电动机启动与保护方式的探析

王 镇

（沧州惠邦机电产品制造有限责任公司，河北 南皮 061500）

随着科学技术的不断革新与发展，电动机的启动与保护模式性能越来越高。传统的以“星——三角方式”启动的电动机在启动转矩太大的情况下是不能使用的，只能在符合使用条件的场合才能使用，并且以自耦减压方式启动的电动机也是存在缺点的。最近这几年，低压电动机和高压电动机的启动方式都有了改变；目前，低压电动机基本是电子式的软启动和变频器启动，高压电动机基本是一液体电阻降压方式启动。低压电动机和高压电动机的传统保护方法基本上都可以起到电动机的启动与保护作用。

一、以往的电动机启动和保护方式

电动机启动方式在2007年后已有新的方式，软启动方式也逐渐替代硬启动方式，在电动机的保护技术上有了较快的进步，现在的电子式的各种功能齐全的保护方式已经完全替换了传统的热元件保护，

1.硬启动方式的现状

硬启动方式既有优点，同时也存在着缺点；例如：硬启动方式电路简单，维修方便，一次性成本投入较低，但是也存在启动电流大，对电动机及机械设备冲击较大等问题。在负载状已知情况下，可选择式启动抽头电压是有一定优势的，但是在大启动转矩时，低电压抽头不能完成启动过程，而且高电压档会产生较大的启动电流，同时也会冲击电动机和电网，还会造成绝缘物被击穿，电网的某些主开关跳闸，妨碍了电网的某些保护参数的整定，也会烧坏启动器的交流接触器。我国标准的硬启动器的二次控制电路中有一只时间继电器，硬启动器的启动与运行都由它控制，时间一长，这只继电器也会有损坏，从而失去作用。一旦启动状态运行过长，欠电压运行的电动机会受到损坏，使电气设备的安全运行受到影响。硬启动方式在以前经常使用，主要是硬启动比软启动低。硬启动的传统保护方式也存在很多缺陷，也即将被淘汰。

2.软启动的基本情况

最近几年，硬启动方式已经被电子式软启动的方式基本取代。并且，它具有小电流启动，连续平滑启动和加速，启动转矩由小到大连续变化的优点，保护方式也有所增加，有效的解决传统方式中存在的缺点。

软启动器是一种新颖电动机控制装置，它主要由三相反并联晶闸管及其电子控制电路组成，为了达到不同目的而采用不同的方法使被控电动机的输入电压按不同的要求而变化，就可以适应不同负载电动机的启动。

软启动方式中有一种比普通软启动更好地启动方式——变频器，它可以使软启动变得缓慢，从而达到节能的效果，并且能与其它自控器件有效地组合成成熟的自动控制系统；同时改变输出电压和频率；作为调节器的软启动器只改变输出电压。变频器可以作为软启动器，但是它价格贵，结构复杂。

一般情况下，软启动器的工作原理有以下几种启动方式。

（1）斜坡升压软启动。这种启动方式也存在优点和缺点，优点是不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增加，缺点是在电动机启动过程中由于不限流时要产生较大的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大。

（2）斜坡恒流软启动。斜坡恒流软启动是在开始启动电动机时逐渐增加电流，一直到启动完成后电流保持不变。在启动是电流的变化速度是可以自己设置的，根据当时的启动条件进行相应的调整。因为它的各种优点而在风机、泵类等器械上经常应用。

（3）阶跃启动。阶跃启动就是开机时以最短时间使启动电流迅速达到设定值，为了达到快速启动的效果，可以调节启动电流设定值。

（4）脉冲冲击启动。这种启动方式应用场合很少，只有在其他启动方式不能实现启动任务时才得以应用，它是在开始启动时，让晶闸管快速通导大电流一会儿再降下来，再上升到预定电流值保持稳定。

二、现阶段电动机启动与保护方式的进展

近年来，电子式软启动方式将成为电动机启动的主要方式，硬启动在电子式软启动方式将基本被淘汰，原本已有的硬启动也将作出维修和改造，到最后实现软启动全面代替硬启动，使硬启动完全退出时代舞台。

1.软启动与传统减压启动方式的比较

星——三角启动、自耦减压启动、电抗器启动等启动方式都属于有级减压的硬启动，都存在大量缺陷，而软启动与其相比，具有明显的优势，如下：

一是无冲击电流。软启动器通过逐渐增大晶闸管导通角，使电动机启动电流从零线性上升至设定值实现电动机的启动。二是恒流启动。软启动器可以使电动机在启动过程中保持恒流，确保电动机平稳启动。三是启动电流的调节。根据负载情况可自由地无级调整至最佳的启动电流。四是实现软停车。电动机停机时，传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的，这样会对机械设备造成损坏，而软停车技术可以完全避免这一事故的发生，使维修成本降低。五是实现轻载节能。软启动方式可以控制在不同负载时调节电动机端电压，使电动机能正常工作，并能减少各种损耗。

2.软启动的保护功能的优越性

软启动的保护功能远远好于传统硬启动器的保护功能。

在过载保护方面。软启动器在电流控制坏的作用下可以随时感知电动机中变化的电流，为了达到过载保护功能，可以通过增加过载电流的设定和反时限控制模式实现，在电动机发生故障时发出报警信号。

缺相保护功能。工作时，软启动器随时检测三相线电流的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。

过热保护功能。热继电器可以在软启动器内部检测晶闸管散热器的温度，在温度过高时，它将关断晶闸管，并发出报警信号。

此外，还有软启动MCC控制柜控制中心，即我们常见电动机控制中心——MCC控制柜。一般由输入端的断路器、软启动器、软启动器的旁路接触器、二次侧控制电路、电压、电流显示仪器以及运行工作状态指示仪表组成。

[1]惠更斯.探索低压电动机和高压电动机启动的不同方式[J].中国电气化，2010（09）.