浅谈电机软起动器的技术及其应用

甘肃农业　２０１０年第１２期（总２９３期）　浅谈电机软起动器的技术及其应阐　余存良　（甘肃省水利水电工程局安装公司，甘肃兰州７３００３０）　摘要：串接于电源与被控制电机之间的软起动器，有效的　减小了电机起动时的冲击电流，降低了设备的损耗，加强了电机　的防护能力。　关键词：软起动；特点；功能；应用　一、软起动的定义　运用串接于电源与被控制电机之间的软起动器，控制其内　部晶闸管的导通角，使电机输入电压从零预设函数关系逐渐上　升，直到起动结束，赋予电机全电压，即为软起动。软起动器是一　种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新　颖电机控制装置。它的主要构成是串接于电源与被保护电机之　间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制　三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要　求而变化，实现不同的功能。　二、软起动的特点　笼式电机传统的减压起动方式有ｙ－ｑ起动、自耦减压起动、　电抗器起动等。这些起动方式都属于有级减压起动，存在明显缺　点，即起动过程中出现二次冲击电流。软起动与传统减压起动方　式的不同之处在于以下几点。　㈠无冲击电流软起动器在起动电机时，通过逐渐增大晶　闸管导通角，使电机起动电流从零线性上升至设定值。　㈢恒流起动软起动器可以引入电流闭环控制，使电机在　起动过程中保持恒流，确保电机平稳起动。　㈢根据负载情况及电网继电保护特性选择，可自由地无级　调整至最佳的起动电流笼式异步电机是感性负载，在运行中，　定子线圈绕组中的电流滞后于电压，如电机工作电压不变，处于　轻载时，功率因数低，处于重载时，功率因数高。软起动器能实现　在轻载时，通过降低电机端电压，提高功率因数，减少电机的铜　耗、铁耗，达到轻载节能的目的，负载重时，则提高电机端电压，　确保电机正常运行。　电机停机时，传统的控制方式都是通过瞬间停电完成的。但　有许多应用场合，不允许电机瞬间关机。例如：电站排水系统，如　果瞬间停机，会产生巨大的“水锤”效应，使管道，甚至水泵遭到　损坏。为减少和防　‘水锤”效应，需要电机逐渐停机，即软停机，　采用软起动器能满足这一要求。在泵站中，应用软停机技术可以　避免泵站的“拍门”损坏，减少维修费用和维修工作量。　三、软起动方式　软起动一般有以下几种起动方式。　㈠斜坡升压软起动　这种起动方式最简单，不具备电流闭　环控制，仅调整晶闸管导通角，使之与时间成一定函数关系增　加。其缺点是：由于不限流，在电机起动过程中，有时要产生较大　的冲击电流使晶闸管损坏，对电网影响较大，实际很少应用。　㈢斜坡恒流软起动　这种起动方式是在电动机起动的初始　阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒　定，直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根　据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动　时间短。这种起动方式是应用最多的起动方式，尤其适用于风　机、泵类负载的起动。　㈢阶跃起动开机，即以最短时问，使起动电流迅速达到设　定值，即为阶跃起动，通过调节起动电流设定值，可以达到快速　起动效果。　㈣脉冲冲击起动在起动开始阶段，让晶闸管在级短时间　内，以较大电流导通一段时间后回落，再按原设定值线性上升，　连入恒流起动。该起动方法，在～般负载中较少应用，适用于重　载并需克服较大静摩擦的起动场合。　四、软起动器的保护功能　软起动器是电机保护的重要方式，它不仅可以实现电机的　软起动、软停机等功能，还能实现下列功能。　㈠过载保护功能软起动器引进了电流控制环，因而随时　跟踪检测电机电流的变化状况。通过增加过载电流的设定和反　时限控制模式，实现了过载保护功能，使电机过载时，关断晶闸　管并发出报警信号。　㈢缺相保护功能工作时，软起动器随时检测三相线电流　的变化，一旦发生断流，即可作出缺相保护反应。　㈢过热保护功能通过软起动器内部热继电器检测晶闸管　散热器的温度，一旦散热器超过允许值后自动关断晶闸管，并发　出报警信号。　㈣其他功能通过电子电路的组合，还可以在系统中实现　其它种种联锁保护。　五、软起动设备　第一，软起动控制柜由以下几部分组成　一是输入端的断　路器；二是软起动器（包括电子控制电路与三相品闸管）；三是软　起动器的旁路接触器；四是二次侧控制电路（完成手动起动、遥　控起动、软起动及直接起动等功能的选择与运行），有电压、电流　显示和故障、运行、工作状态等指示灯显示。　第二，大多数软起动器在晶闸管两侧有旁路接触器触头，其　优点是一是控制柜具备了两种起动方式（直接起动、软起动）；　二是软起动结束，旁路接触器闭合，使软起动器退出运行，直至　停车时，再次投入，这样即延长了软起动器的寿命，又使电网避　免了谐波污染，还可减少软起动器中的晶闸管发热损耗。软起动　器控制柜进一步组合后，还可以实现多种复合功能。例如：将两　３７　ＧａｎｓｕＮｏｎｇｙｅ　甘肃农业　２０１０年第ｌ２期（总２９３期）　台控制柜加上控制逻辑，可以组成“一用一备方案”，用于电站厂　内排水泵的相互备用。如果配上ＰＬＣ（可编程控制器），则可以实　现电站供水系统中的循环水泵定时自动换班供水，多台水泵的　软起动器加上相应的控制逻辑，则可以对整个电站供水系统运　转是否正常实施平时检测，可按需要逐次打开各台电机，也可逐　次关闭各台电机，实现最佳效率工作。　动时，输出改变电压而不改变频率，因其结构简单，价格低廉，所　以，笼式异步电动机凡不需要调速的各种应用场合都可以适用。　目前的应用范围是交流３８０伏，电机功率从几千瓦到８００千瓦。　软起动器特别适合于各种泵类负载或风机类负载，需要软起动　与软停机的场合。同样对于变负载工况，电动机长期处于轻负载　运行，只有短时或瞬间处于重载场合，应用软起动器（不带旁路　接触器）则具有轻载节能的效果。　六、软起动器的应用　软起动器不同于变频器，它实际上是个调压器，用于电机起　（见习编辑王丽芬）　（上接第３６页）会抵消减税增加的收益。因为随着负债比重的　增加，企业利息费用在增加，企业丧失偿债能力的可能性在加　大，企业的财务风险在加大。这时，无论是企业投资者还是债权　由于企业的销售不会发生问题，生产经营不会产生较大的波动　，利润稳中有升，因此可适当提高负债比率，以利用债务资金，提　高生产能力，形成规模效益，巩固其垄断地位：而对于一般竞争　人都会要求获得相应的补偿，即要求提高资金报酬率，从而使企　业综合资本成本大大提高。　性企业，由于其销售完全由市场来决定，价格易于波动，利润难　以稳定，因此不宜过多地采用负债方式筹集资金，正确处理负债　资金和权益资金的关系。三是行业因素。不同的行业，由于生产　经营活动的内容不同，其资金结构相应也会有所差别。商品流通　企业因主要是为了增加存货而筹资，而存货的周转期较短，变现　能力较强，所以其负债水平可以相对高一些：而对于那些高风　险、需要大量科研经费、产品试制周期特别长的企业，过多地利　㈢最优资本结构是一种客观存在负债筹资的资本成本虽　然低于其它筹资方式，但不能用单项资本成本的高低作为衡量　的标准，只有当企业总资本成本最低时的负债水平才是较为合　理的。因此，资本结构在客观上存在最优组合，企业在筹资决策　中要通过不断优化资本结构使其趋于合理，直至达到企业综合　资本成本最低的资本结构，方能实现企业价值最大化这一目标。　用债务资金显然是不适当的。四是预计的投资效益情况。如果预　计投资效益好，且该行业或产品处于上升时期，应适当提高负债　比率，扩大生产经营规模，利用财务杠杆利益：反之，如果预计生　产经营及效益将要下滑，则应适当减少负债，缩减生产经营规　模，防止财务杠杆风险。此外，企业对待风险的态度也是影响企　业负债比率高低的重要因素。那些对经济发展前景比较乐观并　三、衡量资本结构重要指标——财务杠杆利益　由于企业一般都采用债务筹资和股权筹资的组合，由此形　成的资本结构一般称为“杠杆资本结构”，其杠杆比率即为资本　结构中债务资本与股权资本的比例关系，因此财务杠杆利益就　成为衡量企业资本结构和评价企业负债经营的重要指标。　财务杠杆利益是企业运用负债对普通股收益的影响额。财　富有进取精神、喜欢冒风险的企业往往会安排比较高的负债比　率：而那些对宏观经济未来趋势持悲观态度，或者一惯以稳健著　称的企业，则会只使用较少的债务资金。五是在竞争市场中没有　利润特别高的项目。财务管理的目的是创造财富、增加企业价　值，因此我们要预测现金流量，确定投资项目的收益，并评估资　产和新的投资项目的价值。为什么很难找到利润特别高的项目　呢？如果某一产业利润丰厚，必将吸引大量的厂商，由于增加的　务杠杆理论的重心是负债对股东报酬的扩张作用。　当企业全部资金为权益资金，或当企业投资利润率与负债　利率一致的情况下，企业不会形成财务杠杆利益：当投资利润率　高于举债利率时，借入资金的存在可提高普通股的每股利润，　表现为正财务杠杆利益。当投资利润率低于举债利率时，则普通　股的利润率将低于税后投资利润率，股东收益下降，表现为负财　务杠杆利益。为充分运用正的财务杠杆利益，限制或消除负的财　务杠杆利益，应注意以下几个方面。一是经济周期因素。在市场　经济条件下，任何国家的经济都既不会较长时间的增长，也不　竞争会导致利润下降到投资者需求的利润。相反，如果某一行业　所提供的利润低于投资者需求的收益率，由此行业将有厂商退　出，由于会减少竞争，价格会相应上涨，于是竞争缓解了，利润也　会回到投资者要求的收益率的水平。在竞争市场上极高的利润　不可能长时间存在，在这种情况下发掘那些收益高于必要收益　率的项目呢和使市场竞争减少的途径有两种，即一是使产品具　有独特性，二是降低成本。　会较长时间的衰退，而是在波动中发展的。这种波动大体上呈现　复苏、繁荣、衰退和萧条的阶段性周期循环，即为经济周期。一般　而言，在经济衰退、萧条阶段，由于整个宏观经济不景气，多数企　业经营举步维艰，财务状况常常陷入窘境，甚至恶化，经济效益　较差。在此期间，企业应尽可能压缩负债，甚至采用“零负债”策　略，不失为一种明智之举。而在经济复苏、繁荣阶段，一般来说由　于经济走出低谷，市场供求趋旺，大部分企业的销售顺畅，利润　四、结语　通过以上论述不难发现，一个好的企业要优化资本结构，必　须充分发展壮大权益资金和负债资金，但二者之间的关系一定　水平不断上升，此时企业应增加负债，以抓住机遇，迅速发展。二　是市场竞争环境因素。即使处于同一宏观经济环境下的企业，因　各自所处的市场竞争环境不同，其负债水平也不应一概而论。一　般来说，在市场竞争中处于垄断性行业的企业（如我国目前的煤　要处理恰当，要不然会给企业带来灾难。因此，实现资本结构优　化和实现财务管理的目标是完全统一的，实现财务管理目标和　资本结构优化，对于增强企业活力有着非常重要的作用。　气、自来水、电力等企业，以及在同行业中处于垄断地位的企业）　（责任编辑赵鹏飞）　ＧａｎｓｕＮｏｎｇｙｅ　３８