动电流、起动转矩和可调节的起动时间，所以可以灵活地根据各种驱动系统来选择相应的起动方式。
3.1离心式水泵、离心风机及螺旋式压缩机等机械设备满足负载转矩与转速的平方成正比关系。此类设备的特点是由静止状态起动瞬间要克服轴承摩擦转矩，大约为额定转矩的30%～40%。动态转矩即转动惯量，对泵-电机转动系统为电机的20%～80%;对风机-电机转动系统则为电机的10～200倍。
利用软起动器起动此类设备，一般采用电压斜率上升的起动方式，如动态转矩较大，则给定的加速时间要长些。
3.2起重机、電梯、皮带运输机、活塞泵和碾压机等机械设备满足负载转矩为常数的负载。这些设备的特点是在不同转速下，负载转矩基本恒定。起动初始应稍许增加点克服不太大的静摩擦转矩，即进入加速阶段。
软起动器起动此类设备采用起动电流限制的软起动方式。
3.3提升机、破碎机、车床、球磨机等机械设备满足负载转矩与转速成反比的关系，此类设备也称之为恒功率负载。特点是起动初始近似高制动转矩，在此以后，要保持自转或使传动加速时，随转速增加，转矩不再增加。
利用软起动器起动时应采用突跳脉冲起动然后是电压限制/电压斜率上升的启动方式。
4 三相交流电动机常用软起动电路方案
三相笼型交流电动机软起动主电路组成，除去主要电气设备—软起动器外，为了整个电路可靠工作还应有自动空气断路器、快速熔断器、交流接触器、热过载继电器（可选）来实现电路与电网的联接及远程控制和保护。
4.1断路器—接触器方案Ⅰ：
工作过程：进线接触器KM工作，使软起动器进线侧带电，然后由按钮或开关触点接通软起动器运行输入端，此后如软起动器从起动到停车前一直工作，晶闸管处在全导通状态。停车时进线接触器KM失电，起动器失电，电动机自由停车。
4.2断路器—接触器方案Ⅱ：
工作过程：方案Ⅱ的工作原理同方案Ⅰ完全相同。不同的是它适用于三角形连接、有六组出线端的电动机。软起动器串接在三角形的相电路中，流过起动器的电流始终为相电流，它只有主电路线电流的，这种三角形接线方式允许降低起动器的额定值，节约了设备的投资。 4.3断路器—接触器方案Ⅲ：
工作过程：起动时进线接触器KM1首先工作，软起动器随之得电进入起动过程。当整个起动结束时，软起动器内部的起动结束继电器常开触点闭合接通旁路接触器KM2，KM2主触头短接软起动器。正常工作时软起动器主电路退出运行状态。此方案优点是起动器仅在起动时工作，正常运行时晶闸管没有电流通过，减少了晶闸管发热损耗，延长了软起动器的寿命。
5 软起动器主要参数说明和设置
5.1电动机额定电流
电动机额定电流是软起动器的基本参数，起动器内部微处理器以此值作为基本输入值来设定其他的参数及计算电动机的热保护曲线。
5.2限制电流
起动电流限制控制在负载电流降到额定电流值后（或电机达到额定转速后）作用结束，限制电流用额定电流的百分数来设定，一般为200%～500%Ie可调。
5.3加速斜坡时间加速斜坡时间是使电机从零速起达到额定转速所经过的时间。
5.4起始电压和起始转矩
电机起动初期突加一电压或转矩，起始电压或起始转矩的选择，必须达到能使驱动系统立即起动到加速状态。起始电压在35%～95%Ue内可调，相应起始转矩约为10%～90%Mq。
5.5停机方式及减速时间
停机方式有三种选择：软停车、制动停车和自由停车。当软停车参数被选择后，减速斜坡时间参數才能激活访问。
5.6冲击起动脉冲电压及时间
对于重载设备，如皮带输送机、挤压机、搅拌机等静阻转矩较大的负载，在施加起始电压之始给出一个突跳电压提供给电机一个短时的大起动转矩，克服负载转矩后再按照加速斜坡方式起动。突跳脉冲持续时间约100～300ms，电压为额定电压的50%～100%。
6 结论
软起动器作为一种新的起动设备，它利用了电力电子器件对电能进行控制、变换和传输，已逐步取代了原有的起动方式，减轻作用在被加工或被传送的物体上的机械应力，使工作机械不受起动过程中过大加速转矩作用，同时保护了供电系统免受过大起动电流的冲击作用，解决了实际生产过程中的驱动问题，为企业带来了良好的经济效益。
参考文献：
[1]《电机及拖动基础》顾绳谷著.机械工业出版社
[2]《电力电子变流技术》黄俊，王兆安编.机械工业出版社
[3]《3RW22电子式软起动器用户指导手册》
[4]《ATS48系列软起动器》
【关键词】 起动;电动机;电流;转矩;电压
1 前言
独山子石化矿服公共事务管理公司集中供热于2002年竣工建成，经二期扩建后现已形成150万米2供热面积的能力，担负着厂区120万米2左右的居民区冬季供暖任务。集中供热锅炉房Ⅰ套系统现有三台46MW的角管式热水锅炉，以经过加热的130℃左右的高温水为热源，通过一次网管线由循环泵送至厂区各个换热站，再经换热器、二次网管线送进千家万户。在此过程中，集中供热的四台280KW循环泵电动机担负着重要作用。初期建设中，由于循环泵电动机采用的是直接起动方式，对一次网管线造成的水锤效应影响较大;同时起动电流大，对电网冲击也较大，电气线路的一次元件：空气断路器、交流接触器、铜母线发热也很严重，影响了其使用寿命，给安全生产带来隐患。二期扩建时，起动方式改用了软起动器起动，消除了这几方面的影响，保证了冬季供暖的正常进行。
2 电动机起动方式
2.1三相笼型异步电动机的起动方式有直接起动与降压起动。直接起动即全压起动。起动时，将全部电源电压直接加到电动机定子绕组上。起动电流为额定电流的4～7倍，某些三相异步电动机甚至可达8～12倍，起动转矩是额定转矩的0.5～1.5倍。对于大中型三相异步电动机过大的起动电流，使供电线路压降增大，造成电网电压显著下降。
2.2三相笼型转子异步电动机常用的降压起动方式有自耦变压器降压起动和星-三角降压起动。这两种起动方式都属于有级降压起动，起动转矩基本固定不可调。起动过程中出现二次冲击电流，对负载机械有冲击转矩。
2.2.1自耦变压器降压起动是将电动机定子绕组通过有级调整电压的自耦变压器接在电网的起动方式。它适用于容量较大的低压电动机起动，但是设备体积大、复杂笨重，需要检修维护。自耦变压器副绕组一般有三个电压抽头可供不同负载起动选择，分别为电源电压40%，60%和80%。自耦变压器降压的起动电流为额定电流的1.7～4倍，起动转矩为额定转矩的0.4～0.85倍。
2.2.2星-三角降压起动只适用于正常运行时定子绕组接成三角形的电动机，即额定电压为380/660伏的电动机。起动设备体积小、重量轻，检修方便。起动时，先将三相定子绕组接成星形，定子绕组电压与电流都只有三角形运行时的（380/660=），由于三角形运行时绕组内的相电流是线电流的，所以星形起动时的线电流为三角形起动时的线电流的。起动转矩（MQ∝U2）降低至直接起动时的。这种启动方式只适用于空载或轻载起动。
2.3三相交流异步电动机软起动器实际是一个三相交流调压器，它能改变电动机定子绕组端电压值来控制起动和停车，由某一基值电压上升至额定电压，电动机转速由零平滑地加速到额定转速或从额定转速缓慢停止。在起动和停车过程中，只是输出到定子端电压改变，而电压的频率值始终保持和电流频率相同，维持不变。
软起动器通过采用晶闸管SCR功率开关元件来实现。软起动器中的三相交流电压与三相笼型异步电动机之间是三相反并联晶闸管及其电子控制电路，通过触发电路使晶闸管的导通角从起动时一定角度开始，逐渐增大，电动机端电压从起动电压开始逐渐上升，直至正常运行。软起动器不仅能够实现软起动而且也可软停车，对机械设备和管网磨损小，具有可调起动电流、起动转矩、起动时间的特点。
3 三相交流电动机软起动方式
软起动器由于具有可调起动电流、起动转矩和可调节的起动时间，所以可以灵活地根据各种驱动系统来选择相应的起动方式。
3.1离心式水泵、离心风机及螺旋式压缩机等机械设备满足负载转矩与转速的平方成正比关系。此类设备的特点是由静止状态起动瞬间要克服轴承摩擦转矩，大约为额定转矩的30%～40%。动态转矩即转动惯量，对泵-电机转动系统为电机的20%～80%;对风机-电机转动系统则为电机的10～200倍。
利用软起动器起动此类设备，一般采用电压斜率上升的起动方式，如动态转矩较大，则给定的加速时间要长些。
3.2起重机、電梯、皮带运输机、活塞泵和碾压机等机械设备满足负载转矩为常数的负载。这些设备的特点是在不同转速下，负载转矩基本恒定。起动初始应稍许增加点克服不太大的静摩擦转矩，即进入加速阶段。
软起动器起动此类设备采用起动电流限制的软起动方式。
3.3提升机、破碎机、车床、球磨机等机械设备满足负载转矩与转速成反比的关系，此类设备也称之为恒功率负载。特点是起动初始近似高制动转矩，在此以后，要保持自转或使传动加速时，随转速增加，转矩不再增加。
利用软起动器起动时应采用突跳脉冲起动然后是电压限制/电压斜率上升的启动方式。
4 三相交流电动机常用软起动电路方案
三相笼型交流电动机软起动主电路组成，除去主要电气设备—软起动器外，为了整个电路可靠工作还应有自动空气断路器、快速熔断器、交流接触器、热过载继电器（可选）来实现电路与电网的联接及远程控制和保护。
4.1断路器—接触器方案Ⅰ：
工作过程：进线接触器KM工作，使软起动器进线侧带电，然后由按钮或开关触点接通软起动器运行输入端，此后如软起动器从起动到停车前一直工作，晶闸管处在全导通状态。停车时进线接触器KM失电，起动器失电，电动机自由停车。
4.2断路器—接触器方案Ⅱ：
工作过程：方案Ⅱ的工作原理同方案Ⅰ完全相同。不同的是它适用于三角形连接、有六组出线端的电动机。软起动器串接在三角形的相电路中，流过起动器的电流始终为相电流，它只有主电路线电流的，这种三角形接线方式允许降低起动器的额定值，节约了设备的投资。 4.3断路器—接触器方案Ⅲ：
工作过程：起动时进线接触器KM1首先工作，软起动器随之得电进入起动过程。当整个起动结束时，软起动器内部的起动结束继电器常开触点闭合接通旁路接触器KM2，KM2主触头短接软起动器。正常工作时软起动器主电路退出运行状态。此方案优点是起动器仅在起动时工作，正常运行时晶闸管没有电流通过，减少了晶闸管发热损耗，延长了软起动器的寿命。
5 软起动器主要参数说明和设置
5.1电动机额定电流
电动机额定电流是软起动器的基本参数，起动器内部微处理器以此值作为基本输入值来设定其他的参数及计算电动机的热保护曲线。
5.2限制电流
起动电流限制控制在负载电流降到额定电流值后（或电机达到额定转速后）作用结束，限制电流用额定电流的百分数来设定，一般为200%～500%Ie可调。
5.3加速斜坡时间加速斜坡时间是使电机从零速起达到额定转速所经过的时间。
5.4起始电压和起始转矩
电机起动初期突加一电压或转矩，起始电压或起始转矩的选择，必须达到能使驱动系统立即起动到加速状态。起始电压在35%～95%Ue内可调，相应起始转矩约为10%～90%Mq。
5.5停机方式及减速时间
停机方式有三种选择：软停车、制动停车和自由停车。当软停车参数被选择后，减速斜坡时间参數才能激活访问。
5.6冲击起动脉冲电压及时间
对于重载设备，如皮带输送机、挤压机、搅拌机等静阻转矩较大的负载，在施加起始电压之始给出一个突跳电压提供给电机一个短时的大起动转矩，克服负载转矩后再按照加速斜坡方式起动。突跳脉冲持续时间约100～300ms，电压为额定电压的50%～100%。
6 结论
软起动器作为一种新的起动设备，它利用了电力电子器件对电能进行控制、变换和传输，已逐步取代了原有的起动方式，减轻作用在被加工或被传送的物体上的机械应力，使工作机械不受起动过程中过大加速转矩作用，同时保护了供电系统免受过大起动电流的冲击作用，解决了实际生产过程中的驱动问题，为企业带来了良好的经济效益。
参考文献：
[1]《电机及拖动基础》顾绳谷著.机械工业出版社
[2]《电力电子变流技术》黄俊，王兆安编.机械工业出版社
[3]《3RW22电子式软起动器用户指导手册》
[4]《ATS48系列软起动器》