作為籠式異步電動機的起動設備——軟起動器，從20世紀70年代開始利用晶閘管交流調(diào)壓技術進行制作應用，以后又把功率因素控制技術結合進去。近年來，采用微電腦代替模擬控制電路，發(fā)展成現(xiàn)代的智能化軟起動器。 

　　1 智能化軟起動器的主要品種

　　目前世界上有許多電氣公司在生產(chǎn)智能化軟起動器，著名的有：法國施耐德電氣（Schneider Electric）公司生產(chǎn)的Altistart（ATS）軟起動器，最大功率達到800kW：美國艾倫-布拉得利（Allen-Bradley, A-B）公司生產(chǎn)的SMC系列軟起動器，最大功率達1200kW：通用電氣（GE）公司生產(chǎn)的QC、ASTAT系列軟起動器，最大功率達850kW，額定電壓500V，額定電流1180A，最大起動電流5900A：意大利西威（SIEI）公司生產(chǎn)的eST、dST系列軟起動器，額定電壓690V、額定電流1600A：德國西門子（SIEMENS）公司生產(chǎn)的3RW22系列軟起動器，額定電壓690V、額定電流1200A。上述產(chǎn)品中，ATS產(chǎn)品實用可靠，體積小，結構緊湊，使用方便，為一般用戶考慮選用：通用電氣和西威公司產(chǎn)品力求功能全面：A-B公司則把軟起動器設計成許多派生品種，不同品種對應不同功能：西門子公司的產(chǎn)品介于通用電氣與A-B公司產(chǎn)品之間。 

　　2 智能化軟起動器

　　幾乎所有的智能化軟起動器的結構組成原理均大同小異，現(xiàn)以Altistart（ATS）軟起動器為例加以說明。 

　　ATS軟起動器的結構 

　　ATS系列軟起動器 

　　ATS軟起動器的控制原理

　　ATS軟起動器包括一個控制模塊和一個電源組件，其結構組成如圖1所示。

控制模塊 同一系列不同功率之間的模塊可以互換，其功能有：觸發(fā)可控硅整流器：用微處理機計算操作狀況：記錄和儲存電動機和起動器熱狀態(tài)：監(jiān)測電源和電氣絕緣：通過內(nèi)部聯(lián)鎖繼電器發(fā)出監(jiān)測和報警輸出信號：3個LED提供狀態(tài)顯示：4個選擇開關實現(xiàn)選擇功能：4個電位器實現(xiàn)整定。 

　　電源組件 包括：背對背安裝的3對可控硅整流器并帶有保護電路：測量用電流互感器和控制電路電源：72A以上的風扇及其安全電路。

　　ATS系列軟起動器包括：各種用途的ATS-23軟起動——軟停止單元：控制離心泵液壓泵的ATS-23P軟起動——軟停止單元：控制1.5～8.5kW低功率電動機簡單用途的ATS系列VR2電壓斜坡起動器。

ATS軟起動器的控制原理如圖2所示。通過推移相位角g，直到電動機電流為零以后，再觸發(fā)可控硅。 

　　該技術可保證電動機在起動完成后連續(xù)平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，具有極佳的穩(wěn)定性：微處理機控制起動單元和電動機的主要工作參數(shù)，并不斷進行優(yōu)化。 

　　軟起動器實際上是一個晶閘管調(diào)壓調(diào)速的線路。其工作原理是通過改變晶閘管的觸發(fā)角，調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓。其特點是電動機轉(zhuǎn)速近似與定子電壓的平方成正比。軟起動器起動電動機時，晶閘管全導通，使電動機工作在額定電壓的機械特性上。

　　3 基本功能

起動電壓 軟起動器的起動電壓在35%～65%（甚至20%～95%）額定電壓間可調(diào)，這時起動轉(zhuǎn)矩為10%～36%（或4%～90%）直接起動轉(zhuǎn)矩。 

　　脈沖突跳起動方式 有些負載如擠壓機、攪拌機和皮帶輸送機等靜阻力比較大，必須施加一個短時的大起動力矩，以克服大的靜摩擦力，所以在軟起動器上設置了脈沖突跳方式，可以短時輸出95%的額定電壓（相當于90%直接起動轉(zhuǎn)矩），0～400ms可控。脈沖突跳結束后，根據(jù)斜坡設定值繼續(xù)起動。軟起動器在一個工作周期中的輸出電壓波形如圖3所示。

　　加速斜坡控制 電動機開始轉(zhuǎn)動后，可以控制電動機電壓線性增大，加速時間可在一定范圍內(nèi)（如1～999s）調(diào)節(jié)。還可提供電流限幅（如在200%～500%電動機額定電流間可調(diào)）的起動加速方式，可使電動機線性加速到額定轉(zhuǎn)速。 

　　加速斜坡作用于小功率電動機，而快速斜坡用于慣性大的設備。 

　　運行狀態(tài) 軟起動有4種運行狀態(tài)：①跨越運行模式：晶閘管處于全導通狀態(tài)，電動機工作于全壓方式，電壓斜坡分量可以完全忽略，常用于短時重復的電動機。②接觸器旁路工作模式：在電動機達到滿速運行時，用旁路接觸器來取代已完成任務的軟起動器，這樣可以降低晶閘管的熱損耗，提高系統(tǒng)效率�？梢杂靡慌_軟起動器起動多臺電動機。③節(jié)能運行模式：當電動機負荷較輕時，軟起動器自動降低施加于電動機定子上的電壓，減少電動機電流勵磁分量，從而提高了電動機的功率因素，起到了節(jié)能效果。④調(diào)壓調(diào)速方式：軟起動器可以作調(diào)壓調(diào)速運行，因電動機轉(zhuǎn)子內(nèi)阻很小，要得到大范圍的調(diào)速，就需在電動機轉(zhuǎn)子中串入適當?shù)碾娮琛?nbsp;

　　停止功能 該功能的停止方式有4種：①自由停車：直接切斷電源，電動機自由停車。②軟停止：有時不希望電動機突然停止，采用軟停止方式。在接收停機信號后，電動機端電壓逐漸減小，轉(zhuǎn)速下降到可調(diào)整斜坡時間（如1～999s）。③泵停止：適用于慣性力矩較小的泵驅(qū)動，消除“水錘效應”。④直流制動：當給出停車信號后，將直流注入電動機加快制動，直流制動時間可在0～99s間選擇。主要用于慣性力矩大的負載或需要快速停機的場合。還可用于準確停車功能，該功能用于要求定位控制停車的場合。⑤保護和監(jiān)控：軟起動器以字符式顯示器提供設備的監(jiān)控和快速故障診斷信息，它的保護功能有：限流，2～5倍電動機電流可調(diào)：按I2t負載曲線提供過載保護：輸入、輸出缺相，3s跳閘：晶閘管短路、散熱器過熱及轉(zhuǎn)子堵轉(zhuǎn)時，200ms內(nèi)跳閘：當電動機內(nèi)熱敏電阻的電阻值大于規(guī)定值時，200ms內(nèi)跳閘：CPU故障，600ms關機：熱故障信號、電動機過載及溫升超過臨界閾值時，停機。停機后，如果電動機溫度依然過高，軟起動器的熱控制裝置可防止重新啟動：相故障和相位不平衡，LED和輸出繼電器發(fā)出信號：軟啟動器還具有電源掉電、欠電壓、過電壓等保護。

　　智能軟起動器液晶顯示器可顯示電流、電壓、功率、功率因子、電動機溫度、運行時間。在通信方面，提供了標準的串行通信口，可通過鍵盤和LED以菜單形式設置參數(shù)。 

　　4 應用

　　智能化軟起動器的起動方式及獨特的功能是其他降壓起動方式不能比擬的，因此它可應用在多種負載控制系統(tǒng)中，如：機床、鑄造設備、運輸設備、傳輸帶、風機、壓縮機等。 

　　5 注意事項

　　軟起動器應用注意事項如下。

由于軟起動器沒有反轉(zhuǎn)控制功能，設備的正、反轉(zhuǎn)仍由接觸器實現(xiàn)。為保證設備的軟起動，可將軟起動器的可編程標準硬件接點接入接觸器控制回路：同時，在軟起動器控制回路中亦可引入接觸器的輔助觸點，其控制原理見圖4。

軟起動器有多種內(nèi)置的保護功能，如失速、堵轉(zhuǎn)測試、相間平衡、欠壓保護、欠載保護和過壓保護等。設計線路時應根據(jù)具體情況通過編程來選擇保護功能，或使某些功能失效，以確保安全運行可靠。 

　　由于軟起動器本身沒有短路保護，為保護其中的晶閘管，應該采用快速熔斷器。 

　　當軟起動器使電動機制動停機時，只是晶閘管不導通，在電動機和電源之間并沒有形成電氣隔離。如果此時檢修軟起動器之后的線路、電動機，那是不安全的，所以在電動機一次控制回路中，應在軟起動器之前增加斷路器。 

　　軟起動器在通過電流時將會產(chǎn)生熱耗散，安裝時應注意在其上、下方及左右留出一塊空間，一般距設備上下100mm、左右50mm。

　　軟起動器一般應垂直安裝。 

　　應避免將軟起動器靠近產(chǎn)生熱量的場所安裝。 

　　6 結束語

　　軟起動器是一種新型的、性能優(yōu)良的起動裝置，是交流異步電動機的首選產(chǎn)品，隨著價格的不斷下降，應用范圍會越來越廣，從而逐步取代傳統(tǒng)的起動器。