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　　摘要：软启动的调压模块一般由三相反并联晶闸管组成，可以通过改变晶闸管的触发角改变定子的电压，方便控制，性能良好。文章对三相异步电机的启动进行概述，分析了软启动的原理和特性，介绍了软启动系统构成及作用，同时分析了软启动技术的优越性和实用性。

　　传统电动机启动，对电力系统的各个部件造成重大影响，降低它们的使用寿命，甚至可能形成电网电压骤降，从而影响电力系统的安全运转，直接影响电网中的其余电气设施运转状态。如此大的电流不但加重了输入线路、供电网和电机前方的开关设施的负载，巨大的转矩冲击导致电机产生剧烈的脉冲。还给用于动力传递的辅助设施，如三角带、传动机构和用于动力传递的机械设备带来了机械冲击，并且无法避免。

　　电动机频繁使用，再加上它直接启动带来的各种危害，一种新的启动方式——软启动应运而生，如今软启动已广泛应用到各个领域，与传统启动方式相比具有很多优势，而且软启动也分为各种启动的方式，各种方式应用于不同的领域，比如轻载，重载。同时，软启动所用材料也各有不同，不同的软启动材料也有不同的特点，也有各种不同的利弊。因为电机的问题，造成工厂出现事故，直接或者间接导致经济重大的损失。

　　由此可以看出，电动机既是为数众多，广泛应用的动力设备，同时又是国民经济的薄弱环节，电动机的研究保护设计以及正确的使用，对于国民经济有着较重要的意义。

　　异步电动机在社会的各个领域有着广泛的应用，各个行业如工业、农业、交通运输业，都少不了异步电动机，可见它在日常生活中对人们的重要性。

　　电动机的电压和电流呈正比，所以要把电压全加到定子上的话可以减轻启动电流过大的冲击，这就是降压启动。一般降压启动的时候，在这样的情况下，它们的数值都不会很高：就是启动电流和启动转矩在电压的情况下，一同增加，一同减小。像这样的情况，更适合需求启动电流和启动转矩都不高的场合。

　　为了更加便利，可以采用这样的办法：在电机启动时，为了避免造成谐波过大，首先可以采用星型连接的方式，在启动完成后把电路连接方式转换成三角形连接。异步电动机启动时要注意：启动需要的设备不要复杂，要简单，操作要方便；电动机要有特别大的启动转矩；启动转矩相同的情况下，启动电流小的越适合人们应用，功率损耗越小的越受到广泛应用。转矩和启动电流是电机启动时的两个重要参数，要兼顾这两个方面来控制电动机的启动。

　　三相异步电动机的电机的磁场与静止转子相对运动后，转子的电流和感应电动势在变大，定子也是如此。但是，过大的启动电流会导致电压下降，电压下降过大会直接影响电网电力设备的运行。如果电压降低，会使启动转矩无法达到需要的转矩，即使启动时间再长也会失败。因而，使用大型变压器的场所，小容量的三相异步电机方便启动。

　　直接启动方式如果频繁地启动电机，就会造成电压降低，会导致电网电压降低，从而电网中的设备正常运行受到影响，有时可能无法启动或终止负载[3]。直接启动应尽量避免电压下降，否则一定会无法完成启动并带来不好的影响，电机无法正常的启动会影响整个电力系统的运行。

　　根据电压幅度的大小能不能连续可调，可以分为分步调压和逐级调压。分级电压调节是把电压分成几个层次，用较低的电压水平启动电动机，并在起动的过程中逐渐变大电压幅值，一直到电动机启动。

　　三相反并联晶闸管以星型方式连接，这样的电流不会四处流动，四处流动会导致电路中的谐波变大，就好像三角形连接，这样的连接效果就会导致电路中的谐波变大，损耗增加。启动完成后，三相晶闸管的旁路接触器会吸和，以免造成不必要的功率损失。这样软启动的方式性能好，启动方式平缓，方便于控制，方便于管理电流，缺点就是谐波大。

　　晶闸管软启动原理如图1所示，目的是改变异步电机两端电压。加在电机上的定子电压逐渐升高额定电压，实现了异步电机的软启动。启动完成后，三相晶闸管部分被短路，以免浪费功率。软启动之所以用三相反并联晶闸管，是因为软启动要用的是三相交流电源，所以要用到三相反并联晶闸管，同时为了减小谐波，采用星型的连接方法，三端接到三相交流电源，一端接入电动机，保证了良好的启动效果和高的效率。

　　三次谐波可通过三角联接方法实现，从而提高了绕组内电流，增大了绕组的额外铜损。本文采用的软起动方式是星形连接，谐波少。在工作中，需要不同的两相正反相同时导通才。此外，还应该注意绕组间的相位关系，不管是正反转式的，还是异相的。

　　电压坡度属于开环控制，具有较差的自我调节能力。起动时间长，流量无穷大，起动中电流大，对电网设备造成破坏，对电网电能质量影响很大。另外，在控制参数单一的情况下，一般采用经验方法选取控制参数，动态效果较差。无论初始电压上升到额定电压时的线性斜度如何，当上升到额定电压时，它都会保持稳定，上升看起来像一个斜坡，又称为倾斜电压起动。在达到额定电压时，无论初始电压的坡度如何升高，最终达到额定电压都会趋于平稳。但是倾斜的电压启动无反馈系统，如此不好的控制，在这种启动过程中，启动方法效果单一，只需控制电压即可启动。

　　若电流限值设定得较小，启动力矩较小，因而不能起动。由于该方法的起动转矩不大，轻负载情况比较适合起动，电流先线性上升，到上界电流平缓，直至达到额定电压，再恢复到额定电流，启动成功。通电成功后，维持一段时间的电流值将降低，而先前保持最高电压的电流是用来等待电动机成功启动的，而成功后的电流则不需要这么大的电流，才能逐渐降至额定电流。这种起动方式，可避免损坏配置，尽管上限电流在维持一段时间后，对设备没有太大影响。

　　力矩启动时，力矩曲线的设置应总是大于负荷力矩，且转速持续增大。在此基础上，比较异步电机在启动过程中的设定转矩曲线和输出曲线，并根据其误差调整了触发角。大的泵浦场合，适于扭矩大的斜坡起动。大水泵电机多采用大型磁体，磁铁可以提供电磁转矩，由于电磁转矩大，转矩斜坡起动比较适合大型泵电机起动。由于负荷属于耗能设备，若给的功率小于消耗功率，则不能提供给电机应有的功率，电机将无法起动。并且当初始转矩达到额定转矩时，电动机达到额定转速后，初始转矩减小，负载力矩则逐渐增大。

　　在三相异步电动机软启动原理中，交流调压模块是由三反方向的晶闸管组成，其控制方式有多种，均为满足额定转矩而工作。这种控制方式可避免各种不利因素，并取得良好的起动效果。

　　电机软起动系统模块见图2。在三相交流电源下设有同步电压检测模块，电机与电流检测模块接通，SCR驱动电路，信号隔离电路全部作用于逆并联晶闸管。可控硅的端电压检测模块将功率因数角控制模块发送信号，由32位的ARM微处理器向LCD模块、键盘输入模块发送信息，并与RS485以太网相互通信。具体工作流程如下：LPC2378通过检测启动接触器回路信号，了解电机需要进行软启动。在可控硅启动角度和启动时间小于阈值时，旁路启动器闭合，启动后断开触点，使电动机与电网连接。如此既能保证系统能量的充分利用，又能使启动后的电力资源直接供给电机，既方便供电，又能提高电网设备的耐久性，此方法被大多数电厂设备所采用。三相可控硅可控制触发角度，使启动更为平稳，且可持续，便于启动调整。

　　1)功率单元:主要由六个晶闸管组成，每个相由两个晶闸管反向并联，每个相晶闸管的两端由旁路接触器并联，启动后用于旁路软启动器。并联电容器用于滤波。

　　2)检测单元:三相电压通过调节电路馈入A/D通道，用于电压监测、过压、欠压保护等。二是利用检测到的晶闸管电压变换后的方波信号同时进入A/D通道，并馈入计算电机的功率因数角。

　　3)晶闸管触发单元:晶闸管触发单元由于晶闸管触发单元实现驱动，因为晶闸管触发单元可以连接三相交流电源和三相异步电机。

　　4)外围扩展单元:这些单元包括信号处理、信号隔离、功率放大、操作参数和故障信息检测显示、键盘输入电路等。外围扩展单元基本上包含与外部设备相关的功能和应用。

　　本文分析并应用了系统的硬件部分，并介绍了硬件部分在系统中的应用。硬件部分包括主要部件、电源模块、主电路、同步信号采集模块和电流检测电路。它们是硬件部分的每个模块，起着不同的作用。

　　ARD系列低压电机保护器具有过载、断相、不平衡、欠载、接地/漏电、堵转等保护功能。电机控制保护单元可与接触器、电机起动器等电气元件组成，具有远程自动控制、现场直接控制、面板指示、信号报警、现场总线通信等功能。适用范围：可广泛应用于煤矿、石化、冶炼、电力、建筑等行业的配电领域。

　　本文介绍了三相异步电机的各个方面，包括其启动过程、启动方法、硬件设计和软件设计。在三相异步电机的启动过程中，应尽量避免电压下降，启动电流过大，启动扭矩也应列为重要参数之一，不断观察启动扭矩，避免电机启动失败。在许多启动方法中，应用参数使用电压、电流和电磁扭矩，可以作为电机启动过程中的启动因素。未来，电机启动的发展方向将趋于节能、保护电机、高效、高耐久性。三相晶闸管的应用更受大多数电机的应用。在未来的应用中，应添加快速熔断器，以防止晶闸管在调压过程中损坏。

　　[2]刘攀，梁里鹏.三相异步电动机软启动控制技术研究[J].机电技术应用，2020(04):165-166.