軟啟動:電機的啟動方式-中文百科頻道

簡介

軟啟動器（soft starter）是一種集電機軟起動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，國外稱為Soft Starter。它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現不同的功能。軟起動器和變頻器是兩種完全不同用途的産品。變頻器是用于需要調速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率；軟起動器實際上是個調壓器，用于電機起動時，輸出隻改變電壓并沒有改變頻率。變頻器具備所有軟起動器功能，但它的價格比軟起動器貴得多，結構也複雜得多。電動機軟起動器是運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其内部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至啟動結束，賦予電機全電壓，即為軟啟動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。

起動方式

軟起動一般有下面幾種起動方式：

1）斜坡升壓軟起動。

2）斜坡恒流軟起動。

3）階躍起動。

4）脈沖沖擊起動。

工作原理

軟啟器采用三相反并聯晶閘管作為調壓器，将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。使用軟啟動器啟動電動機時，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。待電機達到額定轉數時，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，轉數逐漸下降到零，避免自由停車引起的轉矩沖擊。

與傳統方式區别

降低啟動電流

由于是軟啟動，機組啟動電流由全壓啟動的5-6倍下降到2倍左右。啟動電流的下降，不僅對電機電纜起到了很好的保護作用，延長了電機電纜的使用壽命，而且大大減輕了全壓啟動方式下機組所承受的巨大機械沖擊力，從而降低了機組因機械沖擊而發生斷軸的事故。

有軟停車功能

即平滑減速，逐漸停機，它可以克服瞬間斷電停機的弊病，減輕對重載機械的沖擊，避免高程供水系統的水錘效應，減少設備損壞。

起動參數可調

根據負載情況及電網繼電保護特性選擇，可自由地無級調整至最佳的起動電流。

大型電機比較

當前我國經濟已經進入了一個新的發展階段，大型企業和大型裝備越來越多，大型電機（5000kW～60000kW）的應用越來越多，大型電機的起動方法也越來越受到人們的重視。

社會發展是有階段性的。在不同階段，人們的生産手段、生産工具和生活用品都有很大的不同。上世紀80～90年代，我國的經濟實力尚較薄弱，當時的小水泥和小鋼鐵發展很快，1000kW～4000kW電機的應用增長很快，與當時的經濟基礎相适應的液态起動裝置出現，它經濟實用，解決了電機起動中的一些問題。對當時的經濟發展起到了一定的作用。到世紀之交時期，我國經濟實力已有較大的發展，生産手段和生産工具亦有了較大發展，電機容量也有了很大增長，人們開始不滿足液态起動裝置的低性能，于是晶閘管串聯式（固态）軟起動裝置的應用開始增加，繼而又出現了開關變壓器式軟起動裝置和磁飽和電抗器式（磁控）起動裝置，變頻裝置用于電機軟起動的情況也越來越多，當前這四種産品是大型電機起動市場的主流産品，液态起動裝置則應用在小型（5000kW以下）電機上較多。另外，兩種老式起動方法（自耦變壓器和變壓器-電動機組）也常常出現在20000kW以下電機的起動上。

大型電機驅動的設備一般都是企業的核心設備，直接影響企業的生産狀況，因此人們應該對其起動給予特别的關注，合理的選擇起動裝置将給企業帶來很大的經濟效益。但是電機起動技術畢竟不是一個企業的核心技術，許多企業的電氣工作者很少有時間來研究各種起動方法之間的差别，往往會造成不恰當的選擇，有時甚至不得不做出第二次選擇，給企業造成不應有的損失。因此，如實地說明各種起動方法的性能及其差别是非常重要的。

電動機直接全壓起動的危害性及軟起動好處

⒈引起電網電壓波動，影響同電網其它設備的運行

交流電動機在全壓直接起動時，起動電流會達到額定電流的4~7倍，當電機的容量相對較大時，該起動電流會引起電網電壓的急劇下降，影響同電網其它設備的正常運行。

軟起動時，起動電流一般為額定電流的2~3倍，電網電壓波動率一般在10%以内，對其它設備的影響非常小。

⒉對電網的影響

對電網的影響主要表現在兩個方面：

①超大型電機直接起動的大電流對電網的沖擊幾乎類似于三相短路對電網的沖擊，常常會引發功率振蕩，使電網失去穩定。

②起動電流中含有大量的高次諧波，會與電網電路參數引起高頻諧振，造成繼電保護誤動作、自動控制失靈等故障。

軟起動時起動電流大幅度降低，以上影響可完全免除。

⒊傷害電機絕緣，降低電機壽命

①大電流産生的焦耳熱反複作用于導線外絕緣，使絕緣加速老化、壽命降低。

②大電流産生的機械力使導線相互摩擦，降低絕緣壽命。

③高壓開關合閘時觸頭的抖動現象會在電機定子繞組上産生操作過電壓，有時會達到外加電壓的5倍以上，這樣高的過電壓會對電機絕緣造成極大傷害。

軟起動時，最大電流降低一半左右，瞬間發熱量僅為直起的1/4左右，絕緣壽命會大大延長；軟起時電機端電壓可以從零起調，可完全免除過電壓傷害。

⒋電動力對電機的傷害

大電流在電機定子線圈和轉子鼠籠條上産生很大的沖擊力，會造成夾緊松動、線圈變形、鼠籠條斷裂等故障。

軟起動時，由于最大電流小，則沖擊力大大減輕。

⒌對機械設備的傷害

全壓直接起動時的起動轉矩大約為額定轉矩的2倍，這麼大的力矩突然加在靜止的機械設備上，會加速齒輪磨損甚至打齒、加速皮帶磨損甚至拉斷皮帶、加速風葉疲勞甚至折斷風葉等等。

軟起動的轉矩不會超過額定轉矩，上述弊端可以完全克服。

當采用減壓起動時，上述危害隻有一定程度的降低；當采用軟起動時，上述危害幾乎完全消失；獨立變壓器供電方式直接起動隻能在電網電壓波動方面有所緩解，而其它方面的危害都照樣存在。

超大型電動機的價值都很高，在生産中也都起着核心作用。它的一點故障便會造成很大的經濟損失，對它采用完善的保護是非常必要的。比如說對一台電機我們不能指望它的各處絕緣都是完全一緻的，可能在某一點就有個薄弱環節，出廠試驗時它能通過，但在長時間的沖擊下這個薄弱環節會逐漸首先顯露出來，使其壽命縮短。如果我們采取軟起動，則可以大大延長電機的使用壽命，這兩種方案哪一個合算呢？這是顯而易見的。

型号的詳細介紹

HPS2D常規型軟啟動器

HPS2D75…840型電機軟起動器，是一種全數字控制的軟起動器。控制功能十分完善并有多種保護功能,在省級新産品鑒定會上，被評定為國際水平國内領先産品。它采用16位單片機，數據處理實現全部數字化，起動和停止時的電壓斜坡由單片機控制。具有脈沖突跳、大電流斷開、泵停止、内置電子過載保護(可選)、斷相保護、過流保護、過溫保護，并具有自診斷和節能功能。可消除電動機起動、停止過程中的電流沖擊，減小電網容量，避免電機起動時機械沖擊，保護電機和負載。是傳統星--三角、自耦降壓起動器的最佳換代産品，可廣泛應用于紡織、冶金、石油化工、水處理、食品和保健品加工、采礦和機械等行業。

HPMV-DN高壓固态

是用多隻可控矽串并聯而成，可以滿足不同的電流及電壓等級要求，控制可控矽的觸發角就可以控制輸出電壓的大小。在電機起動過程中，HPMV-DN按照預先設定的起動曲線增加電機的端電壓使電機平滑加速，從而減少了電機起動時對電網、電機本身和相連設備的電氣及機械沖擊。當電機達到正常轉速後，旁路接觸器接通。電機起動完畢後，HPMV-DN軟啟動器繼續監控電機并提供各種故障保護。在軟停機時首先按照預先設定好的停機曲線平滑地降低電機的端電壓直到電機停機。軟停可以解決突然停機引起的水泵水錘現象及機械沖擊等相關問題。

經濟型軟起動器

HPS2S18/30…300/515是一款靈活多用的電機軟啟動器。可以取代Y/△起動,适用于大多數應用場合。它安裝調節方便，所有控制連接及參數調節均在正面上完成。前面闆上給出清晰的工作狀态及故障指示。該軟啟動器在安裝後用戶仍可方便就地改造，如：附加限流功能和内接外接轉換選擇。該軟啟動器可不帶旁路持續在線運行。軟啟動器為旁路和故障單獨設置了控制繼電器。該軟啟動器所有參數均通過前面闆上的三隻旋鈕電位計和一隻拔碼開關設定,直觀準确。它甚至可以工作在有振動和環境溫度較高的應用場合。當該軟啟動器用于内接時因可控矽模塊上承受的是三角形接法時的相電流，所以相同電流的軟啟動器在内接時可以負載比外接時大1.73倍的電機。如一台58A的S型軟啟動器内接應用時可以負載100A的電機。

HPS2S18/30...300/55的特色

安裝容易，調節方便.

靈活選型，自由選擇内接/外接方式；

産品性能穩定可靠；

帶LED指示,電源和工作狀态及故障分析一目了然

在常規負荷的應用中，如泵、壓縮機、升降機、電梯、短距離輸送帶和船頭推進器等，可以根據電動機的額定功率來選擇HPS2S軟起動器。

對于負荷的應用，如離心機，混合機，壓碎機，攪拌機和距離輸送帶，建議你選擇比電動機額定功率大一個規格的軟啟動器。

參數

主電壓範圍：220~690VAC

主電流範圍：18~300A外接；300~515A内接。

控制電壓：110~120VAC或220~240VAC

軟啟時間：0~30sXWD-6-1/47

軟停時間：0~30s

初始電壓：30~70%Ue；1.5~4Ie

旁路方式：外置可不帶旁路運行

HPS2DB型漢顯智能經濟型軟啟動器HPS2DB型漢顯智能經濟型軟啟動器在秉承和平電氣其他型号軟啟動器優良的起動、停止特性的基礎上，采用雙MCU形式，主芯片采用新型微處理完成通訊、故障處理、信号采集、參數給定等功能；而從芯片完成可控矽的觸發控制，預置出廠參數，适合于大多數負載需要，可通過鍵盤輕松将當前參數恢複到出廠值。内置非易用失性存儲器，确保參數不會丢失。全面的保護功能。支持通訊功能-可通過現場總線與軟啟動器通訊，可以支持Modbus，Profibus,DeviceNet等通訊協議。可選帶模拟輸出功能，可在線升級軟啟動器控制程序。

型号說明

(1)起動器額定流18,30,37,44,50,60,72,85,105,142,175,210,250,300,370,470A

(2)主電壓等級适用範圍

50/60Hz 230VAC 220~240VAC

400VAC 380~420VAC

500VAC 480~520VAC

690VAC 660~690VAC

(3)控制電壓等級适用範圍

50/60Hz 115VAC 110~120VAC

230VAC 220~240VAC

(4)任選件代号說明

A Modbus

B Profibus

C DeviceNet

D RS232C選件

E 模拟輸出選件

注：若HPS2DBXXX後面三項均未填，則默認為：主電壓400VAC，控制電壓230VAC，無選件。

選型指導

電機功率的最大額定值(KW)電機額定電流Ie軟起動器規格型号重量

230V 400V 500V 690VA主電壓控制電壓類型Kg

4 7.5 11 15 18 HPS2DB 18 - x - x - x 4.5

7.5 15 18.5 25 30 HPS2DB 30 - x - x - x 4.5

9 18.5 22 30 37 HPS2DB 37 - x - x - x 4.5

11 22 25 37 44 HPS2DB 44 - x - x - x 4.5

12.5 25 30 45 50 HPS2DB 50 - x - x - x 4.5

15 30 37 55 60 HPS2DB 60 - x - x - x 4.5

18 .5 37 45 59 72 HPS2DB 72 - x - x - x 4.5

22 45 55 75 85 HPS2DB 85 - x - x - x 5.5

30 55 75 90 105 HPS2DB 105 - x - x - x 5.5

37 75 90 132 142 HPS2DB 142 - x - x - x 5.5

45 90 110 160 175 HPS2DB 175 - x - x - x 22.7

55 110 132 200 210 HPS2DB 210 - x - x - x 22.7

75 132 160 220 250 HPS2DB 250 - x - x - x 22.7

90 160 200 257 300 HPS2DB 300 - x - x - x 22.7

110 200 250 355 370 HPS2DB 370 - x - x - x 24.8

132 250 315 450 470 HPS2DB 470 - x - x - x 24.8

性能參數

主電壓範圍230V~690VAC 50/60Hz

主電流範圍18~470A

控制電源110V~127VAC 50/60HZ或 220~240VAC 50/60HZ

起動時間0~30s

停止時間1~30s

初始電壓30~50%Ue

限流倍數1.5~4Ie

保護功能缺相、過壓、欠壓、過流、欠流、過溫

模拟輸出1~5V DC或4~20mA DC

通訊功能1~5V DC或4~20mA DC

模拟輸出：Modbus、Profibus、DeviceNet等

顯示語種中、英文可選可擴展其他語言

主要特色：

LCD菜單顯示，中英文語言可選，可擴展其它語言；

體積小巧、結構緊湊、安裝方便；

起╱停控制平穩，保護功能全面完善；

支持通訊功能，通訊協議多種可選；

具有旁路工作狀态監控保護功能

HPS2DN數字式智能型軟起動器HPS2DN15…840數字式智能型軟起動器是在原有HPS2S、HPS2D/DH基礎上新開發的一種基于最先進的數字處理器的調壓、限流式智能電機軟啟動器，其獨特的智能電子電路提供完美的控制及保護功能：線性加速起動、泵起、泵停控制，預置低速運行(可在低速下短時電子控制式正反轉調試)，可預置雙重起停參數自由切換，能監測負載狀況并自動實現輕載節能模式運行。電機絕緣檢測保護功能及缺相、短路、相序及電子過載等保護。可帶RS485通訊接口，使用Modbus/Profibus協議，實現全面微機遠控和監測。可廣泛用于紡織，冶金、石油化工、水處理、船舶、運輸、醫藥、食品加工，采礦和機械設備等行業。新一代HPS2DN是現代工業信息化，自動化技術應用中極為方便采用的“積木”式IT元件。

HPS2S經濟型軟啟動動器HPS2S經濟型軟啟動動器：按其功率大小主要分為四種于DIN35毫米導軌上。這種小型軟起動器具有内置的旁路接點。HPS2S18/30...300/515用于一般啟動，可用“外接”和“内接”兩種連接方法（可與标準的Y/D起動器相比較）。采用“内接”可減少42%流經軟啟動器的電流。也就是說使用戶有可能用58A的軟啟動器來啟動和運行100A的電機。限流功能可作為選件提供,标準的配置是有兩個内裝的信号繼電器。這種軟啟動器的功率為1.15,意即其最大電流等于額定電流lex1.15。

電動機屬感性負載，電流滞後電壓，大多數用電器都屬此類。為了提高功率因數須用容性負載來補償，并電容或用同步電動機補償。降低電動機的激磁電流也可提高功率因數（HPS2節能功能，在輕載時降低電壓，使激磁電流降低，使COS∮提高）。

RQD-D7軟啟動器

RQD-D7型磁控軟啟動器是一種創新的标準産品，使驅動系統更靈活、成本更低。

磁控軟啟動器裝置直道2002年5月才有國産第一台高壓産品問世。查新檢索表明，國外不生産這類産品。它是從電抗器啟動衍生出來的。用電抗串聯在電動機定子實現降壓是兩者的共同點。磁控軟啟動不同于電抗器軟啟動的時刻空飽和和電抗器來取代固定電抗器。飽和電抗器在啟動完成後被旁路。

在磁控軟啟動裝置中，SCR通過飽和電抗器的功率和電壓放大作用，控制電動機的電流。不像在晶閘管軟啟動裝置裡，在這裡耐高壓和流通大電流都是飽和電抗器的事情。磁控軟啟動由以下的技術優勢：1、可靠；2、便宜；3、對環境要求不高。

RQD-D7軟啟動器整個設計和交貨過程根據GB/T 19901-2000标準認證。

軟啟動節能

節能運行模式：輕載時降低電壓減少了激磁電流，電機電流分為有功分量和無功分量（激磁分量）提高COS∮。

節能運行模式：當電動機負載輕時，軟啟動器在選擇節能功能的狀态下，PF開關熱撥至Y位，在電流反饋的作用下，軟啟動器自動降低電動機電壓。減少了電動機電流的勵磁分量。從而提高了電動機的功率因數（COS∮）。（國産軟啟動器多無此功能）在接觸器旁路狀态下無法實現此功能。TPF開關提供了節能功能的兩種反應時間；正常、慢速。節能運行模式：自動節能運行。（正常、慢速兩種反應速度）空載節能40%，負載節能5%。