异步电机重载软启动技术研究

李明

摘 要：异步电机因自身结构简单、制作方便以及运行稳定等优势决定了其在各个领域中的广泛应用。电机软启动器是异步电机重要部分，可以通过其来对输出电压数值进行调节，降低对电机启动电流的冲击。其中，为解决电压降低导致的启动转矩减小而电机重载启动失败问题，应针对异步电机重载软启动技术做更进一步的研究。

关键词：异步电机;软启动;重载

相比传统的直接启动方式，软启动可以促使电机在比较小的电流下启动，电机转速平稳提升，降低了启动过程中电流对电网以及电机本身造成的影响。但是启动电压降低的同时启动转矩也会减小，而造成电机带重载启动失败，为解决此问题还需要就软启动基本原理分析重载软启动控制技术，提高电机启动可靠性，排除各方面存在的隐患。

一、软启动作业原理

比较常见的软启动器如电子式、自动液体电阻式以及磁控式等，且以晶闸管应用最为广泛。以晶闸管软启动为对象进行分析，其主回路分为三对反并联晶闸管，在异步电机启动时，由控制电路来调节晶闸管触发角，促使定子绕组端电压从初值逐渐上升到全电压。以小电流为支持，就可达到电机平稳提速的效果，直到达到额定转速为止。其中，电机定子绕组所输入的电压会直接通过三相交流电压电路的触发脉冲家哦来控制，因此在改变触发角变化规律的情况下，便可实现电机启动方式的改变，使得电机可以采取不同启动特性来适应各种工况要求，满足实际生产需求。

二、异步电机软启动分析

异步电机启动方式较多，虽然具有减压启动效果，但同时在电机启动过程中还会产生二次冲击电流。与传统减压启动方式相比，软启动具有更大优势，主要可体现在三个方面：①无冲击电流。对于异步电机的软启动过程，会存在晶闸管导通角持续增大情况，并且启动电流逐渐由零线性升高到设定值。②恒流启动。软启动控制器可实现电流闭环控制，这样电机启动时就可以保证启动电流的平稳性，将电机启动维持在一个相对稳定的状态。③启动电流控制。结合电网继电保护特点以及负载状态，来调整启动电流达到最佳状态。

三、异步电机软启动控制技术

（一）重載软启动

虽然相比传统直接启动方式软启动具有更大优势，但是在控制初期依然存在输出控制转矩不够而无法重载或满载启动的缺陷。基于三相异步电机数学模型进行分析，其中忽略掉谐波、磁饱、电机铁损的影响，确定电机电磁转矩Te为：

Te=3npU2Ar′A2/S2πf[（rA1+r′A2/S）2+（xA1σ+x′A2σ）2]

其中，rA1、r′A2表示定子电阻及转子等效到定子侧电阻，单位Ω;xA1σ、x′A2σ表示定子漏感及转子等效到定子侧漏感，单位H;表示励磁损耗电阻（Ω）与励磁电感（H）;表示异步电机电压（V）与供电频率（Hz）;s表示电机转差率[1]。

电机转矩与定子端所获电压平方近似正比，启动频率为电网供电频率保持稳定。但是在电机实际降压启动过程中，启动电流被限制的同时，启动转矩也大幅度降低，因此无法带重载或满载启动。想要改变此缺陷，无法对电机既定的各项参数进行调整，并且为限制启动电流电压必须满足逐渐增大的规律，因此无法通过调整电压的方式来实现电机重载启动。根据上述公式，仅能够通过调整频率来实现重载启动。一方面可应用变频器促使频率的改变，但是适应性较低，尤其调速不频繁的工况此种方法不合适。另一便是应用晶闸管软启动器实现变频，促使电机实现带重载启动，降压的同时促使频率变化，在满足电流限制的条件下提高启动转矩。

（二）重载软启动控制技术

1.最低离散频率

实际操作中应利用三相工频电压各半波以及每项控制来确定离散频率，同时确保所选离散频率合适，避免过低而影响下一个获得频率的时间，导致控制程序更加复杂，影响电机的正常启动。电机软启动本身转矩大且电流小，以此来满足重载或满载启动，关键是要获得满足效果的频率。即在电机启动电压较小的情况下，具有最大的启动转矩。启动电压小相应的启动电流也小，低频率足以满足大转矩启动要求。一般可采取仿真与试验的方式，对电机铭牌、电机相关参数等进行确定，通过仿真和试验结果的比较，确定满足要求的最低离散频率。

2.离散频率切换

对于离散频率的切换，必须要保证不会对曲线正选连续性造成影响，同时还应满足离散频率波正负半轴交替交换的要求。在实际切换中，务必要控制离散频率转矩过渡的稳定性，以免出现转矩振荡问题。基于此可判断正周期或半周期为离散频率切换的最佳条件，在确定最低频率的前提下，对下一切换频率初始工频周期进行提升，确保条制正弦时不会造成转矩跌落。并且，离散频率切换前需要更改离散频率结束时间，以此来维持转矩的平稳过渡。

四、结语

相比降压启动方式，软启动可以更加满足电机启动要求，而想要满足重载软启动要求，就需要就软启动过程中电压与转矩条件进行分析，做好控制技术的研究，通过合理控制离散频率，保证电机启动转矩达到要求。

参考文献：

[1]罗剑辉.异步电机重载软启动技术探析[J].电工技术，2016（07）：22-23.

[2]杨波.基于STM32的异步电机重载软启动器的研制[D].陕西科技大学，2013.

[3]周琛.异步电机重载软启动技术[D].哈尔滨工业大学，2012.

[4]范子林.适用于重载起动的感应电机软启动器研究[D].浙江大学，2011.