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[摘 要]工业中带负载较高的风机、水泵直接启动将会对电机及电网冲击较大，如采用软启动器启动将大大减少对电机的损害。软起动器是继自耦减压起动器、星-角减压起动器等之后，采用电子半导体器件（晶闸管）和单片机控制的智能化程度较高的一种新型电机起动装置，而且工作性能稳定，减少大功率电机的启停对电网的冲击，利于工业生产维护，提高电机设备使用寿命。
[关键词]软启动器；冲击电流；恒流起动
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0227-01
0 前言
软启动器本质上仍属于减压起动装置，但是减压范围更宽，且可以调整。星-三角减压起动器，起动电压为三相220V，运行电压为三相380V，电机只能在此两个电压点上运行，为有级减压起动模式。而软起动器，起动初始电压可以调整为任意电压值，如60V，然后由60V线性上升至380V，电机的起动过程更为柔和，是一种电机电压平滑上升的无级减压起动模式，减缓了起动时造成的机械和电气冲击，能将起动电流限制在电机额定电流的4倍以内。软起动器，不但可以使电机“柔性”起动，而且可据需要“柔性”停止，如用于供水控制时，可有效消除“水锤效应”，对管网起到保护作用，这是除变频器以外的起动器，所无法做到的。实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的各种参数，如限流值、启动时间等。软启动器主要是由串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路构成。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。
1、软启动器工作原理
软启动器（软启动器）是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，使旁路接触器闭合，软起动器的输出停止，改由接触器为电机供电，启动过程结束，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，并使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。
2、电机软启动器性能优势分析
（1）软起动器通常有较好的人机交互界面，便捷直观的操作显示键盘，可根据不同负载，对起停、运行、保护等参数进行设置、修改，并显示工作状态；
（2）可以设置多种起动模式和停止模式，对起动时间、软停时间进行设置， 根据负载特点选择不同的起动模式及参数设置，可最大程度的使电动机实现最佳的起动效果；
（3）有完善的保护功能（如过流、过载、缺相、过热等），可灵活设置相关保护参数；可降低集成或成套成本，简化电路。工作状态的实时监控，有工作电流、故障信号报警等功能。
（4）在结构上采用电动机软启动器作为控制输出执行元件，控制逻辑用 PLC 可编程控制器实现，使得系统结构简单明了，采用数字监控和数字设定，提高了控制系统的可靠性，也便于维护。同时具有外控功能，可根据使用情况进行连接，方便控制。
（5）有的机器具有先进的RS485等通讯功能，允许多种（模拟量和数字量）控制信号输入，和有多种控制信号（模拟量和数字量）输出，控制功能强大，便于构成自动化控制系统；
（6）电动机属感性负载，电流滞后电压，大多数用电器都属此类。为了提高功率因数须用容性负载来补偿，并电容或用同步电动机补偿。降低电动机的激磁电流也可提高功率因数（HPS2节能功能，在轻载时降低电压，使激磁电流降低，使COS∮提高）。节能运行模式：轻载时降低电压减少了激磁电流，电机电流分为有功分量和无功分量（激磁分量）提高COS∮。
3、软起动器的电路结构分析
软起动器的主电路，一般也由六只正反向并联的单向晶闸管组成，在三相调压电路上并联有旁路接触器的三组主触点。旁路接触器一般均由用户外置，由控制线路控制其通断，部分中、小功率软起动器机型，也有装置内部自置旁路接触器的，外围控制线路也相对简化。软起动器的电路结构（如图1）。
控制板是以单片机（或称CPU）为核心的由模拟及数字集成电路构成的控制电路，包括CPU的基本电路、同步信号电路、输入电压、输出电流检测电路、脉冲触发电路，控制端子（模拟、数字输入/输出控制信号）电路、和控制电源、操作显示面板电路等单元电路，往往排列于1～3块线路板上。其中控制电源电路，同步信号采样电路和脉冲触发电路，输入电压、输出电流检测的前级电路会安排于同一块线路板上，这块线路板又称为触发板；而其它电路和输入电压、输出电流检测的后级电路则安排于另一块线路板上，这块线路板又称为CPU主板。
4、软启动器运行控制方式
4.1 斜坡升压软起动
斜坡升压起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，它的电压按预先设定好的曲线变化，其斜率由斜坡上升的时间t决定，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。
4.2 斜坡恒流软起动
斜坡恒流起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。
4.3 脉冲冲击起动
在起动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，连入恒流起动。该起动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。笼型电机传统的减压起动方式有Y-q起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。
参考文献
[1] 徐甫榮.交流异步电动机软起动技术[J].电气时代，2003（08）.
[2] 高淑萍.智能型交流异步电机软起动器的研究[D].西安理工大学，2005.
[3] 骆宝俊.异步电机软起动器研究 [D].南京理工大学，2007.
[关键词]软启动器；冲击电流；恒流起动
中图分类号：TD327.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）11-0227-01
0 前言
软启动器本质上仍属于减压起动装置，但是减压范围更宽，且可以调整。星-三角减压起动器，起动电压为三相220V，运行电压为三相380V，电机只能在此两个电压点上运行，为有级减压起动模式。而软起动器，起动初始电压可以调整为任意电压值，如60V，然后由60V线性上升至380V，电机的起动过程更为柔和，是一种电机电压平滑上升的无级减压起动模式，减缓了起动时造成的机械和电气冲击，能将起动电流限制在电机额定电流的4倍以内。软起动器，不但可以使电机“柔性”起动，而且可据需要“柔性”停止，如用于供水控制时，可有效消除“水锤效应”，对管网起到保护作用，这是除变频器以外的起动器，所无法做到的。实现在整个启动过程中无冲击而平滑的启动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节启动过程中的各种参数，如限流值、启动时间等。软启动器主要是由串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路构成。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。
1、软启动器工作原理
软启动器（软启动器）是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间，控制其内部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，这种电路如三相全控桥式整流电路。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，使旁路接触器闭合，软起动器的输出停止，改由接触器为电机供电，启动过程结束，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，并使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击。
2、电机软启动器性能优势分析
（1）软起动器通常有较好的人机交互界面，便捷直观的操作显示键盘，可根据不同负载，对起停、运行、保护等参数进行设置、修改，并显示工作状态；
（2）可以设置多种起动模式和停止模式，对起动时间、软停时间进行设置， 根据负载特点选择不同的起动模式及参数设置，可最大程度的使电动机实现最佳的起动效果；
（3）有完善的保护功能（如过流、过载、缺相、过热等），可灵活设置相关保护参数；可降低集成或成套成本，简化电路。工作状态的实时监控，有工作电流、故障信号报警等功能。
（4）在结构上采用电动机软启动器作为控制输出执行元件，控制逻辑用 PLC 可编程控制器实现，使得系统结构简单明了，采用数字监控和数字设定，提高了控制系统的可靠性，也便于维护。同时具有外控功能，可根据使用情况进行连接，方便控制。
（5）有的机器具有先进的RS485等通讯功能，允许多种（模拟量和数字量）控制信号输入，和有多种控制信号（模拟量和数字量）输出，控制功能强大，便于构成自动化控制系统；
（6）电动机属感性负载，电流滞后电压，大多数用电器都属此类。为了提高功率因数须用容性负载来补偿，并电容或用同步电动机补偿。降低电动机的激磁电流也可提高功率因数（HPS2节能功能，在轻载时降低电压，使激磁电流降低，使COS∮提高）。节能运行模式：轻载时降低电压减少了激磁电流，电机电流分为有功分量和无功分量（激磁分量）提高COS∮。
3、软起动器的电路结构分析
软起动器的主电路，一般也由六只正反向并联的单向晶闸管组成，在三相调压电路上并联有旁路接触器的三组主触点。旁路接触器一般均由用户外置，由控制线路控制其通断，部分中、小功率软起动器机型，也有装置内部自置旁路接触器的，外围控制线路也相对简化。软起动器的电路结构（如图1）。
控制板是以单片机（或称CPU）为核心的由模拟及数字集成电路构成的控制电路，包括CPU的基本电路、同步信号电路、输入电压、输出电流检测电路、脉冲触发电路，控制端子（模拟、数字输入/输出控制信号）电路、和控制电源、操作显示面板电路等单元电路，往往排列于1～3块线路板上。其中控制电源电路，同步信号采样电路和脉冲触发电路，输入电压、输出电流检测的前级电路会安排于同一块线路板上，这块线路板又称为触发板；而其它电路和输入电压、输出电流检测的后级电路则安排于另一块线路板上，这块线路板又称为CPU主板。
4、软启动器运行控制方式
4.1 斜坡升压软起动
斜坡升压起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，它的电压按预先设定好的曲线变化，其斜率由斜坡上升的时间t决定，使之与时间成一定函数关系增加。其缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。
4.2 斜坡恒流软起动
斜坡恒流起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。该起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风机、泵类负载的起动。
4.3 脉冲冲击起动
在起动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，连入恒流起动。该起动方法，在一般负载中较少应用，适用于重载并需克服较大静摩擦的起动场合。笼型电机传统的减压起动方式有Y-q起动、自耦减压起动、电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。
参考文献
[1] 徐甫榮.交流异步电动机软起动技术[J].电气时代，2003（08）.
[2] 高淑萍.智能型交流异步电机软起动器的研究[D].西安理工大学，2005.
[3] 骆宝俊.异步电机软起动器研究 [D].南京理工大学，2007.