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交流电动机磁控软起动技术

交流电动机磁控软起动技术 2011年12月10日 来源： 1、概述 变频调速应是21世纪电气传动的主流，它兼具软起动功能。变频调速软起动优于以上3种软起动，因为变频调速软起动可以在限制交流电流的同时，实现大起动转矩的软起动。液阻软起动装置体积太大，电解液有挥发、结冰等问题，晶闸管软起动和磁控软起动以及定子侧液阻软起动均属于以牺牲起动转矩为代价的降压软起动。 因为变频调速装置的售价太贵，购置变频调速装置从来都是着眼于调速，不会仅仅为了软起动，所以，人们一般不把变频调速归于软起动。 交流电动机的软起动是一个技术问题。电动机软起动技术在不断发展。在电力电子器件和技术高度发展的今天，电动机的电力电子软起动有三个值得重视的分支：1）、磁控软起动2）、晶闸管软起动，3）、液阻软起动。 晶闸管（SCR）软起动和磁控软起动技术（产品）仍将是今后10多年内软起动行业内的主流技术（产品），能够使线绕式异步电动机得到大起动转矩的转子侧液阻软起动的生命力仍然会相当强大，高压电动机液阻软起动也还会因为其价格优势而受青睐。

2、晶闸管软起动和磁控软起动技术的比较 1）、共同点: 1-1、均属于降压（限流）软起动，限制电动机定子电流以牺牲电磁转矩为代价， 1-2、限流器件被短接时，基本上没有（二次）电流冲击， 1-3、比变频软起动便宜， （以上3条亦是液阻软起动的特点） 1-4、均可以实现软起动和软停止（液阻软起动不便于实现软停止）， 1-5、在软起动过程中，限流器件无明显发热（不象液阻那样）， 1-6、比液阻软起动易于维护，不存在电解液挥发和结冰、电极板锈蚀等问题，个头比液阻软起动装置小。 2）、晶闸管软起动技术相对磁控软起动技术的优点 2-1、电抗变化的时间常数小（10ms），因而便于实现定子电流的快速变化，（磁控软起动电抗调节的时间常数约为0.1~0.2 s）。 2-2、在电动机容量相当的条件下，设备占用的空间更小。 3）、磁控软起动技术相对晶闸管软起动技术的优点 3-1、饱和电抗产生的谐波比SCR小，谐波会干扰通讯、计算机设备正常运行， 3-2、软、硬件均比晶闸管软起动简单， 3-3、便宜。特别是当起动对象为高压大容量相当电动机时，由于不存在SCR串联引起的静态、动态均压问题，磁控软起动的设备造价便宜的优点将更突出。

3、磁控软起动技术的发展现状 国外，尚未收集到这方面的报道。 虽然如此，国内某厂在70 年代从比利时ACEC公司引进的高压大容量（10kv,30Mva）动态无功补偿装置中的核心部件就是三相磁饱和电抗器。 在2000年《电气传动》增刊上，有山东蒙阴建设设计院杨成德的一篇文章，报道了在智能大厦和民用建筑中使用磁控软起动装置的成功经验，对晶闸管（SCR）软起动和磁控软起动这‘两种科技含量较高的软起动器的经济技术指标进行了对比分析’。 本公司已经完成了以135kw 、380v电动机磁控软起动的设备样机的制作，样机在天津钢管公司完成了试运行。在它的控制下，135kw 、380v电动机的软起动在10 秒内完成，电动机起动电流被限制在2.5倍额定电流以内。本公司磁控软起动设备的技术特点是将微电子技术融合于磁控软起动。

4、磁控软起动的工作原理 在交流电动机定子回路串固定铁心电抗就可以实现限流软起动，它的问题是起动接近完成时固定电抗将影响电动机的升速，速度接近额定值时电抗两端的电压大，被短接时会产生较大的二次冲击电流。 磁控软起动用磁饱和铁芯电抗取代固定铁芯电抗，在起动过程中不断增加其饱和度，减少其电感值，速度接近额定值时电抗的端电压小，被短接时不会有明显的二次冲击电流。 交流绕组的电感 L 与铁芯的导磁率 μ 成正比。 调节磁控软起动装置交流绕组（工作绕组）电感或电抗的方法是通过改变铁芯的直流励磁改变铁芯的导磁率 ， 为直流控制（励磁）电流。 利用饱和电抗的可调节性，磁控软起动装置可以实现闭环控制，实现例如恒流软起动，带有限初始脉冲电流冲击（‘kick’）的软起动，可以实现软停止。

5、磁饱和电抗器的铁芯结构形式

饱和电抗器的铁芯结构和绕组剖面图

与固定铁芯电抗软起动不同，磁饱和电抗器除了具有串在三相电动机定子进线侧的交流绕组（工作绕组）以外，还有控制铁芯饱和程度的直流绕组（励磁绕组或控制绕组），为了抵消交流绕组对于直流绕组的反作用，减少交流绕组电流在直流绕组上的感应电势，每相采用了2个交流绕组，它们在直流绕组上的感应电势却是反极性的。 因为磁饱和电抗器在软起动过程结束后即脱电运行，其冷却方式为空气自然冷却。

6、磁控软起动器结构和组成 (1)以135kw 、380v电动机磁控软起动的设备为例，外形尺寸为 0.8m*0.6m*1.5m，设备总重量为 0.2T。 (2)组成：三相饱和电抗器1个，2~3个开关和接触器若干，直流励磁控制系统（包括电力电子器件，励磁用三相整流变压器，电流互感器，PLC等）。

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