摘要：低压软启动器是集电机启动和节能功能于一身的一种新型装置，目前广泛应用于电厂大型电机中。本文以某电厂除灰系统气化风机电机为例，首先简单的介绍一下电厂电机使用软启动器的原因，随后分析一下软启动工作原理和结构，最后给出低压软启动器在电场中的典型应用。以此仅供相关人士进行交流与参考。
关键词：交流异步电机；低压软启动；电厂；应用
引言：
电厂电机的启动分为全压启动、星三角转换接触器启动以及变压器电动机组启动这三种方式，某电厂除灰系统采用的是罗茨鼓风机，电机的启动方式为星三角形转换接触器启动。使用低压软启动器能够有效降低电厂大电机启动电流并增加启动转矩，很大程度上避免了电机直启动带来的危害。本文以某电厂采用的罗茨鼓风机为例，给出交流异步电机低压软启动器在电场中的应用。
1.电厂电机使用软启动器的原因
1.1电厂电机直起的不利影响
1.1.1对电机的影响
因为电厂电机直起产生的电流比较大，如果作用时间太长就会产生大量的热量，电机反复的启动会使得大量的热量反复作用在绕组绝缘上，不仅会使绝缘老化加速，还会很大程度上降低电机的使用寿命；同时较大的直流电流会在定子线圈和电机转子属笼条上产生很大的机械力，时间久了会导致线圈变形以及鼠笼条开裂；高压断路器合闸时会产生电磁力，电磁力会作用于开关斛头，导致开关斛头出现抖动，最终使电机定子绕组产生过电压导致电机绝缘受损。
1.1.2对机械设备的影响
电厂电机直起产生的启动转矩比额定转矩大了一倍，这样的转矩作用在电厂设备上会对这些设备造成严重的损伤。特别是作用于静止的机械设备，会对设备的扇叶、齿轮造成损害，如果严重的话还会造成皮带拉断、齿轮打齿等故障，严重影响电厂机械设备的正常运行[1]。
1.1.3对电网的影响
电厂电机如果以直起的方式启动，产生的直流电流强度大约是电机额定功率的六倍，而且是以三相短路的形式作用于电网，不仅会使产生电压降造成其他设备无法正常运转，而且还会严重影响电网的稳定运行。另外电机直起还可能会造成电控系统失灵、系统谐振等故障。
1.2软启动器的特点
电机软启动器有过载保护作用。电机软启动器在运行时引进了电流控制环，它能够随时检测电动机电流的变化情况，一旦检测到电动机电流强度超过初始预定值则会立刻通过控制环来实现过载保护。同时软启动器还可以对三相线的电流变化进行检测，一旦出现断流的情况会立刻做出缺相保护。电机软启动器具有节能的特点。电厂电机通过软启动器启动时能够有效降低电机的电压，促使电机的铁损和铜损降到最低，从而实现节能的作用。另外利用软启动器启动电机时能够有效降低电压并加大转子电阻和电抗，从而起到降低通过电机电流的目的，不仅对绕组绝缘起到了保护作用，还在一定程度上延长了电机的使用寿命。
2.软启动工作原理和结构
2.1低压电子软启动器工作原理
软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，主电路图见图一。使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，又使电网避免了谐波污染。软启动器同时还提供软停车功能，软停车与软启动过程相反，电压逐渐降低，转数逐渐下降到零，避免自由停车引起的转矩冲击[2]。
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（图一）低压电子软启动器工作原理图
2.2罗茨鼓风机的工作原理和结构
罗茨鼓风机为容积式回转风机，在机壳内设置一对相互反向旋转的转子，转子之间、转子和机壳之间具有适当的间隙，构成进气腔与排气腔相互隔绝，借助于转子的旋转，使气体由进气腔推送至排气腔后排出机体，完成吸气、排气的过程，罗茨鼓风机，旋转一周完成六次吸气排气过程，因此运行更平稳，振动更小，噪音更低。气体在机体内无压缩变化，至排气口时，由于排气口与工作阻力相等， 排出气体要克服阻力后才能排出，因此形成气体的压力，所以风机流量大小与风机的容积、风机的转速有关。
普通型罗茨鼓风机的结构简图如图二，图中的各个序号介绍详见表二。
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3.低压软启动器在电场中的典型应用
3.1转矩控制软启动
转矩控制软启动通过对输入电压的控制来调节转矩的运动，从而使矩阵按照先前设计的曲线对电机进行控制。该转矩控制的软启动通常适用于电厂水泵电机的启动，力矩线性增加和线性减少，使得水泵在启动过程中平稳且具有较好的柔性，很大程度上可以避免水压力的剧烈波动产生的水锤效应。另外对于重载启动的电机而言，恒转矩控制软启动较适用，它不仅可以提升电机的启动速度，同时还可以保证温度的温度，使得温度不会一直上升[3]。该方式虽然能够降低电机启动时对电网的冲击，但它的缺点就是需要的启动时间较长。
3.2电流限幅软启动
电流限幅软启动最适合应用于电厂风机电机中，它的工作原理是在电机启动的初始阶段不断增加电流，直到将电流增加到初始设计值之后保持电流数值不变，一直到风机电气启动时。在风机电机启动过程中，可以根据电机的负载特性来对电流的增加速率进行调节，电流的增加速率调节的越高，电机的启动转矩就越大，因此电机完全启动所需要的时间也就越短。这种启动方式能够实现连续转变的启动控制无突跳现象，可实现电动机平滑启动并大大减少机械传动部分的冲击，大大延长机械传动系统的使用寿命。这种电流限幅软启动应用的范围很广泛，特别是对于电厂风机电机而言十分适用，因此该软启动方式广泛应用于电厂风机中。
3.3脉冲突跳软启动
对于脉冲突跳软启动而言，在启动刚开始的时候首先要输出全电压，即此时晶闸管接近于全通，等输入一段时间之后在迅速降低，转到电流限幅或者是电压斜坡的方式继续启动。这样的启动过程主要是为了克服启动初期较大的静摩擦转矩，因此该软启动方式通常应用在启动静摩擦较大的设备，比如说电厂的输送皮带等[4]。
4.结束语
总而言之，低压软启动器作为目前最智能化的启动设备，可以有效降低电机的启动电流，从而保障电厂电机的稳定运行。本文以某电厂除尘系统采用的罗茨鼓风机为例，首先从电厂电机直起的不利影响和软启动器的特点对电厂电机使用软启动器的原因进行了分析，随后低压电子软启动器工作原理和罗茨鼓风机的工作原理进行了介绍，最后从转矩控制软启动、电流限幅软启动以及脉冲突跳软启动这三个角度给出了低压软启动器在电场中的典型应用。低压软启动器在电场中的应用势必会成为电厂电机发展的必然趋势。
参考文献：
[1]闫鑫洋,徐余法(指导),孙明伦,etal.汽电双驱系统电动机电磁转矩稳定性的研究[J].上海电机学院学报,2019(4):216-220.
[2]金爱娟,唐新雯,王居正,etal.叉车用低压大电流异步电机优化设计[J].石油化工自动化,2019,55(3).
[3]赵宇新.交流异步电机低压软起动器应用[C]//中国计量协会冶金分会会.0.
[4]刘国旗.浅谈低压异步电动机电源电缆芯数的选择[J].电世界,2018(7).