一、前言

三相异步电动机因结构简单、造价低廉、性能稳定而应用广泛，但电机在起动瞬间定子电流较大，造成供电线路很大的压降。为了解决此问题，人们采用了各种降压起动设备，主要有：自耦变压器降压起动、星 - 三角变换器换接起动、电抗器起动等。这些方法的特点是起动时降低加在定子绕组电压用以降低起动电流；缺点是起动转矩不可调，起动中存在二次冲击电流，对负载机械产生冲击转矩，当电网电压下浮时，可能造成电机堵转，起动器体积庞大，维护困难，可靠性低，无保护功能等。

近年来，随着电力电子技术、半导体技术、计算机技术的飞跃发展，一种新颖的异步电动机起动器 — 智能化软起动器技术逐步得到应用。与传统的硬起动方法相比，智能化软起动器是集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的电机控制装置，具有传统起动方式所不具备的特点。表1示出了各种起动方法的比较。

表1 笼型电动机不同起动方式的比较

二、起动器的工作原理

软起动器的主工作电路见图1，它主要由串接于电源与被控电机之间的三相反并联晶闸管调压调速电路组成，由起动器中的单片机控制改变晶闸管的导通角，可通过调节晶闸管的导通角改变加到定子绕组的三相电压。起动时，晶闸管的导通角从0°开始上升，逐渐增大，电机的端电压也从零开始上升，直至达到满足起动转矩要求，保证起动成功。运用不同的设定法，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可以实现不同的功能。

图1 软起动器的主工作电路图

图2示出了GE公司生产的比较完整的ASTAT系列软起动器主电路及控制系统原理图。

三、软起动器的特性

1、能使电机起动电流以恒定的斜率平稳上升，对电网无冲击电流，不会造成大的电压降落，保证了电网电压的稳定，提高了供电设备的使用寿命。起动转矩可调，从而极大地减小了电机起动转矩对负载的冲击，也满足了不同负载对起动转矩的不同要求。

2、电机起动不受电网电压波动的影响。在晶闸管的移相电路中，引入电机电流反馈，使电机在起动过程中保持恒流，起动平稳，由于以起动电流为定值整定，当电网电压上下波动时，通过控制电路自动增大或减小晶闸管导通角，可以维持原设定值，保持起动电流恒定。

3、根据负载的不同，可以控制起动时间的长短。可以实现软起动，软停车。

四、软起动器的起动方式和功能

运用串接于电源与被控电动机之间的软起动器，控制其内部晶闸管的导通角，使电机从零开始以预设函数关系逐渐上升，直至起动结束，电机所加的电压为全电压，称为软起动。软起动过程中，电机转矩在逐渐增加，转速也在逐渐增加，起动转矩可在5%～90%的锁定转矩之间调节，电动机电压加速斜坡上升时间可在2～ 30s之间调节。图3示出了软起动器晶闸管输出电压和时间的关系曲线。软起动一般有如下几种起动方式。

图3 软起动器的输出电压

1、斜坡升压软起动这种起动方式最简单，不具备电流闭环控制，仅调整晶闸管的导通角，使之与时间成一定函数关系增加。缺点是，由于不限流，在电机起动过程中，产生的冲击电流比较大，易造成对电网的冲击，也易损坏晶闸管。

2、斜坡恒流软起动这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。该方法应用较多，适用于风机、泵类负载。

3、阶跃起动开机时即起动，在最短时间内使起动电流迅速达到设定值，通过调节起动电流设定值，可以达到快速起动效果。

4、脉冲冲击起动在起动开始阶段，让晶闸管在极短时间内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，进入恒流起动。该起动方法适用于重载需要克服较大静摩擦的场合。

此外，软起动器还具有如下各项功能

1、轻载节能功能可设置节能运行方式。定子电压不变，当电动机负荷较轻时，功率因数较低，处于重载时，功率因数较高。当轻载时，软起动器自动降低施加于定子上的电压，减少电动机的铜损和铁损，从而提高了电动机的功率因数。反之，重载时，则提高电机的端电压，确保电机的正常运行。表2为30kW电机在各种负载率下的采用软起动器的节电量。

表2 采用软启动器的节电量

2、软停车功能电机停车时，传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的，但在许多应用场合，不允许瞬间关机。软起动器的软停车功能就是为满足这样的负载而设计的，晶闸管在得到停机指令后，从全导通逐渐地减小导通角，经过一定时间过渡到全关闭的过程。停车的时间可根据实际需要在0～120s之间调整。

3、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，给笼型电动机提供三相制动电流，制动在没有附加的接触器和电源设备的情况下完成，可自动实现零速停车。

4、保护、监控功能软起动器以字符式显示器提供设备的监控和快速故障诊断信息，主要保护功能有：限流、过载、输入缺相、输出缺相、晶闸管短路、转子堵塞、CPU故障等。运行中若出现上述故障，系统封锁触发脉冲，晶闸管关断，这时系统不响应起动命令，如需再起动必须将系统复位，也可能给出报警信号(如起动时间过长，电流过载等)。

五、软起动器的应用场合

国内外软起动器的发展很快，市场有多种型号的软起动器可供用户选择，不同的产品，所具功能也不尽相同，选用时建议遵循下述则。

1、软起动器适用短期重复工作的机械，即长期空载，短期重载，空载率较高，或者负载持续率较低。如：起重机、皮带运输机、金属材料压延机、车床、刨床、剪床等。

2、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，应该采用软起动器。

3、长期高速、短时低速且电机负载率在35%以下的，采用软起动器有较好的节能效果。有些机械开停频繁，如果允许轻载起动，也可以采用软起动器。