低壓交流電機電子軟起動器的應(yīng)用
鄭州大學(xué) 李永剛
（漯河恒義達電氣設(shè)備有限公司 總經(jīng)理）
0 前言
低壓交流電機電子軟起動器（簡稱軟起動器）的原理最早提出于上世紀七八十年代，當時叫晶閘管移相起動器。上世紀九十年代初國內(nèi)最早由西安西普電力電子有限公司開發(fā)出了軟起動器，隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)交流電機軟起動器的生產(chǎn)技術(shù)和質(zhì)量品質(zhì)得到很大提高，目前國內(nèi)產(chǎn)品品質(zhì)和性能基本與國外品牌接近，推廣應(yīng)用也非常廣泛，綜合產(chǎn)品品質(zhì)和市場占有率在國內(nèi)比較高的軟起動品牌主要有西安西普、上海雷諾爾、長沙奧托等等，同時日趨激烈的市場競爭也推動了產(chǎn)品的技術(shù)進步與市場的成長、成熟，軟起動器進入了發(fā)展的黃金階段。中國的軟起動器市場估計需求量在10億人民幣左右甚至更高，但目前國內(nèi)市場占主導(dǎo)地位的仍然是進口品牌，如AB、ABB、施耐德、西門子、GE等等。
為更好地推廣和應(yīng)用軟起動器，結(jié)合近幾年的工程應(yīng)用和廣大國內(nèi)同行、企業(yè)的軟起動應(yīng)用實例，進行總結(jié)并編寫了本文，作為軟起動器基礎(chǔ)性應(yīng)用材料，僅供廣大同行朋友參考，最后對在軟起動應(yīng)用中常遇到的一些基本問題進行了探討。
1 軟起動器在各行業(yè)、各類負載中的應(yīng)用
1）軟起動器在自來水廠、各種加壓泵站清水泵上應(yīng)用
軟起動器已廣泛應(yīng)用于自來水廠、加壓泵站的清水泵控制，主要實現(xiàn)大功率水泵電機的軟起動、軟停車，重點消除、減弱水錘的危害。當液體在管路系統(tǒng)中受外力突然加速或突然減速、或改變流向就會造成水錘，水錘危害很大，輕則引起管路系統(tǒng)振動，發(fā)出噪聲，重則造成水泵、閥門、管路損壞，甚至使泵房被淹。
一般功能的軟起動器不能徹底消除水錘現(xiàn)象，但基本能較好降低水錘的危害，要想較徹底地消除水錘危害需用特殊泵停車功能的軟起動器如：西安西普STR軟啟動器（漯河恒義達電氣設(shè)備有限公司）。眾多工程的實際應(yīng)用表明，一般功能的軟起動器為防止水錘現(xiàn)象軟停車時間不能設(shè)置過長，一般4~6秒即可（類似微阻速閉止回閥的效果），時間太長反而易損壞軟起動器。
2）軟起動器在消防泵控制中的應(yīng)用
消火栓泵、噴淋泵是工業(yè)和民用建筑消防設(shè)施的重要消防裝備，其運行可靠性極其重要，隨著大中型建設(shè)項目的興建，所配置的消火栓泵、噴淋泵功率、揚程增大，傳統(tǒng)的降壓起動方式凸顯其缺陷，尤其高層建筑水錘危害嚴重，給設(shè)備運行帶來不安全因素，目前軟起動在消防泵控制中得到廣泛的應(yīng)用。
消防泵應(yīng)用軟起動應(yīng)注意兩點：（1）消防泵組的軟起動回路應(yīng)是獨立的，不能采用一臺軟起動器拖動多臺消防泵；（2）軟起動或熱繼電器的過載保護一般不要切斷主回路，而適用于報警。如：西安西普STR軟啟動器（漯河恒義達電氣設(shè)備有限公司）
3）軟起動器在在各種類型的深井潛水泵、長軸泵中的應(yīng)用
一般深井潛水泵揚程較大，非軟停機時水錘現(xiàn)象明顯，對泵座基礎(chǔ)、井盤、揚水管及水泵葉輪損害嚴重，潛水泵頻繁起停（如高低限氣壓供水模式）尤其損害電機繞組。長軸泵因效率低目前雖用的不多，但還有部分企業(yè)仍采用，該型泵起動時由于轉(zhuǎn)矩沖擊嚴重，加之泵軸很長，跳動大，軸套、葉輪磨損嚴重，水泵故障率高，而且維修保養(yǎng)困難。這類負載應(yīng)用軟起動后水泵故障明顯降低。
4) 軟起動器在城市雨水排污泵站、污水處理廠中的應(yīng)用
雨水排污站的泄水池是雨水、生活污水、工業(yè)污水的集中地，為確保泄水池液位保持在允許的范圍內(nèi)，通過檢測泄水池液位來自動控制排污泵組工作以保證污水的正常排放。
污水處理廠的各類污水泵廣泛采用軟起動器，如進水泵房為污水提升的工段，即把污水提升到一定高度，使污水在以后的處理工序能夠?qū)崿F(xiàn)自流。
5）軟起動器在工礦企業(yè)工藝循環(huán)水泵中的應(yīng)用
當前很多高爐循環(huán)水泵站、化肥廠循環(huán)水泵站、鋁廠及再生鋁廠循環(huán)水泵站、大型冷凍車間冰水泵（鹽水泵）等等廣泛采用交流電機軟起動拖動方案。
大功率循環(huán)水泵使用軟起動器不僅起到軟起、軟停、減小水錘危害的作用，還可降低變壓器容量，如某石化公司在年產(chǎn)5萬噸聚氯乙烯擴產(chǎn)改造中在循環(huán)水工段安裝了4臺250KW水泵，起動時電流和力矩都非常大，直接起動電流達2000A以上，需要變壓器有較大容量，且引起線路電壓下降過大，使其它設(shè)備無法正常工作，綜合考慮采用了軟起動方案。如：西安西普STR軟啟動器（漯河恒義達電氣設(shè)備有限公司15139511763）
6）軟起動器在斗輪堆取料機上的應(yīng)用
斗輪堆取料機廣泛應(yīng)用于冶金、化工、電力、港口等行業(yè)的松散物料儲料場，其中相當一部分設(shè)備采用低壓交流380V供電，其行走電動機的起動和停止較頻繁，傳統(tǒng)起動方式對機械、電氣設(shè)備沖擊大，容易造成斗輪的聯(lián)軸器、高速軸、減速機等部位損壞，設(shè)備故障率高，同時靠自由慣性停車會使高度近20米的整機晃動，影響堆取料機其它設(shè)備的正常工作，采用軟起動后很好解決了堆取料機的起動、停機問題。
7）軟起動器在鋼鐵廠過鋼車上的應(yīng)用
過鋼車即鋼包車，是從煉鋼廠轉(zhuǎn)爐車間向連鑄車間運送鋼水的運輸工具，包鋼在過鋼車上應(yīng)用軟起動器取代傳統(tǒng)火車頭牽引鋼包車的運輸方式，不僅降低了成本，提高生產(chǎn)效率，還簡化了生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
8）軟起動器在各類離心風機、羅茨風機中的應(yīng)用
風機類負載也是量大面廣的通用設(shè)備，目前也廣泛采用交流電機軟起動拖動方案。如水泥廠的窯爐鼓風機，生料磨、水泥磨、雷蒙磨的選粉風機，污水處理廠爆氣風機，中央空調(diào)回風機、送風機，各類車間、生產(chǎn)工藝的除塵風機，汽車廠噴涂系統(tǒng)風機，各類加熱爐、均熱爐的通風機，工業(yè)鍋爐的鼓風機、引風機，天然氣凈化廠回收單元風機，化肥廠的羅茨風機，等等均可應(yīng)用。
其中某些大慣量離心風機采用限流起動時容易出現(xiàn)I2t或過載保護，改用電壓斜坡起動方式一般能順利起動，有時還需加大軟起容量。
9）軟起動器在各類破碎機上的應(yīng)用
水泥、礦山、焦化、冶金、建材等行業(yè)有各種類型的破碎機均可使用軟起動器，如北京興發(fā)水泥在90KW石膏破碎機、160KW原料預(yù)破碎機上應(yīng)用了軟起動器。濰坊水泥廠在55KWφ800×φ600mm錘式破碎機上應(yīng)用軟起動器還收到高達42%的節(jié)電效果。鄂鋼焦化廠2臺反擊式破碎機主電機均為JSI30-6-240KW深槽籠型電機，變壓器容量1000KVA，原采用直接起動方式，因負荷不斷增加，破碎機直接起動時電網(wǎng)壓降經(jīng)常達到10%以上，嚴重影響其它設(shè)備運行，后采用1臺西安西普STR280B-3軟起動器解決了該問題。
一般認為破碎機類設(shè)備屬于重載類負載，應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)具體負載情況考慮軟起動器容量放大問題。
10）軟起動器在紙漿生產(chǎn)線中的應(yīng)用
軟起動器在紙漿生產(chǎn)線磨漿機、碎草機等設(shè)備中應(yīng)用較多，如新鄉(xiāng)鴻泰紙業(yè)公司新上100噸紙漿生產(chǎn)線中75KW以上電機全部采用了西普公司的STRB系列產(chǎn)品，共有16臺軟起動器，均采用一臺軟起動器拖動一臺電機負載的方案。
11）軟起動器在球磨機、磨煤機設(shè)備中的應(yīng)用
廣東佛山多家陶瓷廠采用一臺軟起動器分時起動多臺球磨機的方案，實際應(yīng)用效果較好。河南中加鋼廠在160KW的煤粉磨機上使用軟起動器電壓斜坡起動方式，軟起動初始電壓設(shè)定為150V，順利實現(xiàn)磨煤機帶載軟起動。
12）軟起動器在生產(chǎn)線輸送機上中的應(yīng)用
輸送易碎物品例如玻璃器具、食品包裝自動生產(chǎn)線等的輸送機，由于顛簸或倒置將造成產(chǎn)品的損壞，采用軟起動器可避免以上問題。
13）軟起動器在空壓機中的應(yīng)用
空壓機也是礦山、石油、化工、醫(yī)藥、建材、橡塑、鐵路、汽車配件、焦化、啤酒等行業(yè)常用的通用設(shè)備，用軟起動取代傳統(tǒng)的頻敏電阻、Y-△降壓等起動方式，收到較好的效果。鄭州鐵路局北站是亞洲最大的編組站，有5臺160KW空壓機均改用軟起動器，運行近8年效果很好。
14）軟起動器在制氧機的膨脹機中的應(yīng)用
濟鋼15000m3/h制氧機的膨脹機額定功率250KW，額定電流460A ,隨著生產(chǎn)規(guī)模擴大，用電負荷增加，原有500KVA變壓器不能滿足直接起動的需要，變壓器保護裝置過流動作值換算到一次側(cè)為70A，而變壓器原有負荷13A，所以膨脹機起動時對變壓器的沖擊電流不能超過57 A，折算到低壓側(cè)膨脹機起動電流不能超過850A，采用軟起動器較好解決了膨脹機的起動問題。
15）軟起動器在地勘鉆探業(yè)中的應(yīng)用
地勘鉆探中鉆機所配的主電機和水泵電機多為籠形異步電機，有些主電機功率甚至大于100 KW，在鉆機起動過程中轉(zhuǎn)速過快、轉(zhuǎn)矩突變，極易引起鉆具脫落，出現(xiàn)鉆具擺動、掃孔、孔壁掉塊等現(xiàn)象，泥漿泵易出現(xiàn)水錘現(xiàn)象，管道接頭極易被泥漿沖開，嚴重影響生產(chǎn)及施工現(xiàn)場環(huán)境，據(jù)統(tǒng)計90%鉆機生產(chǎn)故障是在鉆機起動過程中發(fā)生的。在鉆機停車時，由于鉆具太重，慣性大，會發(fā)生鉆具反轉(zhuǎn)，造成脫鉆事故。采用軟起動器可大大減小上述事故發(fā)生。
16）軟起動器在油田高壓注水泵中的應(yīng)用
油田常用的高壓注水泵如3ZY-8/37型為臥式三缸柱塞泵，主要用于油田增壓注水，輸入介質(zhì)為清水或油田污水，工作壓力37MPa，電機為110KW鼠籠異步電機，過去常采用Y-△起動方式，起動轉(zhuǎn)矩小，并有較大二次沖擊電流，若負載較重，易發(fā)生電機堵轉(zhuǎn)、起動困難，同時起動瞬間損耗大、起動不平穩(wěn)、造成極大沖擊，易損壞設(shè)備。采用軟起動后，起動轉(zhuǎn)矩增大，起動電流平穩(wěn)。
17）軟起動器在帶式輸送機中的應(yīng)用
帶式輸送機是運送粉塊狀物料的常用設(shè)備，廣泛用于水泥、冶金、煤礦、選煤、發(fā)電、礦山等行業(yè)，根據(jù)工藝要求有些帶式輸送機起動頻繁，且經(jīng)常重載起動，沒有用軟起動之前，設(shè)備起動時膠帶顫動和共振，產(chǎn)生巨大破壞應(yīng)力，電機聲音大，膠帶時常出現(xiàn)打滑、堆料、斷帶和物料滑落現(xiàn)象。使用軟起動后，輸送機起動時先低速逐漸張緊膠帶，減小了膠帶的機械沖擊，延長了膠帶的使用壽命，也消除了齒輪間隙造成的傳動齒輪之間的撞擊現(xiàn)象，減小了維修工作量。
傳統(tǒng)煤礦帶式輸送機起動用液力偶合器，在一定范圍內(nèi)可滿足帶式輸送機的起動要求，但采煤工作面地質(zhì)條件復(fù)雜，采煤機割煤的不均衡系數(shù)很大，工作面內(nèi)影響帶式輸送機停機的因素也很多，輸送機重載起動甚至過載起動十分頻繁，液力偶合器在運行中存在液體滑差，重載起動滑差更大，滑差產(chǎn)生的熱易使偶合器的密封老化失效，出現(xiàn)漏油，造成油液污染，在井下易燃易爆，不安全隱患突出。
18）軟起動器在制冷機、氨壓縮機中的應(yīng)用
制冷機、壓縮機是空調(diào)、醫(yī)藥、食品加工、冷庫、石化、啤酒等行業(yè)的常用設(shè)備，配套機組多，電機功率較大，有較大應(yīng)用前景。如某石化公司低溫乙烯儲存裝置中有380V235KW和210KW的壓縮機各一臺，供電負荷為一級負荷中特別重要負荷，除雙電源供電外還需另設(shè)柴油發(fā)電機組，采用軟起動方案還大大降低了發(fā)電機組容量，節(jié)省設(shè)備及機房投資近100萬元。
19）軟起動器在天然氣壓縮機中的應(yīng)用
適應(yīng)社會發(fā)展的需要，西普公司開發(fā)了CNG天然氣壓縮機軟起動控制系統(tǒng)，目前已在西安、長春、成都等城市得到應(yīng)用，并出口新加坡、巴基斯坦等國。系統(tǒng)主要由132KW天然氣壓縮機、STRB軟起動器、一用一備冷卻水泵、加熱器等組成，采用PLC控制，自動實現(xiàn)系統(tǒng)溫度、壓力、等參數(shù)的實時監(jiān)控。
20）軟起動器在液壓泵站設(shè)備上的應(yīng)用
軟起動器在液壓泵站設(shè)備上也有應(yīng)用，國內(nèi)某液壓泵站有4臺110KW液壓電機，要求三用一備，采用一臺3RW22軟起動器輪流起動電機，為提高方案的可靠性，后又增加一臺備用軟起動器。
21）軟起動器在混凝土泵中的應(yīng)用
隨著城市化建設(shè)的快速發(fā)展，高層建筑日益增多，施工機械也日趨高效和大型化，如大方量的電動混凝土泵電機功率已達到或超過110KW以上，受電網(wǎng)電壓波動的影響，傳統(tǒng)的降壓起動方法極易造成電機堵轉(zhuǎn)，在建筑施工現(xiàn)場往往起動困難。如長沙中聯(lián)重工在其生產(chǎn)的拖拉式混凝土泵上先后采用AB、西門子等品牌的軟起動器解決大功率電機的起動問題。
22）軟起動器在離心機上的應(yīng)用
在制藥、化工、糧食深加工、水處理、鑄造、焦化等行業(yè)，各種類型的離心機被廣泛使用。如齊化集團3萬噸聚氯乙烯擴產(chǎn)工程中安裝了1臺LW520X1247-N型90KW臥式螺桿沉降離心機，屬重載設(shè)備，直接起動時起動電流達到2000A，需較大變壓器容量，后采用美國AB軟起動器，起動時間約40秒。河南鄲城液糖廠在脫水、干燥離心機上也普遍采用變頻器和軟起動器。
23）軟起動器在燒結(jié)廠圓筒混合機上的應(yīng)用
隨著鋼鐵產(chǎn)能的不斷提高，目前燒結(jié)廠配套混料系統(tǒng)圓筒混料機功率一般都在100KW以上。如萊鋼燒結(jié)廠一次圓筒混料機功率為110KW，二次圓筒混料機功率為155KW，原采用直接起動方式，由于混料機筒內(nèi)經(jīng)常有料，電機帶料重載起動時電流很大，常引起過流跳閘保護，后采用西普STRA軟起動器，不僅實現(xiàn)軟起動和軟停車，還極大提高了控制系統(tǒng)的性能。
24）軟起動器在高壓射水除銹機、切割機上的應(yīng)用
高壓水射流技術(shù)在材料切割和金屬除銹領(lǐng)域被國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)采用，其原理是用高壓水泵將50~400MPa高壓水通過噴嘴噴出，形成一股超音速水射流，使水獲得巨大動能，來切割材料或進行金屬除銹。為減小高壓水泵電機起動時對電網(wǎng)和管路的沖擊，中鐵寶橋公司在該類設(shè)備上采用軟起動器，實現(xiàn)機組的軟起動和軟停車。
25）軟起動器在攪拌機上的應(yīng)用
攪拌機在醫(yī)藥、化纖、化工、建材、水處理等行業(yè)應(yīng)用較多，且功率較大，為減小起動時的電流、機械沖擊，可使用軟起動器。如唐山三有化纖公司在粘膠短纖生產(chǎn)中使用軟起動器驅(qū)動浸漬筒攪拌機，酸站車間的S桶鹽漿攪拌機?；瘜W(xué)制藥廠有大量發(fā)酵罐攪拌器，用軟起動不僅降低電氣、機械沖擊，還可能有很大節(jié)電潛力。
26）軟起動器在軋鋼廠冷剪機上的應(yīng)用
廣鋼連軋廠冷剪機由一臺90KW繞線電機拖動，原采用頻敏電阻起動，起動電流在380A，起動時間3分鐘以上，電機轉(zhuǎn)子滑環(huán)、碳刷、頻敏電阻、主接觸器等經(jīng)常損壞，同時起動應(yīng)力較大，設(shè)備使用壽命降低，后改用3RW22軟起動器，實現(xiàn)設(shè)備的平滑起動。
27）軟起動器在水箱拉絲機中的應(yīng)用
目前國內(nèi)金屬制品行業(yè)水箱拉絲機的電機拖動系統(tǒng)一般不需調(diào)速即能滿足工藝要求，生產(chǎn)工藝要求水箱拉絲機要帶載起動，起動平穩(wěn)，對機械無沖擊，最好要有一個低速運行段便于人工穿線，因此采用軟起動器較好滿足上述工藝要求，湘鋼鋼絲繩公司在其水箱拉絲機中采用軟起動器收到較好使用效果。
28）軟起動器在船舶機械設(shè)備拖動中的應(yīng)用
傳統(tǒng)船舶電力驅(qū)動型式基本分為調(diào)速和不調(diào)速兩大類，一般對于艙室機械采用不調(diào)速驅(qū)動，普遍以籠型電機直接或降壓驅(qū)動。曾有一艘船的315KW高壓沖水泵采用自耦變壓器降壓起動，為限制起動電流在1.6倍從而采用了5級切換。
隨著船舶大型化及特種機械多樣化的出現(xiàn)，電機功率在逐步增大，因電網(wǎng)容量因素，對電機的起動方式要求更高，有報道軟起動器已在國內(nèi)船舶上的355KW壓載泵，280KW高壓沖水泵，160KW空壓機，200KW首側(cè)推等設(shè)備上使用。
29）軟起動器在鑄造廠混砂機、吸丸風機等設(shè)備中的應(yīng)用
某鑄造車間混砂機電機功率為22KW，原采用磁力起動器、Y-△降壓起動，交流接觸器等低壓電器損壞頻繁，改用軟起動器后，大大減少了機械及電氣故障。某混凝土大型設(shè)備裝配廠在其噴丸打砂車間的4臺75KW吸丸風機上采用了一拖四分時軟起動控制方案。
30）軟起動器在水電廠輔機設(shè)備中的應(yīng)用
水電廠輔機設(shè)備起著舉足輕重的作用，其運行可靠性直接關(guān)系到主設(shè)備運行的安全性和發(fā)電的可靠性，輔機設(shè)備主要包括高低壓氣機、各種風機、集水井排水泵、技術(shù)供水泵、油壓設(shè)備等，目前軟起動也有應(yīng)用。如黑河西溝水電站采用1臺軟起動器和PLC實現(xiàn)對壓油泵、空壓機、排水泵等16臺電站輔機的自動循環(huán)控制。
2 軟起動器控制電機主回路設(shè)計
軟起動器控制電機主回路如圖1示，主要電器元件有自動斷路開關(guān)（1QL），快速熔斷器（1FU），軟起動器（1SS），旁路接觸器（1KM），熱繼電器（1KH）等。
自動空氣斷路器（1QL）起常規(guī)的配電隔離、短路、過流、過載等保護作用，其容量一般按軟起動器額定電流的1.5~2倍選擇。
快速熔斷器（1FU）主要是用來保護可控硅模塊短路或過流的情況下能快速切斷故障電流，其容量按5~8倍軟起動器額定電流選擇。一般國外品牌的軟起動器要求或建議使用快速熔斷器，而部分國產(chǎn)軟起動器不建議使用快速熔斷器，具體設(shè)計時盡量按產(chǎn)品說明書要求。使用快速熔斷器會使電氣回路接線復(fù)雜化，同時很多單位使用軟起動器的經(jīng)驗表明不用快速熔斷器影響不大。
軟起動器（1SS）按電機額定功率進行選擇，一般不用進行功率放大，有些品牌在拖動大慣量負載或重載設(shè)備時要求放大一檔選型，具體在選型時應(yīng)向生產(chǎn)廠家或代理商咨詢。
旁路接觸器（1KM）用以在軟起動器起動結(jié)束后旁路可控硅通電回路使用。旁路接觸器的通斷一般由軟起動器控制接口自動控制，旁路接觸器通斷時觸點承受的電流沖擊較小，所以旁路接觸器電氣壽命很長，其容量按電機額定電流選擇，無需考慮放大容量。大多數(shù)國外品牌軟起動器允許不用旁路接觸器，但這會給控制系統(tǒng)散熱帶來問題，同時也造成了額外的能量消耗（約為3~5‰），因為軟起動主電路元器件晶閘管存在約0.7V左右的導(dǎo)通壓降。
圖1軟起動器控制電機主回路圖
熱繼電器（1KH）用于電機過載保護，目前大多數(shù)品牌軟起動器均具有在線電機過載保護功能（即使旁路運行仍對電機進行保護），所以不必采用熱繼電器。但是也有些品牌（或某系列）無過載保護功能，必須用熱繼電器。另外對1臺軟起動器循環(huán)拖動多臺電機的情況每臺電機回路也應(yīng)增加熱繼電器進行過載保護，熱繼電器的選用按常規(guī)選型。
在對諧波有特殊要求的場合，一般可在軟起動器進線側(cè)主回路中串接專用交流電抗器或濾波器（圖1中未畫出）。
還有的公司生產(chǎn)了內(nèi)置旁路接觸器的軟起動器，一般為小容量產(chǎn)品，如ABB的PSS03…25系列產(chǎn)品(3A~25A)，西安西普的STRA系列產(chǎn)品(功率范圍為8 KW ~75KW) 。該類產(chǎn)品特點是非常方便安裝接線，并可在一個柜體內(nèi)安裝多個電機軟起動回路，大大節(jié)省安裝空間，節(jié)省設(shè)備占地面積。
3 軟起動器應(yīng)用中若干問題探討
3.1選擇直接起動與軟起動的原則
直接起動即全壓起動，起動方法簡單，但交流異步電機的起動電流大，一般為電機額定電流的4~7倍，國產(chǎn)電機實際值常為額定電流的7~10倍，甚至更大。過大的起動電流導(dǎo)致線路產(chǎn)生較大的壓降，影響電網(wǎng)上其它設(shè)備的正常運行，國標要求是直接起動的起動電流在電網(wǎng)中引起的電壓降不超過電網(wǎng)額定電壓的10%（頻繁起動）或15%（不頻繁起動）就允許直接起動。在工程項目中直接起動方法按下面經(jīng)驗公式核實：
式中 KI—起動電流倍數(shù)；
IQ—電動機的定子起動電流（A）；
Ie—電動機的定子額定電流（A）；
Pe—電動機的額定功率（KW）；
PN—電源的總?cè)萘浚↘VA）。
傳統(tǒng)的觀點認為如果滿足直接起動條件，就盡量采用直接起動，但是在實際工程中還應(yīng)綜合考慮負載場合等因素。如對中大容量電機的傳動系統(tǒng)，直接起動時很大的突跳轉(zhuǎn)矩沖擊使軸承、齒輪磨損加重甚至損壞，減速箱故障率高，皮帶磨損加重甚至經(jīng)常拉斷，同時過大的機械沖擊大大降低機械設(shè)備的壽命，很大的沖擊電流導(dǎo)致電機繞組絕緣老化，電器設(shè)備壽命下降，設(shè)備維護率高，從而嚴重影響生產(chǎn)。
而傳統(tǒng)的降壓起動方式如星三角降壓起動、自耦降壓起動、定子串電抗（電阻）降壓起動及磁控降壓起動等雖然都能降低起動電流，但仍都存在很大的2次起動沖擊電流（有時竟高達6Ie以上），不能根本解決直接起動存在的問題。
所以一般地工業(yè)生產(chǎn)中55KW~90KW以上的電機在經(jīng)濟條件允許的情況下盡量采用軟起動方式，長遠地考慮采用軟起動帶來的綜合經(jīng)濟效益是難以量化的。
實例：南京汽車集團熱電廠共有8臺22KW冷卻塔風機，采用漸開線行星齒輪傳動，由于風葉是玻璃鋼材質(zhì)，自身重量大，風機直接起動轉(zhuǎn)矩很大，沖擊力大，造成齒輪磨損加劇，傳動部件如軸承、齒輪、花鍵等故障頻繁，后改用軟起動器，齒輪磨損顯著降低。
3.2一拖一控制方案與一拖多控制方案
一般情況下應(yīng)采用圖1一臺軟起動器拖動一臺電機的方案（一拖一控制方案），尤其對負載等級要求較高的場合如鍋爐風機、消防水泵、連續(xù)性生產(chǎn)的設(shè)備等，這種方案的電氣主回路及控制回路接線非常簡單，同時大多品牌的軟起動器具有過流、缺相、過載等多種保護功能，無須另配電機綜合保護器，并可對電機實施在線運行保護，充分發(fā)揮軟起動的軟起、軟停及綜合保護功能。
對有些使用場合，如負載等級要求一般，負載允許短時間停機，一般性民用負載，非連續(xù)性生產(chǎn)的一般負載等，為節(jié)省設(shè)備投資可采用一臺軟起動器循環(huán)拖動多臺電機負載的方案。理論上一臺軟起動器可以循環(huán)拖動任意臺電機，實際生產(chǎn)中采用一臺軟起動器拖動兩臺、三臺電機負載的情況為多。
圖2為一臺軟起動器拖動四臺電機電氣主回路圖，可控制四臺電機分時先后起動，在任一臺電機起動完成后，軟起動器處于待命狀態(tài)，此時方可允許起動下一臺電機，在這種方式下，軟起動器的軟停功能一般不能使用，同時每臺電機回路必須另設(shè)電機過載保護元件。相比一拖一的控制方案，其電氣主回路和控制回路的電器分離元件較多，接線復(fù)雜，不能充分利用軟起動器的綜合保護功能。
圖2 一臺軟起動器拖動四臺電機電氣主回路圖
同時隨著軟起動器采購成本費用的降低，一拖多的方案總的成本費用并不比一拖一的成本費用少多少。
實例1：某單位技改項目有4臺30KW電機需用軟起動器控制，原設(shè)計方案為一拖二GGD軟起動柜2臺，后改為采用4臺STRA-30KW內(nèi)置旁路接觸器的一拖一方案，圖3為兩種方案軟起動柜內(nèi)部主器件及電氣主回路布置圖，考慮設(shè)備成本費用，方案b比方案a成本增加不到三千元，顯然新方案比原方案更合理些。
a）一拖二方案（2臺GGD） b）一拖一方案（1臺GGD柜）
圖3 兩種方案軟起動柜內(nèi)部主器件及電氣主回路布置圖
實例2：鴻泰紙業(yè)公司新上100噸紙漿生產(chǎn)線中75KW以上電機全部采用了西普STRB系列軟起動器共有16臺，均采用一臺軟起動器拖動一臺電機負載的方案（一拖一方案），16臺軟起動器布置示意如圖4。這種集中布置方案，占地小，線路清晰，也便于管理維護，一拖一方案設(shè)備運行可靠性還高。
圖4 100噸紙漿生產(chǎn)線16臺軟起動器回路布置示意（俯視圖）
3.3 一用一備方案與一拖二方案的區(qū)別
一用一備控制方案應(yīng)該是一臺電機負載運行、一臺電機負載備用，常常在二次控制線路上兩臺電機負載可互為備用，當運行的電機負載故障停機時，則備用電機負載自動投入運行。采用軟起動時應(yīng)有兩個獨立的軟起動控制回路，圖5為典型的一用一備軟起動控制主回路示意圖。一般消防水泵應(yīng)采用此方案。
圖5 一用一備軟起動控制主回路示意圖
一拖二方案可以細分兩類：一種是分時循環(huán)拖動方案；一種是選擇拖動方案。分時循環(huán)拖動方案即采用一臺軟起動器分時先后拖動兩臺電機負載，在任意1臺電機負載起動完成后，軟起動器處于待命狀態(tài)，此時方可起動下一臺電機，圖6是該方案主回路示意圖。該方案適用于負載等級要求一般，且兩臺電機負載可同時運行的情況。
圖6 一臺軟起動器分時循環(huán)拖動兩臺電機負載主回路
選擇拖動方案即采用一臺軟起動器選擇拖動兩臺電機負載中任意一臺電機負載工作的方案，起動電機前通過二次控制回路選擇開關(guān)或自控PLC等選擇所要起動的電機負載。該方案主回路示意如圖7，由于STRA、STRB均具有電機過載保護功能，主回路中無需加過載保護器件。該方案適用于負載等級要求不重要的場合，且只允許一臺電機負載運行，一臺電機負載備用。
圖7一臺軟起動器選擇拖動兩臺電機負載的主回路示意
3.4 軟起動器節(jié)能的分析
設(shè)備在欠負載情況下，電機銅損、鐵損比例增加，功率因數(shù)下降，電機有效用電率降低，這時如果降低電機輸入電壓、減小電機主磁通，電機的鐵心損耗及磁化電流將減小，從而電機的效率、功率因數(shù)將得到提高，這就是軟起動器節(jié)能運行功能的基本原理。
具有節(jié)能功能的軟起動器可對電機電流、功率因數(shù)進行監(jiān)視，控制電動機的端電壓變化，使其在欠載或空載的情況下調(diào)整電動機上的電壓，降低勵磁電流，從而達到節(jié)能的目的。
顯然這種情況下軟起動器不能使用旁路接觸器，前面已分析過，軟起動自身損耗產(chǎn)生熱量，控制柜要考慮散熱問題，同時軟起動的高次諧波將連續(xù)干擾線路。
軟起動的節(jié)電效果要視負載運行情況：
低負荷率（＜40%）， 低功率因數(shù)（＜0.4）時， 有明顯節(jié)能效果
中等負荷（50%~60%），中功率因數(shù)（0.5~0.6）時，節(jié)能效果較好
中等負荷（50%~60%），高功率因數(shù)（＞0.8）時， 節(jié)能有挑戰(zhàn)性效果
高負荷率（＞70%）， 高功率因數(shù)（＞0.8）時， 幾乎沒有節(jié)能效果
實際應(yīng)用中對軟起動的節(jié)能效果爭議較大，一般認為軟起動的節(jié)能效果在10%以內(nèi)。
例如：云南錫業(yè)集團使用電動機經(jīng)濟運行分析儀對其下屬的大屯選礦廠的部分棒磨機使用軟起動器的節(jié)能效果進行了比對監(jiān)測，結(jié)果表明節(jié)能效果不到2%。當然，真正有節(jié)電潛力的應(yīng)首先考慮采用變頻器。
3.5 軟起動器的諧波問題
軟起動器采用晶閘管相控調(diào)壓方式，不可避免地產(chǎn)生高次諧波，諧波的大小與負載的阻抗、電機的轉(zhuǎn)矩、負載的大小、觸發(fā)角的大小都有關(guān)系。諧波不僅會引起轉(zhuǎn)矩波動，而且會對電機的絕緣產(chǎn)生不利影響。
由于一般軟起動器采用旁路接觸器運行方式，相對變頻器其諧波影響較小。從實際應(yīng)用尚無對電機非常危害的報道。相反由于軟起動器具有軟起動、缺相保護、過載保護等電機綜合保護的功能，電機損壞的幾率大大降低。
3.6 軟起動器的三線控制與二線控制
類似變頻器，軟起動器的控制方式除可用操作面板起停外還可用端子進行控制。大多軟起動器均具有三線控制和二線控制接線方法，如圖8示。
圖8 軟起動器的三線控制與二線控制接線方法
圖中的起停信號1KA、2KA根據(jù)實際二次控制系統(tǒng)方式可以是按鈕，也可以是繼電器信號，還可以是工控、PLC輸出的開關(guān)信號等等。平時不運行狀態(tài)該信號（1KA、2KA）為常開信號。二線控制又稱單節(jié)點控制，軟起動器只接受一對信號即可?，F(xiàn)場應(yīng)用中是采用哪種控制方式可根據(jù)實際情況、控制要求而定，尤其對簡單改造的系統(tǒng)，最好借用原有起停控制信號比較方便。
3.7 軟起動時負載電流限幅倍數(shù)
對軟起動時負載電流限幅倍數(shù)不少使用者認為取決于軟起動器的品牌或性能，其實這是一個誤區(qū)，主要還是取決于拖動負載的大小。
因為軟起動器采用的是降壓起動方式，而交流異步電機的轉(zhuǎn)矩與電壓的平方成正比：
上式中 ─額定電壓直接起動時起動轉(zhuǎn)矩
─初始電壓為U1軟起動時起動轉(zhuǎn)矩
─額定電壓
─初始電壓
而電機的起動電流與電機的相電壓成正比：
上式中 ─額定電壓直接啟動時起動電流
─初始電壓為U1軟起動時起動電流
又由于
上式中 ─直接起動轉(zhuǎn)矩倍數(shù)
─直接起動電流倍數(shù)
─電機額定轉(zhuǎn)矩
─負載轉(zhuǎn)矩
所以軟起動時負載電流限幅倍數(shù)（ ）應(yīng)大于：
4 結(jié)語
隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)交流電機軟起動器的應(yīng)用已非常廣泛。由于直接起動過大的沖擊電流和突跳轉(zhuǎn)矩易造成電機、電氣及機械設(shè)備較大的損害，而傳統(tǒng)的降壓起動方式仍存在較大的起動沖擊電流，所以一般情況下對中大容量電機，在經(jīng)濟條件允許的情況下盡量使用軟起動器，而且一般情況下應(yīng)采用一臺軟起動器拖動一臺電機的控制方案。對負載等級要求一般的使用場合，可采用一臺軟起動器循環(huán)拖動多臺電機負載的方案，相對一拖一的方案，電氣回路接線復(fù)雜，有時總的成本費用相差不大。
西安西普STR軟啟動器（漯河恒義達電氣設(shè)備有限公司15139511763）
