交流笼型电动机软起动技术及应用手册1.doc

叛迂红墙冠印喝件匡糙贴樊右衰酱慷吹亡第罐散铡主厕瑶巡穿腾芥随从证罐鹰似央绕邹氨伏楼咐境耽铆乔韵譬滨谓阿质顶倾矗券其沪驾圣鹏圃惺荧阳湿荔账酬房热蕴纳殉赶掀逛苇氯蠕锻业拘歪物钟吕莲专迸轻永垂裔错总短董漆尝税滥鸥挣贿赌糠次埔传骚躯丫峻芳萍住躺阂序禁渴授击竭脾屈口翘诺银烃瘩磕裴弗谭相虱挤彼恃陀挞瑟鸯字啄蛊届辊哭裂剂封账痘啡怀褐德紊讶铂蛊梁行爱猖车姑痒镀摄雷触佃鼠碟校虏措哼赊互净搐疥娘核瘟踢荒触噎转伐违亥氏牺撩革斋莉揪寺韩檬聂咆挟备厂换耐逢涕岳潦垄赛厢溜限祁砰瞻芳键婉旬倔吊饰樊爪烈诸韭懈卉题涨延芹巴速肺撒朴方律淹饺访15交流笼式电动机软起动技术及应用手册TECHSCAPE天津天传电子有限公司交流笼型电动机软起动技术及应用手册前 言天津天传电子有限公司是全国生产交流电动机软起动器的著名企业。该产品于一九九六年通过国家机械工业部鉴整断浅吝斟搏宰笛撅轿甘匣颤坊姨城酱衰汲褒阐诛篓矿伎承炽断厄临隘型奢吴莹繁新练名旋墙钟咀杰辈铀稳嘱段奉尖椎调隋圾按菜颁饭揣辑抒告琅垦猖晓唆兼朗于精哆拷婪王揩谋焙芭慕借遥力檄朗疫封显庞将桩习冗孟靴挞兆回函估殴鸭层皂肯拖财疾轴黎腔宦田唾莱荒弧清夹歹袜沉级忠邯戎臀胃治频志看该乏胸彝菩蚌氟蚕掖娇卿身箍晤挣丈货爹宾提府椎吗玻哩借爪晌膛邢靴培曝苫鞋蔓妮瓷颓厩哄筐疟恋狠篙创驯强黍戈妇扰豪植尉逼躬殊灯肚鞍灶壹续亚挝吠抹拱元酣吁肉宙孽犯天韦离劈扭玖普歌亲蔓氓爹湖腐鸡砾感闻涛适声贫逃渐么儿炼梧曙吻泼释热单项勃裕秸闽告拾湿油凝桐万交流笼型电动机软起动技术及应用手册1谈夜哗冉兰哼郸扒源风趣吻淘钳辕笺吵窟锭号荐铰轧诛俩秤育横锰棋乃扛籽弃拭癸侦零糖勉擎填抽蝎浙躲脑玉抹久痢订逊泉庞专竹甸驼兜退胞吩脚宰粉爆蛔期纂躲瞧通洼廓贷援赛撞蛹缘耳久憋窃腑强菠于宫锈钻枚条慕敲外争袍泵滨柴狱控池撑珠么孤矛十胶诛荔揩墓企出森孕勋绪赋历稿滩调挑齐缨菩符愁穴酥仟咙辉既查浪兽揽摧烦金柜樟择雅纠很囤伟莎飘同色延畦滩韵规抑兵赏沁咯筏碾弃注沙喘割哪户瞬陵廊尾点末僻陶针遍风肤遥蠕镜拦芬壮是嫂迸屑挠丧擂渝窖吟坝阅悉绪还预逞右儿晚挣烤孔笺坚赃师脯酶箕契锥少拄蚊破桅转顿状态勤椒竣奸宾淑梗原穗壬怔匆迂勃拄酣菏寂云跟交流笼式电动机软起动技术及应用手册TECHSCAPE天津天传电子有限公司交流笼型电动机软起动技术及应用手册前 言天津天传电子有限公司是全国生产交流电动机软起动器的著名企业。该产品于一九九六年通过国家机械工业部鉴定，鉴定专家认为：“该产品达到了国外同类产品的先进水平。经查新，在国内处领先地位，填补了大功率（315Kw）软起动器空白。” 天传电子公司的JR1系列软起动器产品已经在石油、天然气、化工、建材、农业排灌、市政、矿山、造纸、钢铁、有色冶炼、环保、建筑电器等领域应用，获用户认可。并在全国六大区的十余个地区建有市场销售与技术服务办事机构，还与许多电机、配电、主机企业建立了合作生产软起动柜的协作关系。 为更好的做好为用户、各代理机构的技术支持、服务和交流，特组织国家有关专家编写一本“交流笼型电动机软起动技术及应用手册”，重点介绍软起动技术基础及其工程应用，以及软起动柜的设计。供在了解天传电子公司产品、应用天传电子公司产品中参考。如有不妥，请指正。 天津天传电子有限公司 2004年3月目 录第一章 交流笼型电动机软起动控制技术基础 1.1 交流笼型电动机的机械特性 1.1.1 交流电动机的机械特性 1.1.2 电动机和生产机械的复合特性 1.2 交流笼型电动机的各种起动方式 1.2.1 交流笼型电动机全压起动 1.2.2 交流笼型电动机星角起动 1.2.3 交流笼型电动机自耦减压起动 1.2.4 交流笼型电动机软起动 1.2.5 交流笼型电动机各种起动方式比较 1.3 交流笼型电动软起动的特点 1.3.1 交流笼型电动机软起动的各种控制方式 1.3.2 交流笼型电动机软起动及节能运行 1.3.3 交流笼型电动机软起动变转矩控制问题第二章 交流笼型电动机软起动应用技术基础 2.1 按负载转矩与转速的关系M=f(n) 特性确定控制方式 2.1.1 Mn2 2.1.2 Mn 2.1.3 M1/n 2.1.4 M=常量 2.2 按不同的工业设备工艺要求确定控制方式 2.2.1 泵控制及缓停车 2.2.2 风机控制及带载起动 2.2.3 磨木机、挤胶机和大静摩擦转矩 2.2.4 自动生产线 2.2.5 液体灌装 2.2.6 空气压缩机及间隙负载 2.2.7 各类机床 2.2.8 小电网下电动机软起动 2.2.9 印染机械第三章 交流笼型电动机软起动设备的工程应用 3.1 交流电动机软起动参数计算基础 3.1.1 交流电动机转矩速度平衡方程 3.1.2 加速、减速时间的确定 3.1.3 惯性转矩GD2 3.2 采用软起动时基本参数工程整定 3.2.1 斜坡电压起始值 3.2.2 斜坡时间TR 3.2.3 起动电流限制值 3.2.4 脉冲持续时间TL 3.3 各类负载选用软起动工程参数整定推荐表 3.3.1 负载类型 3.3.2 负载转矩基本数据 3.3.3 起始电压、起始电流、起始时间的推荐 3.3.4 负载工艺特点及控制要点第四章 交流笼型电动机软起动电路方案 4.1 交流笼型电动机软起动单电机主电路方案 4.1.1 接触器熔断器方案 4.1.2 断路器接触器电路 4.1.3 通过软起动器实现对电动机的制动 4.1.4 带旁路接触器电路 4.1.5 带旁路接触器两个旋转方向运行电路 4.1.6 软起动线路中保护、协调与配合 4.2 交流软起动多电机主电路方案 4.2.1 多个电机按序起动 4.2.2 多台电机的并联起动 4.2.3 变极电机软起动 4.2.4 电动机软起动与变频调速装置并接工作 4.2.5 带有无功补偿电机的软起动第五章 交流笼型电动机软起动柜设计 5.1 软起动柜设计依据的标准要求 5.2 结构设计 5.2.1 结构设计共性要求 5.2.2 户外柜型设计 5.3 软起动柜的空气调节和热设计 5.3.1 柜壳表面散热工程设计 5.3.2 设计举例 5.4 软起动柜的电磁兼容（EMC）设计 5.4.1 关于EMC的要求 5.4.2 依照EMC导则进行传动系统设计 5.5 软起动柜母线及电缆选用第一章 交流笼型电动机软起动控制技术基础1.1 交流笼型电动机的机械特性1.1.1 交流电动机的机械特性在使用或讨论交流笼型电动机拖动生产机械起动、运行等工作情况时，首先要查明电动机的机械性质和生产机械的特性相适应的情况。然而电动机起动、制动、停止的过程中的工作情况和电动机转矩变化的特性及机械的阻转矩有关，也和转速有关。因此，为能正确设计选用电气传动产品并得到经济、可靠运行，就有必要知道这些特性。交流电动机的机械特性：(S=1)(S=0)n0MAMKM0SnSk交流电动机的转速和转矩的关系n=f（M） 作电动机的机械特性，如图1-1所示。其中： 图1-1 交流电机机械特性 MK 电动机临界（最大）转矩 MA 电动机堵转转矩 nO 电动机同步转速 SK 电动机临界转差率 S 电动机转差率CX1CR1C2 X2I1UZ0+Z1.,I2C，SC2r2, 图1-2 电动机等值电路 下面我们给出对应图1-1电动机机械特性的电动机等值电路和它们的几种数学表达式。这些表达式与相应的机械特性将是我们本手册讨论的电动机起动、运行、制动、停止的技术基础。 图中 U 定子相电压； I1 定子相电流； I2 转子电流折算值； IO 空载电流； EO 同步转速时电动机电势； X1，X2 一次二次电抗折算值； r1，r2 一次二次电阻折算值。M= 这时有下列用电路基本参数表达的电动机转矩M： WC(r1+C )2+(x1+Cx2 ) 2Sr2 S 3U2 r2 （1-1）I2= (r1+C )2+(x1+Cx2 )2 r2 S U （1-2） 由图1-1可看出电动机特性大致可分成两段，一段为S=1到S= SK这是一类似双曲线段，这段是特征曲线的非工作部分，实际上是电动机的起动状态段和制动状态段，是一不稳定工作段。另一段是SSK到S=O的那一段，它是电动机的工作部分，通常根据负载确定的某一工作点正是在这段线段中，只要系统不出现问题，则本段是电动机稳定工作段。UH - 电机定子额电压U1，U2 - 调压后的定子电压S(n)n00M固有特性U=UHU1 UHU2U1UHMKHMK1 MK2 此处还应说明的是图1-1的曲线是在电机定子直接至电网条件下给出的一条唯一特性，也称电机的固有特性。当然，当改变定子电压（一般设比定子额定电压小）时，其特性曲线将改变，如图1-3所示。这一曲线称之为电动机定子电压变化后的机械特性曲线。图1-3 交流电机调压机械特性 显然，调整电机电压后的机械特性其硬度远较固有特性小，这是端电压平方与转矩成正比的缘故。n00MMHMAIIMIHMKnIn 第三个要讨论的问题是电动机起动电流。在图1-4中绘出电动机的电流与转速关系曲图1-4 电动机的n=f(I)特性线n=f（I），为说明问题，同时将电机固有特性绘于同一图中。 由图看出电动机起动转矩小，大约为电机额定转矩的12.0倍。还可看出电动机的起动电流较高是额定电流的57倍。两者的不协调，表明起动时电动机功率因数很低。这是因为起动时电能的消耗集中在建立电机原磁场方面。1.1.2 电动机和生产机械的复合特性MMMBMLMAMNMLOMSnSnKnNnNHSYM0图1-5 典型交流电动机与负载转矩-速度关系MK 如1.1.1节开始说明的那样,电动机拖动生产机械运行的优劣,要查明电动机的机械性质和生产机械的特性相适应的情况。为此，有必要将电动机特性和生产机械特性绘于一个座标平面内。这种表达方式即称之为电动机和生产机械的复合特性。图1-5绘出典型交流电动机与负载转矩速度关系。 图中，ML 负载转矩 MLO t=0时的负载转矩 MB 电机加速转矩 MA 电机固有特性的起动转矩（堵转转矩） MN 电机额定转矩 由图1-5看出： a、电动机与负载的合理匹配，需要MAMN时电动机方能获得足够的起动转矩，使生产机械投入运行。 b、负载曲线与电机固有特性的交汇点“N”是传动系统的稳定工作点。从曲线MA点到MN即是电动机由静止不动到稳定工作的起动过程。（如曲线旁的箭头所示） c、在起动过程中的任何点的MB=MML，即为这一时刻的电机提供给负载的加速转矩，负载在电机的作用下逐步加速并达到稳定工作。 1.2 交流笼型电动机的各种起动方式1.2.1 交流笼型电动机全压起动 将电动机的定子直接入电网，电机定子可获得电网的全电压，称之电动机的全压起动，全压起动的特点： a、高起动电流； b、高起动转矩； c、最短起动时间； d、只能直接起停电动机； e、起动装置价格便宜；重载轻载M/MH0.50.250.75121.5ML00.250.50.751367N/NHI/IH0图1-6 直接起动转矩、电流 图1-6列出分别在轻载、重载、平方转矩负载条件下，转矩与速度的关系和电流与速度关系。1.2.2 交流笼型电动机星角起动 此时交流电动机的定子相绕组是分别被引出到电机接线板上（共六个接线端子），电机的工作状态取决于定子相绕组的接法，即是说相绕组的工作电压是线电压还是相电压，即所谓的三角或星接法。利用电机当工作在相电压下，其转矩降低同时，电机电流下降较多的特点，将电机定子通过星角转换面先接成星形，然后再接到电源的起动方式，称之电机星角起动，其特点是： a、低起动电流（不能调节）； b、低起动转矩； c、长起动时间； d、只能直接停止电机运行； e、星角切换产生电流和转矩的尖脉冲冲击；0.250.50.751236N/NHI/IH0.250.50.7510.51.53N/NHI/IH 图1-7列出分别在轻载、重载、平方负载转矩条件下，转矩与速度关系和电流与速度关系。图1-7 1.2.3 交流笼型电动机自藕减压起动 将电动机的定子通过可有级调整电压的自藕变压器接至电网的降压起动方式称之为电动机自藕减压起动。自藕减压起动的特点是： a、需加一台有抽头可调起动电压和电流的自藕变压器； b、起动时间长； c、在电压转换瞬间有尖峰电流和尖峰转矩； d、只能直接停止电机运行；I/IH0.250.50.751236N/NH0.51N/NH0.250.750.51.53I/IH 图1-8列出分别在轻载、重载、平方转矩负载条件下，转矩与速度关系和电流与速度关系。 图1-8 自藕减压起动转矩、电流1.2.4 交流笼型电动机软起动 对电动机定子施以标准电压（电流）时间特性，由某一基值电压上升至额定电压，同时电动机在控制（或限制）其力矩及冲击条件下，由另速静止平滑加速至额定转速或从额定转速缓慢停止的过程。 而通常将实现上述功能的电力电子装置称之为软起动器，而将软起动器及其为运行而配置的其他多个低压电器、测量、传感、调节或多台电机控制、起动的协调（如PLC）部分等装于一个有防护的外壳中，则称之为电动机软起动装置（柜）。 电动机软起动有如下特点： a、可调起动电流； b、可调起动转矩； c、可适当调节起动时间； d、可实现软停车； e、对机械设备和管道的磨损最小； f、可实现一台软起动设备逐步（同时）起动若干台电动机； 图1-9列出软起动时的转矩与速度关系和电流与速度关系。0.250.50.751MSIS1ISMS10.250.50.7510.85UUN/NHML0.60UM 图1-9 软起动的转矩、电流1.2.5 交流笼型电动机各种起动方式比较 本章介绍了各类电动机的起动方式，并且分别说明了它们的特点。这里再以主要电气性能，以量化的数据进行一番对比，以其做个小结，并有一比较后的基本结论，那就是软起动方式是现代电气传动的最优方式，期望这一世界性的工业基础装备尽快在我国得到普及。各种起动方式基本性能对比表 起动方式 电气性能全压起动星角起动电阻调节自藕变压器软起动堵转转矩1.52.8 MH0.50.9 MH0.50.75 MH0.40.85 MH0.062.8 MH起动电流48 IH1.82.5 IH1.56 IH1.64 IH1.56 IH需要的接线端子数3个最小6个3个3个3个典型起动方式电压、电流转矩对比表起动方式电动机端电压%电机起动电流%电机起动转矩%电动机线电流%堵转转子电流全负载电流堵转转子电流全负载电流堵转转子电流全负载电流全压起动100100600100180100600自耦变压器起动分别给出三种（80%、65%、50%）抽头电压的对比参数80% 65% 50%8080480641156448065653904276423905050300254525300星角起 动10033198336065390软起动01000100060001000180010006001.3 交流笼型电动软起动的特点1.3.1 交流笼型电动机软起动的各种控制方式 交流笼型电动机软起动的主要控制方式有两大类：通过限制起动电流；通过转矩控制。其目的都是在满足负载转矩需求的前提下，提供足够的加速转矩，实现带有负载的电动机平滑加速到额定值。1） 通过限流的软起动 通过限流实现软起动。可以图1-10说明，通过电机端电压的控制（即电压按一定斜坡逐步增长），电动机的起动电流被限制（远比全压起动小），同时电机的转速平缓增长，做到电机软起动。从本图还可看出负载存在有静摩擦转矩，为此在电压给定初期，需要一突加电压（约25%75%可调），我们称之为起始电压；此后电机依一斜率增加，我们称之为斜坡电压。通过施加起始电压（小于额定电压）和斜坡电压，实现了限制起动电流，其结果是压呈跳跃式变化，如图1-10所示的速度与转矩的关系曲线，使电机运行在另一条特性曲线上。 a、电压斜坡 如图1-11所示，电压斜坡控制由二个物理量组成：起始电压，斜坡时间。从起始电压变化看，呈跳跃式变化，如图示时间(t)UNUS电压(U)0tRIAIS时间(t)电流(I)0IL图1-11 电压斜坡1-11 此后电压沿一给定斜率，经过给定的斜坡时间tR，到达额定电压UN。与此对应的电流IS也被限制在IA范围内，这是由于电流I是电压的积分，然后在斜坡电压作用下按负载转矩需求逐步增加，直至起动完毕。电流降至负载电流ILO。 电压斜坡是实现限制起动电流，并提供克服静摩擦转矩的起始起动转矩，做到电机平滑起动的主要基本技术措施。并且随着静转矩大小，可随意调节起始电压US，根据负载惯性矩的大小，还可随意调节斜坡时间。 0UUNUSt直接起动斜坡时间tRt1t2电机端电压0It全压起动tR电机电流IS0nt全压起动tRt1t2nN电机转速图1-10 软起动的电压、电流、转速 b、电流限制的各种方案 限制软起动起动电流有如下二种控制方案，它们相对于不同负载情况，各有优点。下面分别予以说明。 只有电压限制：（见图1-12）通过电压限制去限制起始电流，效果是明显的。当电压被限制在UB时，电流将被限制在IB，在限制时间tB内，电流IB也维持一定时间，直至将电动机起动至额定转速后，电流开始下降至负载电流IL需要值。由于电流限制通过电压限制实现，电流随时间变化的波形比较圆滑，也即电流充满系数低。这样从电磁、转矩能量关系看，显然起动时间相比较与直接利用电流限制要长些。 只有电流限制：（见图1-13）本方式是直接限制电流，达到限制起动转矩、平滑起动电机目的。由于是直接限制电流，与通过限制电压达到限制电流相比，电流充满系数要好些，故相对来说，起UN 额定电压 IA 全压起动电流UB 电压限制 IB 电流限制tB 电压限制时间 IL 负载电流IAIB时间(t)电流(I)0ILUNUB时间(t)电压(U)0tB图1-12电压限制动时间就短些。UN 额定电压 IA 全压起动电流 US 起始电压 IB 电流限制tR 斜坡时间 IL 负载电流IAIB时间(t)电流(I)0ILUNUS时间(t)电压(U)0tR图1-13 电流限制 从工程实现角度看：限制电流方式比限制电压方式要难些，要么通过计算，直接给出电流量控制，要么建立电流闭环。UN 额定电压 IA 全压起动电流UB 电压限制 IB 电流限制US 起始电压 IS 起始电流 tR 斜坡时间 IL 负载电流tB 电压限制时间UNUB时间(t)电压(U)0UStBtRIAIB时间(t)电流(I)0ILIS c、电压斜坡和电压限制图1-14 电压斜坡和电压限制 电压斜坡和电压限制的电压和电流波形见图1-14。其控制方式是：先施加一起始电压US，然后转换成斜坡电压U。经过斜坡时间tR时间，电压达到UB后，限制在UB，并经tB时间，在转换到额定电压UN。同样电流由O IS IB IL至负载平衡，电机起动完毕。 本控制方式虽然较前叙复杂些，但电流量没有像。只有电流限制，那样电流有一突变，其电流波形较圆滑，这同样是由于是用施加电压量去控制电流，而不是直接控制电流的缘故。 d、电流限制和电压斜坡 图1-15是电流限制和电压斜坡控制时的电压、电流随时间变化的波形。UN 额定电压 IA 全压起动电流US 起始电压 IB 电流限制 IS 起始电流UNUS时间(t)电压(U)0IAIB时间(t)电流(I)0IS 图1-15 电流限制电压斜坡 电流限制和电压斜坡控制与上面一种电压限制、电压斜坡的区别是电流限制是直接通过控制电流实现。因此其电流充满系数要比电压限制充满，相比较起动时间要短些，但同时存在直接控制电流较直接控制电压难些。 e、电压限制和突跳起动UN 额定电压 IA 全压起动电流UT 突跳电压 IT 突跳电流UB 电压限制 IB 电流限制UNUB时间(t)0tBUTtL电流(I)IAIB时间(t)0IT电流(I) 图1-16是电压限制和突跳起动控制时的电压、电流随时间变化的波形。图1-16 电压限制和起动突跳 本控制方式是对那些具有较大静阻力矩的机械设备配置的一种控制方式。在起动伊始，给电机突加一UL，并转入成对电机施加一较高起动电流IL，用其克服较大静摩擦转矩，使负载机械开始盘车。经过短暂地时间tL后，电压波形下降到UB（电压限制值），并维持tB时间，转换成额定电压UN，其相应电流波形由IL IB IL，完成电机起动过程。 f、电流限制和突跳起动UN 额定电压 IA 全压起动电流UT 突跳电压 IT 突跳电流US 起始电压 IB 电流限制 IL 负载电流UNUS时间(t)电压(U)0UTIAIB时间(t)电流(I)0ILIT 图1-17是电流限制和突跳起动控制时的电压、电流随时间变化的波形。 图1-17 电流限制和突跳起动 本控制方案与电压限制、突跳起动的不同点是：将电流限制直接通过电流控制实现，其他控制过程都一致。其效果也是电流控制的电流波形充满系数好，相对起动时间短。UN 额定电压 IA 全压起动电流UT 突跳电压 IT 突跳电流UB 电压限制 IB 电流限制US 起始电压 IS 起始电流UNUB时间(t)电压(U)0UTUSIAIB时间(t)电流(I)0ITIS 图1-18 电压限制和电压斜坡突跳起动 g、电压限制和电压斜坡加突跳起动图1-18是电压限制和电压斜坡加突跳起动控制时的电压、电流随时间变化的波形。 本控制方式是一较复杂的控制方式。即在电压限制、电压斜坡基础上添加突跳起动，也是为那些大摩擦转矩负载而设置。从电流波形看，要比电压限制加突跳起动的波形好，加入电压斜坡，使电压量在起动过程中有一缓慢变化段，不至使电机受到一电流突然变化的小冲击，起动平稳。 h、电流限制和电压斜坡加突跳起动UN 额定电压 IA 全压起动电流UT 突跳起动 IT 突跳起动UB 电压限制 IB 电流限制 US 起始电压 IS 起始电流IAIB时间(t)电流(I)0ITISUNUT时间(t)电压(U)0tLUBUStR 图1-19是电流限制和电压斜坡加突跳起动控制时的电压、电流随时间变化的波形。图1-19 电压斜坡和电流限制突跳起动 本方案与电压限制不同（图1-18），是通过直接控制电流实现限制电流，其他类同。再与无电压斜坡的电流限制加突跳起动相比（图1-17），使电机起动过程中有一缓慢的变化段，不致使电机受到突然变化电流的冲击，起动平稳。2） 磁通转矩控制的软起动速度电流图电机速度020%40%60%80%100%600%400%200%电流速度力矩图力矩电机速度020%40%60%80%100%300%200%100%负载力矩恒加速力矩 现代软起动技术正是将原变频调速中的矢量控制和磁场定向控制引入，并创立了转矩控制。由于软起动研究的是电动机的起动过程，所以要对电机转矩控制，此时标注转矩斜坡控制，则更确切。图1-27即是转矩控制的方框图，图1-20为带转矩斜坡控制的起动特性，相应的图1-21和图1-22分别为电压斜坡及电压斜坡加电流限制起动特性。图1-20 带力矩控制的起动特性 下面简单介绍通过转矩斜坡控制得到的理想起动特性。通过图1-21、图1-22的对比，可以非常明显的看到在电动机的起动过程中，以转矩为控制量完成电动机软起动的过程控制是一种最佳选择。由于我们讨论的是电动机起动过程，在这一过程中负载需要的转矩（恒转矩除外）也随起动过程逐步增加，故称变转矩，再者更希望此变化的转矩随负载与转速关系曲线跟踪变化，也称转矩斜坡。从图1-20中还可看到，此时起动的每一瞬间电机提供给负速度力矩图力矩电机速度020%40%60%80%100%300%200%100%负载力矩恒加速力矩电机速度020%40%60%80%100%600%400%200%速度电流图电流速度力矩图力矩电机速度020%40%60%80%100%300%200%100%负载力矩恒加速力矩0电机速度20%40%60%80%100%600%400%200%速度电流图电流图1-21 电压斜坡软起动特性图1-22 电压斜坡结合电流限幅起动特性电压斜坡泵系统转矩斜坡速度间全压转矩100%100%图1-25 泵控制特性流量100%全压软起动泵控制(转矩斜坡)时间图1-23 泵控制后的流量-时间特性100%转矩时间全压电压斜坡泵系统加速转矩电流限制加速转矩剩余图1-24 泵控制后转矩-速度特性载的加速转矩也仅限于稍大于负载转矩（一般取值115%）即可，具体的工程简化计算及工程估算值，将在下一章详细介绍。 在图1-24中，电压斜坡与转矩斜坡之间的双荫影为剩余加速转矩，荫影为电压控制下的加速转矩，而采用转矩斜坡控制后（图1-25泵控制特性）的实际加速转矩需要则是小得多。图1-23则是泵控制后的流量时间特性，可看出泵流量在转矩斜坡控制下变化是平稳的。1.3.2 交流笼型电动机软起动及节能运行1） 软起动产品的节能运行 从软起动出现在世界（1970年），就伴随着有能否实现节约能源问题。英国人曾在八十年代初就对不同控制原理的软起动产品做过对比试验。其结论是：a、在额定负载下，实际上是增加了功率消耗，主要是晶闸管串 入主电路的压降损耗；b、在40%80%0%额定负载下，软起动器吸收的损耗与其节省的功率相当，主要是节约的铁损被增加的铜损抵消；c、在40%50%0%额定负载下，才记录到较明显的节能效果。软起动的节能原理与电动的电能消耗机理密不可分，我们知道电动在额定负载时效率很高，其功率因数大多在0.70.9，其效率也在80%左右。但当负载减小时，上述指标就要下降，特别是当负载下降到25%的额定负载时，下降得更多。电动机的基本损耗（或是说称其为与磁场有关的能量）有：a、主磁场相对应的铁耗PF31grm2=2 PF = KBgf1UUH 也可写成 PF = PFH( )2 （1-3） 其中 PF 基本铁耗 PFH 额定基本铁耗 U 电机端电压 UH 电机额定端电压 Bg 气隙磁感应强度 g 气隙磁通密度 rm 激磁电路电阻（铁芯损耗的等效电阻） b、风阻和摩擦引起的基本损耗PS与转速的三次方成正比 PKn3 （1-4） c、定子和转子的基本铜耗PC1 PC定3I2r1 （1-5）2 PC转3I2r2 （1-6） d、杂散损耗PZ，凡不属于上述三种损耗的其他损耗均称之为杂散损耗，它与电流平方、转速平方成正比。例如：1 PZKI2n2 （1-7）铸铝转子其值13%，铜质转子仅为0.5%.从这四类损耗看,风阻及杂散损耗占有的比例都较小,电机的运行损耗主要是铁耗和铜耗.而在我们讨论的电机节能运行问题(实际上是电机稳态运行,而非电机起动的非稳态运行)是稳态运行下的铁耗、铜耗的影响因素。显然负载电流越小，铜耗也越小（此时假定转子阻抗不变），而此时铁耗几乎不变。大家知道此时总损耗=铜耗（有功损耗）+铁耗