1、概述

    變頻調(diào)速應(yīng)是21世紀(jì)電氣傳動(dòng)的主流，它兼具軟起動(dòng)功能。變頻調(diào)速軟起動(dòng)優(yōu)于以上3種軟起動(dòng)，因?yàn)樽冾l調(diào)速軟起動(dòng)可以在限制交流電流的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的軟起動(dòng)。液阻軟起動(dòng)裝置體積太大，電解液有揮發(fā)、結(jié)冰等問(wèn)題，晶閘管軟起動(dòng)和磁控軟起動(dòng)以及定子側(cè)液阻軟起動(dòng)均屬于以犧牲起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為代價(jià)的降壓軟起動(dòng)。

    因?yàn)樽冾l調(diào)速裝置的售價(jià)太貴，購(gòu)置變頻調(diào)速裝置從來(lái)都是著眼于調(diào)速，不會(huì)僅僅為了軟起動(dòng)，所以，人們一般不把變頻調(diào)速歸于軟起動(dòng)。

    交流電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題。電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)在不斷發(fā)展。在電力電子器件和技術(shù)高度發(fā)展的今天，電動(dòng)機(jī)的電力電子軟起動(dòng)有三個(gè)值得重視的分支：1）、磁控軟起動(dòng)2）、晶閘管軟起動(dòng)，3）、液阻軟起動(dòng)。

    晶閘管（SCR）軟起動(dòng)和磁控軟起動(dòng)技術(shù)（產(chǎn)品）仍將是今后10多年內(nèi)軟起動(dòng)行業(yè)內(nèi)的主流技術(shù)（產(chǎn)品），能夠使線繞式異步電動(dòng)機(jī)得到大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)子側(cè)液阻軟起動(dòng)的生命力仍然會(huì)相當(dāng)強(qiáng)大，高壓電動(dòng)機(jī)液阻軟起動(dòng)也還會(huì)因?yàn)槠鋬r(jià)格優(yōu)勢(shì)而受青睞。

    2、晶閘管軟起動(dòng)和磁控軟起動(dòng)技術(shù)的比較

    1）、共同點(diǎn):

    1-1、均屬于降壓（限流）軟起動(dòng)，限制電動(dòng)機(jī)定子電流以犧牲電磁轉(zhuǎn)矩為代價(jià)，

    1-2、限流器件被短接時(shí)，基本上沒(méi)有（二次）電流沖擊，

    1-3、比變頻軟起動(dòng)便宜，

    （以上3條亦是液阻軟起動(dòng)的特點(diǎn)）

    1-4、均可以實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)和軟停止（液阻軟起動(dòng)不便于實(shí)現(xiàn)軟停止），

    1-5、在軟起動(dòng)過(guò)程中，限流器件無(wú)明顯發(fā)熱（不象液阻那樣），

    1-6、比液阻軟起動(dòng)易于維護(hù)，不存在電解液揮發(fā)和結(jié)冰、電極板銹蝕等問(wèn)題，個(gè)頭比液阻軟起動(dòng)裝置小。

    2）、晶閘管軟起動(dòng)技術(shù)相對(duì)磁控軟起動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

    2-1、電抗變化的時(shí)間常數(shù)?。?0ms），因而便于實(shí)現(xiàn)定子電流的快速變化，（磁控軟起動(dòng)電抗調(diào)節(jié)的時(shí)間常數(shù)約為0.1~0.2s）。

    2-2、在電動(dòng)機(jī)容量相當(dāng)?shù)臈l件下，設(shè)備占用的空間更小。

    3）、磁控軟起動(dòng)技術(shù)相對(duì)晶閘管軟起動(dòng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

    3-1、飽和電抗產(chǎn)生的諧波比SCR小，諧波會(huì)干擾通訊、計(jì)算機(jī)設(shè)備正常運(yùn)行，

    3-2、軟、硬件均比晶閘管軟起動(dòng)簡(jiǎn)單，

    3-3、便宜。特別是當(dāng)起動(dòng)對(duì)象為高壓大容量相當(dāng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，由于不存在SCR串聯(lián)引起的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}，磁控軟起動(dòng)的設(shè)備造價(jià)便宜的優(yōu)點(diǎn)將更突出。

    3、磁控軟起動(dòng)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

    國(guó)外，尚未收集到這方面的報(bào)道。

    雖然如此，國(guó)內(nèi)某廠在70年代從比利時(shí)ACEC公司引進(jìn)的高壓大容量（10kv,30Mva）動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置中的核心部件就是三相磁飽和電抗器。

    在2000年《電氣傳動(dòng)》增刊上，有山東蒙陰建設(shè)設(shè)計(jì)院楊成德的一篇文章，報(bào)道了在智能大廈和民用建筑中使用磁控軟起動(dòng)裝置的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)晶閘管（SCR）軟起動(dòng)和磁控軟起動(dòng)這‘兩種科技含量較高的軟起動(dòng)器的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行了對(duì)比分析’。

    本公司已經(jīng)完成了以135kw、380v電動(dòng)機(jī)磁控軟起動(dòng)的設(shè)備樣機(jī)的制作，樣機(jī)在天津鋼管公司完成了試運(yùn)行。在它的控制下，135kw、380v電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)在10秒內(nèi)完成，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流被限制在2.5倍額定電流以?xún)?nèi)。本公司磁控軟起動(dòng)設(shè)備的技術(shù)特點(diǎn)是將微電子技術(shù)融合于磁控軟起動(dòng)。

    4、磁控軟起動(dòng)的工作原理

    在交流電動(dòng)機(jī)定子回路串固定鐵心電抗就可以實(shí)現(xiàn)限流軟起動(dòng)，它的問(wèn)題是起動(dòng)接近完成時(shí)固定電抗將影響電動(dòng)機(jī)的升速，速度接近額定值時(shí)電抗兩端的電壓大，被短接時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的二次沖擊電流。

    磁控軟起動(dòng)用磁飽和鐵芯電抗取代固定鐵芯電抗，在起動(dòng)過(guò)程中不斷增加其飽和度，減少其電感值，速度接近額定值時(shí)電抗的端電壓小，被短接時(shí)不會(huì)有明顯的二次沖擊電流。

    交流繞組的電感L與鐵芯的導(dǎo)磁率μ成正比。

    調(diào)節(jié)磁控軟起動(dòng)裝置交流繞組（工作繞組）電感或電抗的方法是通過(guò)改變鐵芯的直流勵(lì)磁改變鐵芯的導(dǎo)磁率，為直流控制（勵(lì)磁）電流。

    利用飽和電抗的可調(diào)節(jié)性，磁控軟起動(dòng)裝置可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，實(shí)現(xiàn)例如恒流軟起動(dòng)，帶有限初始脈沖電流沖擊（‘kick’）的軟起動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)軟停止。

    5、磁飽和電抗器的鐵芯結(jié)構(gòu)形式

    飽和電抗器的鐵芯結(jié)構(gòu)和繞組剖面圖

    與固定鐵芯電抗軟起動(dòng)不同，磁飽和電抗器除了具有串在三相電動(dòng)機(jī)定子進(jìn)線側(cè)的交流繞組（工作繞組）以外，還有控制鐵芯飽和程度的直流繞組（勵(lì)磁繞組或控制繞組），為了抵消交流繞組對(duì)于直流繞組的反作用，減少交流繞組電流在直流繞組上的感應(yīng)電勢(shì)，每相采用了2個(gè)交流繞組，它們?cè)谥绷骼@組上的感應(yīng)電勢(shì)卻是反極性的。

    因?yàn)榇棚柡碗娍蛊髟谲浧饎?dòng)過(guò)程結(jié)束后即脫電運(yùn)行，其冷卻方式為空氣自然冷卻。

    6、磁控軟起動(dòng)器結(jié)構(gòu)和組成

    (1)以135kw、380v電動(dòng)機(jī)磁控軟起動(dòng)的設(shè)備為例，外形尺寸為0.8m*0.6m*1.5m，設(shè)備總重量為0.2T。

    (2)組成：三相飽和電抗器1個(gè)，2~3個(gè)開(kāi)關(guān)和接觸器若干，直流勵(lì)磁控制系統(tǒng)（包括電力電子器件，勵(lì)磁用三相整流變壓器，電流互感器，PLC等）。