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文摘:本文对交流异步电动机的软启动问题进行了分析和研究，提出了异步电动机启动和运行的综合控制方案。1前言
目前，工矿企业大量使用交流异步电动机(包括380V/660V低压电动机和3KV/6KV中压电动机)，相当一部分异步电动机及其传动系统仍处于不经济运行状态，白白浪费了大量电能。究其原因，大致是由以下情况引起的:
(1)由于大多数电动机采用直接起动方式，8~10次的起动电流除了对电网和牵引系统造成冲击和事故外，还造成巨大的能量损失。
②在选择电机容量时，往往片面追求大的安全裕度，层层加码。导致电机容量过大，产生“大马拉小车”现象，导致电机偏离最佳运行点，运行效率和功率因数降低。
(3)考虑到电动生产机械本身的运行经济性，往往要求电传动系统具有变压变速调节能力。如果是恒速恒压驱动，必然会造成很多额外的功率损耗。
2异步电动机的软启动
由于工业生产机械的不断更新和发展，对电动机的起动性能提出了越来越高的要求，可以概括为:
①找到足够大且能稳定提高的电机启动转矩和符合要求的机械特性曲线；
(2)尽可能小的启动电流；
③起动设备尽可能简单、经济、可靠，起动操作方便；
④启动时的功耗应尽可能小。
根据上述矛盾的要求和电网的实际情况，通常有两种起动方式:一种是额定电压下的直接起动方式，另一种是降压起动方式。
2.1直接起动的危险
①电网影响:起动电流过大(空载时起动电流可达额定电流的4~7倍，负载时起动电流可达8~10倍以上)会引起电网电压下降，影响其他电气设备的正常运行，还可能使欠压保护动作，造成设备的有害跳闸。同时，过大的起动电流会使电机绕组发热，从而加速绝缘老化，影响电机寿命。
②机械冲击:过大的冲击力矩常造成电机转子笼条和端环断裂，定子端部绕组绝缘磨损，导致击穿烧毁；转轴扭转、联轴器和传动齿轮损坏、皮带撕裂等。
(3)对生产机械的影响:启动时压力突然变化，往往造成泵系统管道和阀门损坏，缩短使用寿命；影响传输精度，甚至影响正常的过程控制。
2.2老式降压起动方式的应用场合及性能比较:
降压起动的目的是降低起动电流，但也降低了起动转矩。对于重负荷起动，具有大峰值负荷的生产机械不能以这种方式起动。传统的降压起动有以下几种方法:
(1)星形/三角形转换器:该方法适用于正常运行时定子绕组三角形连接的电机。定子有六个接头引出并连接到转换开关上，启动时采用星形连接，启动后切换到三角形连接。启动电压为220伏，工作电压为380伏。这种起动设备的优点是起动设备简单，起动过程能耗少。缺点是二次电流冲击，设备故障率高，维护频繁，不适合频繁启动的设备。
(2)自耦变压器降压起动:三相自耦变压器(也称补偿器)高压侧接电网，低压侧接电动机。一般有几个抽头，不同的起动转矩可以选择不同的电压比。电机启动后切断。其优点是启动电压可以选择，如0.65.0.8或0.9UN，以满足不同负载的要求。缺点是体积大，重量重，消耗有色金属多，故障率高，维护成本高。
(3)对于绕线式异步电动机，可在转子绕组中串联频敏变阻器或水电阻实现起动，起动完成后再切断。但频敏变阻器成本高，水阻损失大。
值得指出的是，各种老式降压起动方式虽然各有利弊，但都有一个共同的优点:无谐波污染。2.3新型电子软启动器
所谓“软启动”，实际上是按照预设的控制方式进行降压启动的过程。目前软起动器一般有以下几种起动方式:(1)限流软起动:限流软起动，顾名思义，是在起动过程中限制电动机的起动电流不超过某一设定值(Im)的软起动方式。主要用于轻载时负载的降压启动，其输出电压从零开始快速升高，直到其输出电流达到预设的电流限值Im，然后这种启动方式的优点是启动电流小，可以根据需要调节。(启动电流的极限值Im必须根据电机的启动转矩来设定。如果Im设置过小，启动会失败或烧坏电机。)对电网电压影响不大。它的缺点是启动时很难知道启动压降，压降空间不能充分利用，启动转矩损失，启动时间比较长。
(2)转矩控制起动:主要用于重载起动，根据电机起动转矩线性上升的规律控制输出电压。其优点是起动平稳，灵活性好，有利于牵引系统，减少对电网的冲击。这是最佳的重载起动方式。它的缺点是启动时间长。
(3)转矩-跳跃控制起动也用于重载起动的场合，就像转矩控制起动一样。不同的是在启动的瞬间用跳跃转矩来克服牵引系统的静态转矩，然后转矩平稳上升，可以缩短启动时间。但突跳会向电网发出尖脉冲，干扰其他负载，使用时要特别注意。(4)轻载起动采用压控起动，在保证起动压降的前提下，能使电机获得最大的起动转矩，尽可能缩短起动时间，是最佳的轻载软起动方式。
2.4软启动器的应用
(1)生产设备精密，不允许启动冲击，否则会对生产设备和产品造成不良后果；
(2)电机功率高，如果直接启动，需要增加主变压器的容量；
(3)对电网电压波动和电压降要求严格的供电系统≤10% UN；
(4)对起动转矩要求不高，可以空载或轻载起动的设备。
严格来说，起动转矩应小于额定转矩的50%，因此适合采用软启动器解决起动冲击问题。对于需要重载或满载起动的设备，如果采用软启动器进行起动，不仅不能降低起动电流，反而需要增加软启动器晶闸管的容量，增加成本；如果操作不当，可能会烧坏晶闸管。此时，只能使用变频软启动。由于软启动器不调节电压和频率，转差功率始终存在，启动电流过大在所难免；变频器采用调频调压，可实现无过流软起动，提供1.2~2倍额定转矩的起动转矩，特别适用于重载起动设备。但是变频器的价格远高于软启动器。
3异步电动机的电压调节和速度调节
异步电动机的调压调速是一种低效的调速方式，因为调速过程中总是存在转差损耗，所以调压调速非常有限。任何一台普通的笼型电机加一套晶闸管调压装置都不可能实现调压调速。
首先必须改变电机的外特性，新的外特性必须使电机具有宽广稳定的调速范围。通常，高转差率电机、交流转矩电机或在绕线电机的转子绕组中串联电阻的方法，加上速度的闭环控制，可用于稳定的速度调节。
其次，要把调速过程中转差功率引起的转子温升很好地导出机外，实现长期稳定工作。这里可以采用旋转热管结构或者特殊的风道冷却结构，都是行之有效的方法。
在电力电子技术高度发展的今天，在变频调速装置价格不再昂贵的情况下，考虑调压调速似乎没有太大的现实意义。
4结论
(1)电子软起动器结构简单。与传统的△/Y启动器相比，自耦变压器启动器具有无触点、无噪音、重量轻、体积小、启动电流和启动时间可控、启动过程平稳、维护工作量小等优点。电机空载或轻载时，节能效果显著，特别适用于短期满载和长期空载负载。
(2)对于高转差率电机、实心转子电机、力矩电机等。，特别是与风机、水泵配合，调速性能好，但不适用于普通笼型电机。
(3)采用智能控制器，具有完善的电机保护功能，保护整定值设定方便，保护性能可靠。
(4)它最大的缺点是由于晶体A栅极管的移相控制，对电网和电机都有谐波干扰。