軟啟動器相關原理

軟啟動器相關原理

工作原理

    軟啟動器（軟啟動器）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。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。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。

啟動方式

    運用串接于電源與被控電機之間的軟起動器，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至起動結束，賦予電機全電壓，即為軟起動，在軟起動過程中，電機起動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。軟起動一般有下面幾種起動方式。

斜坡升壓軟起動：這種起動方式最簡單，不具備電流閉環控制，僅調整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數關系增加。其缺點是，由于不限流，在電機起動過程中，有時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對電網影響較大，實際很少應用。

斜坡恒流軟起動：這種起動方式是在電動機起動的初始階段起動電流逐漸增加，當電流達到預先所設定的值后保持恒定（t1至t2階段），直至起動完畢。起動過程中，電流上升變化的速率是可以根據電動機負載調整設定。電流上升速率大，則起動轉矩大，起動時間短。該起動方式是應用最多的起動方式，尤其適用于風機、泵類負載的起動。

階躍起動：開機，即以最短時間，使起動電流迅速達到設定值，即為階躍起

通過調節起動電流設定值，可以達到快速起動效果。

脈沖沖擊起動：在起動開始階段，讓晶閘管在極短時間內，以較大電流導通一段時間后回落，再按原設定值線性上升，連入恒流起動。該起動方法，在一般負載中較少應用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。籠型電機傳統的減壓起動方式有Y-q起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。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。

軟起動與傳統減壓起動方式的不同之處是：

1、無沖擊電流。軟起動器在起動電機時，通過逐漸增大晶閘管導通角，使電機起動電流從零線性上升至設定值。

2、恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環控制，使電機在起動過程中保持恒流，確保電機平穩起動。⑶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。適用于重載并需克服較大靜摩擦的起動場合。

電壓雙斜坡起動：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，Us根據負載可調，將Us調到大于負載靜磨擦力矩，使負載能立即開始轉動。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。軟起動器在起動過程中自動檢測達速電壓，當電機達到額定轉速時，使輸出電壓達到額定電壓。

限流起動：就是電機的起動過程中限制其起動電流不超過某一設定值（Im）的軟起動方式。其輸出電壓從零開始迅速增長，直到輸出電流達到預先設定的電流限值Im，然后保持輸出電流I這種起動方式的優點是起動電流小，且可按需要調整。對電網影響小，其缺點是在起動時難以知道起動壓降，不能充分利用壓降空間。

   節能原理

    電動機屬感性負載，電流滯后電壓，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）。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∮。

   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態下，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∮）。（國產軟啟動器多無此功能）在接觸器旁路狀態下無法實現此功能。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%。

   控制原理

    軟啟動器是通過控制可控硅的導通角來控制輸出電壓。因此，

軟啟動器從本質上是一種能夠自動控制的降壓啟動器，由于能夠任意調節輸出電壓，作電流閉環控制，因而比傳統的降壓啟動方式（如串電阻啟動，自耦變壓器啟動等）有更多優點。例如滿載啟動風機水泵等變轉矩負載、實現電機軟停止、應用于水泵能完全消除水錘效應等。