摘 要：給出了電動機的幾種起動方式，并分析了其特性，著重介紹了軟起動。但本文的目的是解決電動機的重載起動，并給出了一種交交變頻的方法來實現(xiàn)。

　　關(guān)鍵詞：感應(yīng)電機 軟起動 交交變頻

　　Abstract：some starting manners of motor are given and analyzed in this paper， soft starting is introduced emphasizly. But how to solve over loading starting is purposed and AC-AC variable frequency is given.

　　Keywords：inducing motor soft starting AC-AC variable frequency

　　1、引言

　　三相交流電動機從發(fā)明以來，經(jīng)歷了100多年的歷程，在這漫長的歲月里，它為奠定與發(fā)展這項經(jīng)典的傳動技術(shù)樹立了豐碑，。又由于其具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉，而廣泛作用于電力拖動生產(chǎn)機械的動力，在機械、化工、紡織和石化等行業(yè)有大量的應(yīng)用。然而，電動機的起動特性卻一直舉步維艱。這是因為電動機在恒壓下直接起動，其起動電流約為額定電流的4-7倍，其轉(zhuǎn)速要在很短時間內(nèi)從零升至額定轉(zhuǎn)速，會在起動過程中產(chǎn)生沖擊，很容易使電力拖動對象的傳動機構(gòu)等造成嚴重磨損甚至損壞。在起動瞬間大電流的沖擊下，將引起電網(wǎng)電壓降低，影響到電網(wǎng)內(nèi)其它設(shè)備的正常運行。同時由于電壓降低，電動機本身起動也難以完成，造成電機堵轉(zhuǎn)，嚴重時，可能燒壞電動機。因而如何減少異步電動機起動瞬間的大電流的沖擊，是電動機運行中的首要問題。為此必須設(shè)法改善電動機的起動方法，使達到電動機的平滑無沖擊的起動，于是各種限流起動方法也就應(yīng)運而生。

　　2、傳統(tǒng)的起動方法

　　2.1 定子串電抗器起動對于鼠籠式異步電機一般采用定子回路串電抗器分級起動，繞線式異步電機則采用轉(zhuǎn)子回路串電抗器起動。定子邊串電抗器起動，即增加定子邊電抗值，可理解為降低定子實際所加電壓，其目的是減少起動電流。此起動方式屬降壓起動，缺點是起動轉(zhuǎn)矩隨定子電壓的降低而成平方關(guān)系下降，外串電阻中有較大的功率損耗。又由于是分級起動，起動特性不平滑。

　　2.2 星-三角起動起動時定子繞組星形連接，起動后三角形連接。在電動機繞組星形連接時，電動機電流僅為三角形連接的1/3，遺憾的是電動機的轉(zhuǎn)矩也同樣降低到三角形接線時的1/3，為了使電動機在額定轉(zhuǎn)速時達到它的額定轉(zhuǎn)矩，在經(jīng)歷了預(yù)先設(shè)定的時間后，又從星形接線轉(zhuǎn)換到三角形接線，在轉(zhuǎn)換過程中會出現(xiàn)二次沖擊電流。

　　2.3 自耦變壓器起動當電動機起動時，電動機的定子通過自耦變壓器接到三相電源上。當電機轉(zhuǎn)速升高到一定值時，自耦變壓器被切除，電動機定子直接接到電源上，電動機進入正常運行狀態(tài)。同直接起動時相比，當電壓降到W2/W1倍時，起動電流和起動轉(zhuǎn)矩降到（W2/W1）2倍（W2/W1為自耦變壓器的變比）。這種起動方式的優(yōu)點是起動時定子電壓的大小可調(diào)。比起定子串電抗起動，當限定的起動電流相同時，起動轉(zhuǎn)矩損失較少。要使變壓器的容量和耐壓水平提高，將使得變壓器的體積增大，成本高，且不允許頻繁起動，同樣也不能帶重負載起動。

　　頻敏變阻器起動對于繞線式異步電機來說，如果僅僅是為了限制起動電流、增大起動轉(zhuǎn)矩，則一般采用轉(zhuǎn)子回路串頻敏變阻器起動方式。但此起動方式在頻繁起動下，易發(fā)生溫升，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不常用。

　　由此可知上述幾種起動方式的共同特點是控制電路簡單，起動轉(zhuǎn)矩基本固定不可調(diào)，起動中都存在二次沖擊電流，對負載機械有沖擊轉(zhuǎn)矩，且受電網(wǎng)電壓波動的影響，一旦出現(xiàn)電網(wǎng)電壓下降，會造成電機堵轉(zhuǎn)，起動困難，且上述幾種起動方法，在停機時都是瞬間停機，遇到負載較重時會造成劇烈的機械沖擊。

　　3、軟起動所謂軟起動是指裝置輸出電壓按一定規(guī)律上升，使被控電動機的電壓由零升到全電壓，轉(zhuǎn)速相應(yīng)的由零平滑加速到額定轉(zhuǎn)速的過程。

　　它是電力電子技術(shù)與自動化控制技術(shù)的綜合，是將強電和弱電結(jié)合起來的控制技術(shù)。在軟起動器中三相電源與被控電機之間串入三相反并聯(lián)晶閘管，采用反并聯(lián)接線的晶閘管接在電動機的每相，利用晶閘管移相控制原理，控制其內(nèi)部晶閘管的導通角，電動機起動時，用調(diào)節(jié)6個晶閘管的不完全導通來控制電動機的供電電源。換言之，起動時只有三相正弦波形的一部分向電動機供電。

　　軟起動的優(yōu)點是起動特性曲線好，使晶閘管的導通角從零度開始，逐漸前移，電機的端電壓從零開始逐漸上升，直至達到額定電壓，起動電流從零線性上升至設(shè)定值，從而滿足起動轉(zhuǎn)矩的要求，保證起成功。表1為軟起動同傳統(tǒng)起動對照表。

　　4、重載起動方式（交-交變頻起動）

　　4.1 交-交變頻工作原理盡管軟起動具有起動平滑，起動時間等參數(shù)可調(diào)的特性，具有傳統(tǒng)起動方法無法比擬的優(yōu)越性，是傳統(tǒng)降壓起動器的理想換代產(chǎn)品。但可控硅調(diào)壓方式的軟起動器控制感應(yīng)電動機，在減小電壓的同時，供電頻率仍為工頻，使得其功率因數(shù)低，無功功率增加，這決定了其只能應(yīng)用于輕載場合，對于重載起動就勉為其難了。然而在很多場合下，不能保證負載為輕載起動，如球磨機、破碎機、空氣壓縮機、風機等，這就使得我們想在降低電壓的同時，能夠減小供電電壓頻率，即保持V/F不變，保證恒力矩起動，因而變頻器變頻起動無疑是最好的起動設(shè)備，但如果把變頻器僅作起動，不調(diào)速，資金浪費很大，特別是高壓大容量的通用變頻器價格就更為昂貴，且感應(yīng)電動機的重載起動只是短時間的過程，故尋求一種感應(yīng)電機的重載安全起動方法是很有必要的�？v上述幾種起動方式可得出采用交-交變頻器來實現(xiàn)重載起動。因為交-交變頻沒有中間直流環(huán)節(jié)，僅用一次變換就實現(xiàn)了變頻，所以效率較高，而且大功率交流電機調(diào)速系統(tǒng)所用的變頻器也主要是交-交變頻來完成的。

　　交-交變頻的工作原理是讓兩組交流電路按一定頻率交替工作，就可以給負載輸出該頻率的交流電。改變兩組變流電路的切換頻率，就可以改變輸出頻率；改變變流電路工作時的控制角α，就可以改變交流輸出電壓的幅值。

　　如果讓α角不是固定值，在半個周期內(nèi)讓正組變流電路P的α角按正弦規(guī)律從900逐漸減小到00，然后在逐漸增大到900.那么，正組整流電路在每個控制間隔內(nèi)的平均輸出電壓按正弦規(guī)律從零逐漸增至最大，在逐漸減小到零。在另外半個周期內(nèi)，對負組變流器N進行同樣的控制，就可以得到接近正弦波的輸出電壓。和可控硅整流電路（軟起動）一樣，交-交變頻電路也屬于電網(wǎng)換相。

　　4.2 整流與逆變工作狀態(tài)假設(shè)負載的功率因數(shù)角為Φ，即輸出電流滯后輸出電壓Φ角。另外兩組交流電路在工作時無環(huán)流工作方式，即一組交流電路工作時，將另一組變流電路的脈沖封鎖。下圖給出了一個周期內(nèi)負載電壓、電流波形。

　　4.3 輸出正弦波電壓的調(diào)制方法使交-交變頻電路的輸出電壓波形為正弦波的調(diào)制方法有多種，這里介紹廣泛采用的余弦交點法。