几种中高压降压软启动方式的探讨

潘晓晖 乔耀武

结构简单、成本较低以及易于维护的特点使交流异步电动机获得了广泛地的应用，并成为目前电气传动原动力的重要构成部分。全压直接启动模式和降压软启动模式是交流起步电动机的两种典型启动方式。对于中高压大容量的交流异步电动机而言，降压软启动可以实现平滑启动、降低启动冲击的效果。高压变频器在启动中高压电动机时，不仅可以能够提供充足的转矩，还能够以额定电流进行进行启动，但是如果只是把高压变频器当作中高压电动机的启动设备，无疑是大材小用。有鉴于此，笔者在本文中主要探讨了磁控软启动模式、晶闸管软启动模式、热变电阻软启动模式以及液体电阻软起模式等四种中高压降压软启动方式，希望能够为相关工作人员提供必要的借鉴。

1软启动概述

相对于传传统的全压启动模式，降压软启动由于具有众多的优势日渐取代自藕变压器启动模式以及Y-△启动模式，在众多的工业领域当中获得了广泛的应用。通常而言，中高压电动机主要电压为6kV何10kV的电动机，在该电压等级的电动机在启动的过程中，降压软启动模式会根据不断建立的电动机反电动势。电动机端的电压会从某一个特定值无级地、逐渐地上升至全电压，实现电动机转速从零平滑地上升至额定转速，并在旁路的协助下將降压软启动控制设备甩掉。

采用全压直接启动时，需要产生一系列的机械问题和电气问题。首先，容易出现的机械问题。如果启动转矩过大，在启动时会产生强大的机械冲击，机械的精准度和使用寿命均会受到严重的影响。其次，容易出现的电气问题。全压直接启动时的电流通常是额定电流的五倍至七倍，电流过大会直接导致电动机绕组温度的快速提升，电动机绝缘的老化程度会加速发展；同时，全压直接启动对电网系统的冲击也是非常大的。采用降压软启动的方式则能够有效降低启动电流，并能够实现电动机启动的平滑无级，不仅降低了机械冲击，减少了启动时间，还降低了启动电流对电网的冲击程度。

2中高压降压软启动方式探讨

2.1磁控软启动模式

磁控软启动模式将饱和电抗器串联在电动机的定子回路，通过直流励磁平滑改变电抗器的电抗值，使电抗器两端电压由大到小平滑改变，从而完成电机平稳的启动过程。磁控软启动装置适用于中小型中压电动机。该启动模式具有体积小、响应速度快、受环境温度影响小、启动过程闭环控制可实现恒流启动等优点。但是，周围存在一定的漏磁，可能会对附近的继电保护装置和其它电子装置造成干扰；同时，会产生一定的高次谐波，控制灵敏度比较差，噪声较大，电抗值调节范围较小。

2.2晶闸管软启动模式

晶闸管软启动模式将反相并联的晶闸管串联在感应电机定子回路，通过控制晶闸管的导通角来改变电动机端电压的大小，实现电动机降压软启动。该启动模式具有以下特点，中高压电机晶闸管软启动一般采用多组晶闸管串联，因此需要提高晶闸管器件的耐压等级和开关速度，改进触发与关断的同时性，晶闸管软启动本身更适合于低压领域。但是该启动模式也存在着许多的不足：首先，谐波较大，强迫换相，产生大功率脉冲，其次，均压均流技术复杂，风险大，成本高·再次，由于串并联大量的晶闸管，所以故障点多，维修复杂，检修频繁。最后，过载需加大额定电流倍率。

2.3热变电阻软启动模式

热变电阻软启动模式主要是在电动机三相定子回路当中传人了热变电阻器，通过热变电阻器实现了电动机的降压软启动。当需要启动电动机时，电动机定子电流需要经过热变电阻器，热变电阻器在电流的作用会逐渐升温发热，其电阻值便会不断降低，在保持电流基本不变的情况下，电动机端的电压值会不断升高，进而增大了电机起动转矩，实现电动机启动的平滑无级。热变电阻软启动模式主要充分了利用了液体负温度的特别属性。该属性的显著特点就是温度的升高会不断提升液体的电解度。更多的自由离子被释放出来，电阻的导电效率提升，进而增强了液体的导电能力；如果温度降低，则最终会导致电阻导电能力的下降。

热变电阻软启动模式不需要伺服系统，因而结构更加简单，相应地，其成本也会因此降低不少。但是热变电阻软启动模式除了具有和液体电阻软起模式(下文即将论述)同样的不足之外，还存在着以下几点问题；首先，必须采用两层水箱将热变电阻进行封闭保温，不同水箱层级之间注入变压器油进行分离，由于热变电阻在有限的空间内加热，会导致液体的急剧膨胀，非常发生爆炸。其次，一旦启动，则无法对热变电阻软启动的过程进行控制，并且无法实现软停止。再次。外界环境的影响非常严重。

2.4液体电阻软起模式

液体电阻软起模式主要是将可控液态电阻器串入到电动机定子回路当中，并通过伺服电动机对导电液中浸泡的极板距离进行调整，进而实现电阻值平滑无级地降低，让电动机的启动电压可以逐渐升高，最终实现电动机柔和的软启动。

液体电阻软起模式具有启动中不产生高次谐波、成本低廉等优点，采用该种模式软启动，启动过程几乎不产生对电网系统的冲击，由于没有谐波污染，有利于维护电网的纯净。但是该模式也存在着不足：首先，高压电动反电势建立的速率与水阻变化的速率很难一致，从而造成了启动电流的斜率很大，严重时会迫使上一级开关跳闸。其次，环境温度对启动性能的影响大。再次，液体电阻装置体积大，增加基建投资。第四，必须经常维护，须定期加液体保持液位。最后，安全性一般，液体易“开锅”。