摘要：论述了鼠笼型三相异步电动机的几种传统起动方式和软启动器起动方式及其优缺点，同时介绍了软启动器在鲁布革电厂的渗漏水排水泵运用的情况。
关键词：电动机；起动特性；起动方式；软启动器
鼠笼型异步电动机是现代工农业生产中被广泛采用的一种动力机械。作为拖动生产机械的电动机，对其起动眭能的主要要求是：①具有足够大的起动转矩；②具有较小的起动电流；③起动设备结构简单，操作方便；④起动过程中能量损耗越小越好。
1 电机起动的传统方式
鼠笼型电动机直接全压起动时的大电流在电机定子线圈和转子鼠笼条上产生很大的冲击力，会破坏绕组绝缘和造成鼠笼条断裂，引起电机故障；大电流还会产生大量的热，损伤绕组绝缘，减少电机寿命。可采用增大配电容量或限制电机起动电流的方法来解决上述问题。如果仅仅为起动电机而增大配电容量，这样并不经济。因此，通常配备限制电机起动电流的起动设备。常用的方法有：
1）定子串接电抗器或者电阻起动。定子串电抗器起动，降低了起动电流，但也降低了起动电压，使得起动转矩降低得更多。因此，定子串电抗器降压起动只适用于电动机的轻载起动。
2）丫一△降压起动。丫一△降压起动也是适用于电动机的轻载起动，而且限于正常运行为△接法的电动机。鲁布革电厂低压空气压缩机电机就是采用此种方式。
3）自耦变压器降压起动。采用自耦变压器降压起动时，与直接起动相比较，起动电压降低得很多（为额定电压的1／4—1／7），而起动转矩降低得更多；且自耦变压器不允许频繁起动，因而限制了它的广泛使用。
4）延边三角形降压起动。延边三角形起动的电动机制成后，抽头不能随意变动，从而限制了延边三角形起动方法的应用。
这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺点，即起动过程中出现二次冲击电流。
2 软启动器起动
2．1 软启动器工作原理
软起动器是一种集软起动、软停车、轻载节能和多功能保护于一体的电机控制装置。它不仅实现在整个起动过程中无冲击而平滑的起动电流，而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数，如限流值、起动时间等。此外，它还具有对电机的保护功能，这就从根本上解决了传统的降压起动设备的诸多弊端。
软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，主电路图见图1。
使用软启动器起动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转速时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，避免了自由停车引起的转矩冲击。
2．2 软启动器的起动方式
2．2．1 限流起动
在起动过程中，限制其起动电流不超过某一设定值（Im），然后保持输出电流;Im的条件下逐渐升高电压，直到额定电压；使电机转速逐渐升高，直到额定转速。
2．2．2 斜坡电压起动
在起动过程中，电机的输出力矩随电压增加，在起动时提供一个初始的起动电压Us，这时输出电压从Us开始按一定的斜率上升（斜率可调），电机不断加速。当输出电压达到达速电压Ur时，电机也基本达到额定转速。当电机达到额定转速时，使输出电压达到额定电压。
2．2．3 转矩控制起动
转矩控制起动用在重载起动，它是将电动机的起动转矩由小到大线性上升。它的优点是起动平滑，柔性好，对拖动系统有更好的保护，它的目的是保护拖动系统，延长拖动系统的使用寿命。
2．2．4 转矩加突跳控制起动
在起动开始阶段，让晶闸管在极短的时间内全导通后回落，再按原设定的值线性上升，进入恒流起动。转矩加突跳控制起动与转矩控制起动相仿也是用在重载起动，不同的是在起动的瞬间用突跳转矩克服电机静转矩，然后转矩平滑上升，缩短起动时间。
2．2．5 电压控制起动
电压控制起动是用在轻载起动的场合，在保证起动压降下发挥电动机的最大起动转矩，尽可能的缩短起动时间，是最优的轻载软起动方式。
3 软启动器在鲁厂的应用
3．1 软启动器起动、停止特性
对水泵类负荷来说，电动机全压起动时，水流会在很短的时间内达到全速，在遇到管路拐弯时，高速的水流冲击到管壁上，产生很大的冲击力，形成水锤效应，会破坏管道。如果水泵前面的管路比较长，当水泵电机突然停止时，高速的水流会冲击到水泵的叶轮上，产生很大的冲击力，会使叶轮变形或损坏。
鲁厂1号、2号水泵房承担地下厂房的渗漏水排出任务。1号水泵房6台电机额定功率为110KW，额定电流202．2 A；2号水泵房3台电机额定功率为75 kW，额定电流140 A。水泵在运行中出现的问题有：1号水泵房的1号检修深井泵，由于停泵时的水锤过大，致使原铸铁的逆止阀爆裂，现在虽然更换成了缓闭逆止阀，缓解了水锤效应，但是水锤仍会把电机的制动止逆盘损坏。2号水泵房的2号低压泵，水锤效应使水泵的叶轮损坏。
2005年4月鲁厂对1号、2号水泵房9台水泵的控制系统进行了改造，将系统由以前的继电器控制改成可编程控制器控制。水泵电机改造前为直接起动，现用ABB公司的 PSI软起动器起动。通过对软启动器各项参数的设置使电机获得较好的起动性能。升压时间：3s，起始电压：60％，限流倍数：4Ie。
电机起动时，起动电压60％Ue，当起动电流达到4倍额定电流时，输出电压保持稳定，直到电流下降到限制值以下，升压过程才会继续，保证了起动电流始终小于4倍额定电流，见图2。
水泵停转时，水锤作用造成系统噪声大，振动大，常出现逆止阀断裂、水泵使用寿命过短甚至管路破裂等故障，在供水系统中最难解决的问题就是水泵停机时水锤造成的危害，软起动器优良的软停功能正好从根本上解决这一难题。通过对软启动器各项参数的设置使水泵获得较好的制动性能。降压时间：t2一t1=3 s，结束电压：60％Ue。
3．2 软启动器其他功能
软启动器还提供以下保护功能：电机过载保护，转子堵转保护，电机欠载保护，三相失衡保护，大电流保护，逆相保护，电机温度保护。
3．3 软启动器在运行中出现的问题及解决方法
2006年2月，鲁厂2号泵房2号低压水泵软启动器报“欠载保护动作”信号。经过检查发现，是由于水泵进水管的过滤器堵塞，使得水泵上水量减小，流过软启动器中的电流小于0．4 Ie，在到达一定时限时，软启动器电机欠载保护及时将电机切除，控制系统起动备用水泵。这样既保护了电机，又能及时排水。
由于软启动器保护功能动作时，必需到现场检查设备故障原因，才能现场复归信号；否则软启动器不会实现再次启动。这给实现远方控制的鲁厂带来了一些不便，但是从保护设备来说，现场复归信号是必要的。
鲁厂在2005年参加了缅甸邦朗电站的运行维护工作，在邦朗电站就有8台软启动器烧坏，其原因是由于缅甸的电压极不稳定造成的。把软启动器的控制电压由原来的380 V改为220 V，并更改接线和软启动器参数后，软启动器就没有出现烧坏现象。
4 结语
软启动器在鲁厂运行两年多，可靠性高，性能完善，能满足生产要求。主要体现在以下几点：①使用软启动器后，启动电流明显降低，减少配电容量与增容投资。②软启动器实现平稳启动，对水泵及管道无冲击，提高供电可靠性和排水可靠性。③采用软停车方式减少对机械的冲击，防止水锤效应，延长水泵及其相关设备的使用寿命。④多种起动动模式及保护功能融于一体，防止事故的产生。⑤起动时间稍长。
参考文献：
[1] 黄俊．半导体变流技术[M]．北京：机械工业出版社．
[2] 顾绳谷．电机及拖动基础[M]．北京：机械工业出版社．
[3] 刘宗富．电机学[M]．北京：冶金工业出版社．
