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范相林

1  前言
在水電廠，大量機械設備的拖動大都采用交流異步鼠籠電動機，例如壓油泵、消防供水泵、排水泵等。交流異步鼠籠電動機在直接起動的過程中，將產生5~8倍于電動機額定電流的起動電流，過大的起動電流嚴重影響電動機、接觸器的使用壽命；同時，由于起動轉矩大，增加了轉動部件的磨損和額外維護；另外，當電動機功率較大時，造成很大的電壓降，影響廠用電的安全、穩定運行，尤其是在事故情況下，可能造成事故擴大。所以，較大容量的電動機應采用降壓起動。
傳統的降壓起動方法有Y/△轉換和自耦變壓器降壓起動。雖然這兩種起動方法均可以降低起動電流，但是在降壓起動過程完成后的分檔投切和加全壓的瞬間，仍將產生數倍額定電流的尖峰電流，也會影響廠用電源的安全及電氣、機械設備的使用壽命。而電子軟起動器的誕生則解決了上述問題，它作為一種降壓起動元件，既能改變電動機的起動特性，保護所拖動的機械設備，更能降低起動電流，保護電氣設備，減小電動機起動對電源系統的沖擊，是理想的電動機降壓起動選擇。
2  軟起動器幾種接線方式的比較
軟起動器按其主回路的接線方式大致可分為典型接線方式（如圖1所示）、帶旁路接觸器接線方式（如圖2所示）、帶隔離接觸器接線方式（如圖3所示）等幾種，各種接線方式比較見表1。
筆者認為，在水電廠使用軟起動器時，比較適合采用典型控制接線方式，一方面是其接線簡單，檢修維護方便，并能充分發揮其全面的內置保護功能。另外，水電廠使用的異步電動機數量較少，而且，大多數為間歇運行，運行時間較短，其產生的高次諧波對電網的影響并不足以影響電網的電能質量。

表1  三種接線方式比較

3  軟起動器控制功能介紹及應用
在軟起動器的應用中，除了選擇合適的接線方式，主要是要根據負荷特征選擇其起動性能，現在，大多數品牌的軟起動器提供以下幾種起動方式：
(1)  軟起動
該方式是最常用的起動方式，電動機得到預設定的初始轉矩。該轉矩可在轉子堵轉轉矩的0%~90%范圍內，由用戶調節。在按斜坡加速期間，輸出給電動機的電壓，從初始轉矩相對應的電壓開始無級地增加。加速度時間從0~30秒，可由用戶調節。在電壓升高的過程中，當軟起動器檢測到電動機已達到額定轉速狀態，輸出電壓將會自動切換到全電壓。其起動過程如圖4所示。 

(2)  突跳起動
該功能為電動機起動提供一個提升電壓以克服負載的慣性，該負載需要一個附加的高轉矩方能起動。其起動過程如圖5所示，它能提供的附加電流是滿載電流的550%。由用戶調節的可選擇突跳起動時間范圍從0.0秒至2.0秒。 

(3)  限流起動
該方式為電動機提供一個固定電壓的減壓起動。當必須限制最大起動電流時，可使用該方式。電流限制水平可由用戶在電動機滿載電流的50%~600%之間調節，如圖6所示，同時限流時間可從0~30秒由用戶調節。在限流起動方式中，一旦軟起動器檢測到電動機已達到額定轉速狀態，輸出電壓將會自動切換成全壓輸出。 

可以看出，軟起動方式是非常優秀的降壓起動方式，八盤峽水電廠的軟起動器全部采用軟起動方式，調整初始轉矩為30%，起動時間為10秒，使用效果良好。
4  水電廠在使用軟起動器時應注意的問題
(1)  由于軟起動器本身沒有短路保護，為保護其中的晶閘管，應該采用快速熔斷器（自動空氣開關的開斷時間較長，為0.1秒，不能有效地保護晶閘管）。設計時可依據廠家提供的產品樣本，根據軟起動器的額定電流選擇相應的快熔斷器。
(2)  當軟起動器使電機停機時，只是晶閘管不導通，在電機與電源之間并沒有形成電氣隔離。如果此時檢修軟起動器之后的線路、電機，那是不安全的。所以在電機一次控制回路中應在軟起動器之前增加斷路器。
(3)  軟起動器具有多種內置的保護功能，如失速及堵轉測試、相間平衡、欠載保護、欠壓保護、過壓保護等，對電機而言起到了進一步的保護作用。設計時應根據具體情況通過編程來選擇保護功能或使某些保護功能失效。例如在消防泵控制系統中，由于消防泵是消防應急負荷，它是在消防救火的緊要關頭工作的。當火災發生時，最重要的問題是消防泵能可靠地運轉打水，而對消防泵電機的保護就不是重要問題。所以上面提到的某些保護功能可以通過編程使它失效，或者使保護動作于信號而不是作用于使消防泵電機停機。前面提到的過載保護功能也只應動作于信號。
(4)  軟起動器在通過電流時將會產生熱耗散，安裝時應注意在其上、下方留出一定空間，以使空氣能流過其功率模塊。當軟起動器額定電流較大時，要采用風機降溫。風機的電源可取自電機控制系統的二次回路。
5  結語
總之，軟起動器是一種新型的、性能優良的起動裝置，是交流異步電機起動器的首選產品。但是由于目前的軟起動器主要為進口產品，價格較高，一般為150~200元/千瓦。在設計時，應綜合考慮電動機功率、拖動設備對電機起動性能的要求、對電源的影響等多方面的因素，確定是否使用軟起動器。也希望將有越來越多價廉物美的產品出現在市場上，以使軟起動器能夠取代傳統的起動器，使其應用迅速推廣并發揮效益。