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软启动器与自耦减压起动的合理应用

摘要：传统的自耦减压起动器自50年代初应用至今，在电机起动装置领域一直占主要地位。80年代开始，随着电力电子技术的发展，带有智能功能的软启动器在我国逐步推广使用，迄今已对传统的自耦降压启动器形成较大的冲击文主要对两种装置进行简要的介绍，对两种装置进行技术与经济对比，提出正确应用范围供读者参考。

关键词 软起动 软起动器
1·选择减压起动器的基本条件及启动性能对比
（1）选择减压起动的基本条件
（1）母线压降不超过允许值，变压器容量允许；
（2）电机起动转矩满足要求；
（3）经济对比回收期合理。
表1为常用生产机械所需力矩，以便设计人员在选择减压起动时参考。

表1

拖动机械名称
所需起动静态力矩
（额定力矩的%）
离心式扇风机·鼓风机·空压机·水泵
30
往复式空压机·真空泵
40
皮带运输机
140~150
球磨机
120~130

（2）自耦减压起动与软启动性能对比

表2

减压起动方式
自耦减压起动
软启动
起动电压
KUN
0.3~1.0UN
起动电流
K2IN
0.3~1.0 IN
起动力矩
K2MN
0.3~1.0 MN
特征与优缺点
轻载起动冲击电流小·起动力矩较大，但不允许频繁起动。造价中等，无限流装置。
起动电流可以从30%~100任意规定；
对起动力矩可限制，保护机械安全；
轻载可节能
注：k-减压系数；UN-电动机额定电压；IN-电动机额定电流；MN-电动机额定转矩。

2·软起动器的工作原理·技术特点与节能效果
（一）工作原理 软起动器的主电路见图1。软起动器是电力电子技术与自动控制技术（包括计算机技术）的综合；是将强电和弱电结合起来的控制技术。在软起动器中三相电源与被控电机之间串入三相反并联晶闸管，利用晶闸管移相控制原理，起动时，使晶闸管的导通角从0O开始，逐渐前移，电机端电压从零电压开始逐渐上升，直到满足起动转矩要求，保证起动成功。

M
3~
380V

图1

（二）技术特点 （1）软起动功能 对电动机可在5%～90%的锁定转矩值之间调节，电动机电压加速斜坡上升时间可在2～30S调整。特性曲线见图2

起动
运行
初始
转矩
100%
M
t

图2

（2）突跳功能 可提供500%满载电流的电流脉冲，调整时间范围为：0.4～2S，适用于电动机需要冲击转矩助推才能正常起动的场合。特性曲线见图3.
u

突跳起动
电压

软停
运行
起动
t

图3

（3）平滑加速及减速功能 可对类似离心泵负载的起动及停止，通过微型计算机分析电动机变量并发出控制命令，平滑的加速及减速，以减小系统中出现的喘振。起动时间可在2～30S之间调整，停止时间可在2～120S之间调整。特性曲线见图4.

速度
v
起动
运行
停止
t

图4
（4）快速停止功能 该功能用在比自由停车还要快的场合。它是以微计算机为基础的制动系统，给标准的笼型电动机提供三相制动电流。制动在设有附加的接触器或电源设备的情况下完成，而且无需计时器、传感器或测速计，便可实现自动零速停车。制动电流的强弱可在满载电流的150%～400%之间调整。特性曲线见图5.
v

速度

起动 运行 停止 t
图5
（5）低速制动功能 该功能主要用于电动机需正向低速定位和需要制动控制停车的场合。慢速调制速度为额定速度的7%（低）或额定速度的15%（高）；低速加速电流（对2s）可在50%～400%之间调整；低速电流限量可在满载电流的50%~450%之间调整；不能采用突跳起动。特性曲线见图6.

v
停止
起动
低速

速度

运行
t

图6

（三）节能效果 表三为30KW电机在各种负载率（%）下采用软启动器的节电量。从表3可见：
（1）软启动器对某些特定的负载具有较好的节电效益。因此，它应在相应范围内推广使用，切莫不分对象应用。
（2）对于不变负载（不管是满载还是负载率30%~40%情况），连续长期运行，不宜采用软启动器，而应该选用高效电动机。
（3）对于变负载情况，如果最低负载率≥30%以上，采用软启动器意义也不大。如有功率在负载率40%时仅节电40W，负载再增加则不能节电。负载率在50%时，则多耗电80W。
表3

序号
负载率
（%）
输出功率P2
（W）
输入功率P1（W）
节电量
（W）
不带软起动器
带软起动器
1
0
0
880
432
448
2
0.3
152.91
1100
460
640
3
2.8
766.07
1660
1200
440
4
5
1532.14
2470
2100
370
5
10
3064.28
4040
3800
240
6
15
4599.47
5700
5540
160
7
20
6116.25
7200
7120
80
8
31
9168.21
10440
10400
40
9
40.7
12199.63
13600
13560
40
10
50
15218.73
16760
16840
-80
11
70.7
21234.34
23280
23440
-160
12
100
30170.47
33200
----
0

3、自耦减压起动器的技术特点 传统的自耦减压起动器在起动过程中采用二次切换技术，即电压从65%切换到100%时有一个断电过程，使电网产生二次冲击，对电机及生产机械均产生不良影响。而第二次冲击电流可能比第一次更大，对于风机、水泵产生极具破坏性的自激现象不容忽视。据有关研究报道，90%的故障是在电机起动过程中产生的。
新产品JJ3B型自耦减压起动器采用软切换起动，在整个过程中消除了二次冲击电流，其起动电流与软起动相似，而起动转矩较软起动的大。传统自耦减压起动时的保护是通过时间继电器的强迫转换来实现的，而JJ3B型起动-运行转换方式是采用电流转换，当起动电流下降到1.3IN，即相当于90%额定转速时，由减压起动转换到全压运行。电流继电器的整定电流，按负载性质可在1.3~2IN之间调整。
4、软起动器、自耦减压起动器合理应用 表4为按电机功率采用不同规格JJ10型自偶减压起动器、SCR型软起动器所需价格及消耗铜、硅钢情况。
表4

序号
控制电动机功率（KW）
JJ10自耦减压起动器
SCR软起动器
价格
（万元）
消耗铜
（kg）
消耗硅钢
（kg）
国产
（万元）
进口
（万元）
1
15-22
0.39
14
35
0.58
0.84
2
30-37
0.405
17
48
0.76
1.27
3
45
0.55
34
86
0.86
1.40
4
55
0.64
36
94
0.96
1.44
5
75
0.67
40
100
1.16
1.50
6
90
0.73
42
105
1.26
1.70
7
110
1.05
44
110
1.56
1.86
8
132
1.27
56
144
1.76
2.00
9
160
1.40
70
160
1.96
2.49
10
180-200
1.76
75
180
2.46
2.90
11
220-250
2.00
84
192
2.86
4.00
12
280-315
2.10
90
210
3.46
5.70
由以上分析可知，根据软起动器、自耦减压起动器性能、价格应合理予以应用。
（1）从初投资对比，电机功率在75KW以下采用自耦减压起动器，目前占有一定优势。功率在90-250KW采用软起动器较合适，因投资相差不大，可以节约大量硅钢及铜材，并满足一定工艺要求。
（2）软起动器适用短期重复工作的机械，即长期空载（轻载＜40%）运行，短时重载，空载率较高，或者负载持续率较低。如：起重机、皮带输送机、技术材料压延机、车床、冲床、刨床、剪床等。
（3）有些机械经常处于开停状态，如果允许轻载起动，则可以适用软起动器。
（4）凡工作机械需要特殊功能的，如突跳，平滑加速、减速，快速停止，低速制动等功能，必须采用软起动器。
（5）长期高速、短时低速，且电机负载率在35%以下，则采用软起动器有较好节能效果。
（6）从表4可见，电动机功率从45~315KW，铜耗从34~90kg，耗硅钢从86~210kg，消耗了大量铜材和钢材。所以软起动器的逐步国产化及价格的下降，将替代传统的自耦减压起动器。