電動(dòng)機(jī)是各行業(yè)最普遍使用的驅(qū)動(dòng)設(shè)備，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模日益增大，單機(jī)容量超過2MW，電壓6kV、10kV水平的大電機(jī)的數(shù)量越來越多，主要用于冶金、礦山、水泥、石化行業(yè)巾風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、水泵、輸油泵、破碎機(jī)、球磨機(jī)等大型機(jī)械上的電力拖動(dòng)。
    小容量電機(jī)普遍采用直接起動(dòng)方式，起動(dòng)電流不大，只要配電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置合理，不會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成較大沖擊。直接起動(dòng)使用方便、維護(hù)簡(jiǎn)單、投資節(jié)省。但是對(duì)容量2MW以上的大電機(jī)而言，如果采用全壓直接起動(dòng)，起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流是額定電流的5~7倍，會(huì)造成短路容量有限的電網(wǎng)電壓下降和劇烈波動(dòng)，影響共網(wǎng)的其他電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；同時(shí)沖擊電流會(huì)造成電機(jī)局部溫升，降低電機(jī)壽命；隨之產(chǎn)生的機(jī)械沖力會(huì)加速機(jī)械傳動(dòng)部件（軸、嚼合齒輪等）的磨損；沖擊電流還會(huì)以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運(yùn)行。電機(jī)越大，電網(wǎng)波動(dòng)率越大，對(duì)電機(jī)及機(jī)械設(shè)備的危害越大，因此大電機(jī)一般不能夠全壓直接起動(dòng)。
    為避免全壓直接起動(dòng)造成的危害，大電機(jī)起動(dòng)需采用降壓起動(dòng)方式。傳統(tǒng)降壓起動(dòng)方式有：定子串電阻起動(dòng)、定子串飽和電抗器、白耦變壓器起動(dòng)、星一三角起動(dòng)等方式．但傳統(tǒng)降壓起動(dòng)屬于有級(jí)降壓，起動(dòng)特性不理想，切換時(shí)造成的二次沖擊電流無法消除，不能頻繁重復(fù)起動(dòng)。為克服傳統(tǒng)降壓起動(dòng)的不足，軟起動(dòng)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，所謂軟起動(dòng)即是要在起動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)電壓、電流的全范圍連續(xù)可調(diào)，從而使起動(dòng)電流峰值降低、對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行基本不造成沖擊。目前應(yīng)用的軟起動(dòng)方式有：液態(tài)電阻軟起動(dòng)、晶管軟起動(dòng)、磁控軟起動(dòng)、變頻器式軟起動(dòng)、開關(guān)變壓器式軟起動(dòng)等。軟起動(dòng)方式評(píng)述與性能比較
    各種軟起動(dòng)方式采用不同的控制手段實(shí)現(xiàn)起動(dòng)過程中對(duì)電壓、電流的調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的應(yīng)用場(chǎng)合。
    1．液態(tài)電阻軟起動(dòng)
    液態(tài)電阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。它的阻值正比于電極板間距，反比于電解液的電導(dǎo)率，改變極板間距和電導(dǎo)率，就可改變電阻值，從而實(shí)現(xiàn)電壓、電流的無級(jí)調(diào)節(jié)，滿足軟起動(dòng)性能要求。液態(tài)電阻軟起動(dòng)突出的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低、不產(chǎn)生高次諧波、液態(tài)電阻箱串在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路可實(shí)現(xiàn)重載起動(dòng)。
    液態(tài)電阻軟起動(dòng)也有明顯的缺點(diǎn)：
    (1)液態(tài)電阻箱容積大。一次軟起動(dòng)后電解液通常會(huì)有10℃~ 30℃的溫升，不能頻繁起動(dòng)，重復(fù)性差。
  (2)極板移動(dòng)需要伺服機(jī)構(gòu)，移動(dòng)速度慢。
    (3)液態(tài)電阻軟起動(dòng)維護(hù)量大。液箱中的水，需要定期補(bǔ)允；電極板長(zhǎng)期浸泡于電解液中，表面會(huì)產(chǎn)生銹蝕，需要作表面處理（一般2~3年一次）。
  (4)液態(tài)電阻軟起動(dòng)設(shè)備不適合于置放在易結(jié)冰或顛簸的場(chǎng)合。
    2．晶閘管軟起動(dòng)
    晶閘管軟起動(dòng)的基本原理是采用可控硅技術(shù)進(jìn)行電壓、調(diào)節(jié)。對(duì)于大電機(jī)，單只可控硅不能滿足耐壓要求，采用多只可控硅串聯(lián)方式。
    晶閘管軟起動(dòng)的起動(dòng)性能令人滿意，電壓、電流都能從零起連續(xù)可調(diào)，控制靈活，起動(dòng)重復(fù)性好。與液態(tài)電阻軟起動(dòng)相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，幾乎免維護(hù)，功能齊全，菜單豐富，保護(hù)周全，這些都是液態(tài)電阻軟起動(dòng)難以望其項(xiàng)背的。
    由于高壓可控硅技術(shù)上的原因，該方式存在一些弱點(diǎn)：
    (1)由于采用可控硅串聯(lián)，因此對(duì)元件特性參數(shù)的一致性要求很高，不容易得到保證，元件在使用一段時(shí)間后特性參數(shù)還會(huì)發(fā)生變化，使均壓性能變差，很容易造成整串元件的損壞，致使裝置可靠性比較低。
  (2)諧波比較大。
  (3)設(shè)備、備件價(jià)格高。
  3．磁控軟起動(dòng)
  磁控軟起動(dòng)是用三相電抗器串在電機(jī)定子回路降壓，控制直流勵(lì)磁電流、改變鐵心的飽和度，調(diào)節(jié)電抗器的電抗值，實(shí)現(xiàn)起動(dòng)過程的電壓、電流調(diào)節(jié)。起動(dòng)開始時(shí)電抗器的電抗值最大，在起動(dòng)過程中，通過反饋調(diào)+．使電抗值逐漸減小，電動(dòng)機(jī)端電壓逐步增大，軟起動(dòng)完成后電抗器被旁路。
    顯然，電抗值的調(diào)節(jié)與可控硅調(diào)節(jié)一樣是無級(jí)、無接觸、非機(jī)械式的；因此，在軟起動(dòng)性能方面，磁控軟起動(dòng)和晶閘管軟起動(dòng)類似，僅控制快速性稍差；磁控軟起動(dòng)的磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波比工作于斬波狀態(tài)的品閘管要小；但是，飽和電抗器等效電抗值的變化范較小，周圍存在一定的漏磁，需要有相對(duì)較大功率的輔助電源，噪聲較大。
    4．變頻器軟起動(dòng)
    變頻器的功能是改變供電頻率，主要用在交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速，在節(jié)．能、調(diào)整負(fù)荷方而應(yīng)用較多。當(dāng)用在起動(dòng)過程時(shí)，通過變頻逐步提高同步轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)良好的靜、動(dòng)態(tài)起動(dòng)性能。起動(dòng)電流小，可限制在1.5倍電動(dòng)機(jī)額定電流以下；起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可達(dá)電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩的1.5倍，在此范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)；電壓和頻率都能連續(xù)從零起調(diào)，可以做到無過流。足真正的軟起動(dòng)。
    但是因高壓變頻技術(shù)處于發(fā)展階段、不夠成熟，由此帶來了一些應(yīng)用上的局限：如器件損耗大、故障率較高，需經(jīng)常維修；變頻器電路原理復(fù)雜，維修技術(shù)水平要求高；變頻器輸出中，高次諧波量大；尤其是高壓變頻設(shè)備．備件價(jià)格昂貴，當(dāng)前使用上受到限制。
5、開關(guān)變壓器式軟起動(dòng)
  開關(guān)變壓器式高壓軟起動(dòng)裝置可分為星點(diǎn)可打開及星點(diǎn)不可打開兩種接線方式。網(wǎng)3所示為星點(diǎn)不可打開式線路圖。
    圖中，由2QS、2QF、1QS2構(gòu)成起動(dòng)回路，下端接開關(guān)變壓器TK。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)南起動(dòng)回路供電，通過開關(guān)變壓器來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)端電壓，使電動(dòng)機(jī)端電壓逐步升高，當(dāng)電動(dòng)機(jī)達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，2QF斷開同時(shí)IQF閉合，電動(dòng)機(jī)由1QS1、IQF構(gòu)成正常運(yùn)行回路供電，TK從電路巾切除，電動(dòng)機(jī)完成正常起動(dòng)全過程。
  開關(guān)變壓器式軟起動(dòng)裝置用開關(guān)變壓器來隔離高壓和低壓，開關(guān)變壓器的低壓繞組與可控硅控制系統(tǒng)相連，通過改變低壓繞組上的電壓來改變高壓繞組上的電壓，達(dá)到調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)端電壓的目的，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)顯著：
  (1)電壓和電流能從零起連續(xù)可調(diào)，轉(zhuǎn)速緩慢上升，起動(dòng)性能好。高壓開關(guān)合閘時(shí)電流（或電壓）為零，開關(guān)壽命長(zhǎng)。
  (2)控制靈活，重復(fù)精度高。
  (3)起動(dòng)過程中，能在額定電流以內(nèi)給電動(dòng)機(jī)以充分加速，起動(dòng)電流最大值小，保持時(shí)間短。
    (4)開關(guān)變壓器的低壓側(cè)電壓低，低壓可控硅的控制技術(shù)成熟，可靠性高。
    (5)功耗小，可以連續(xù)起動(dòng)，也可以一拖多（容量可不同）。
    (6)開關(guān)變壓器的電感大，可吸收大部分可控硅產(chǎn)生的高次諧波，對(duì)電源和電動(dòng)機(jī)的高次諧波影響少。
    開關(guān)變壓器軟起動(dòng)，容量大（可達(dá)50MW以上）、可靠性高、可承受高壓、價(jià)格低。
    開關(guān)變壓器軟起動(dòng)的綜合性能優(yōu)于變頻器，價(jià)格遠(yuǎn)低于變頻器，是當(dāng)前市場(chǎng)上性價(jià)比最高的軟起動(dòng)設(shè)備。
6．各種軟起動(dòng)性能比較
    綜上所述，各種軟起動(dòng)的主要性能和工作特點(diǎn)可歸納成表l所示。
    軟起動(dòng)行業(yè)現(xiàn)狀與前景展望
    電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)，是一項(xiàng)技術(shù)，一類產(chǎn)品，造就了一個(gè)行業(yè)。
    發(fā)達(dá)國(guó)家主要采用晶閘管軟起動(dòng)和變頻器軟起動(dòng)。在生產(chǎn)工藝兼有調(diào)速要求時(shí)，采用變頻器軟起動(dòng)，順理成章。在沒有調(diào)速要求的場(chǎng)合，起動(dòng)負(fù)載較輕時(shí)（例如風(fēng)機(jī)、水泵）多采用晶閘管軟起動(dòng)，在負(fù)載功率較大時(shí)，多用變頻軟起動(dòng)。晶閘管軟起動(dòng)是發(fā)達(dá)國(guó)家軟起動(dòng)的主流。各知名電氣公司均有自己晶閘管軟起動(dòng)的品牌，功能上各具特色。國(guó)外系列生產(chǎn)的品閘管軟起動(dòng)裝置的電壓等級(jí)最高已可達(dá)12kV，最大容量達(dá)5MW。
    國(guó)內(nèi)的情況和國(guó)外有所區(qū)別。國(guó)內(nèi)大電機(jī)相應(yīng)電壓(6·10kV)的晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品還沒有問世，國(guó)產(chǎn)液態(tài)電阻軟起動(dòng)裝置占據(jù)了很大的市場(chǎng)份額。國(guó)產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，電解液配制無需蒸餾水，液箱也不密封。它能達(dá)到軟起動(dòng)性能的起碼要求，售價(jià)低，維護(hù)雖然麻煩但難度不大，比較適合當(dāng)前我國(guó)國(guó)情。
    磁控軟起動(dòng)裝置問世已有10年，其應(yīng)用未像液態(tài)電阻軟起動(dòng)裝置那樣在國(guó)內(nèi)“遍地開花”。磁控軟起動(dòng)技術(shù)還有待進(jìn)一步發(fā)展，耐壓等級(jí)、電機(jī)容量還需提高和擴(kuò)大。由于磁控軟起動(dòng)技術(shù)性價(jià)比較好，現(xiàn)已逐步向冶會(huì)、石化等領(lǐng)域擴(kuò)展，將會(huì)有良好的發(fā)展前景。
    由于高壓變頻器價(jià)格昂貴，限制了當(dāng)前的適用范圍，隨著高壓變頻器技術(shù)的進(jìn)步、價(jià)格的下降，可靠性的提高，技術(shù)人員水平的提高，變頻器軟起動(dòng)預(yù)期會(huì)有一個(gè)長(zhǎng)足的發(fā)展。變頻器軟起動(dòng)突出的優(yōu)點(diǎn)是它可以在限流（起動(dòng)電流不超過電機(jī)額定電流值）的同時(shí)獲得大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，能夠?qū)崿F(xiàn)包括軟停止在內(nèi)的各種起動(dòng)功能。隨著能源價(jià)格攀升，變頻調(diào)速的節(jié)能效果明顯，對(duì)于工作負(fù)荷經(jīng)常變化，變頻器兼具軟起動(dòng)和調(diào)速功能，既可優(yōu)化起動(dòng)性能，義能大幅度節(jié)能，必然成為首選。
    開關(guān)變壓器軟起動(dòng)是一項(xiàng)新技術(shù)，電壓和電流都能從零開始連續(xù)可調(diào)、控制靈活、重復(fù)精度高、可靠性好、容量大、功耗小、諧波少、價(jià)格低等諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于沒有調(diào)速要求的大電機(jī)起動(dòng)，會(huì)逐步為更多的人們關(guān)注，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍。
    之外，軟起動(dòng)形式的多樣化將繼續(xù)存在。在不同的應(yīng)用場(chǎng)合，人們對(duì)于各種性能的側(cè)重面要求不同，如使用環(huán)境條件（溫度、濕度變化范圍），起動(dòng)負(fù)載輕重，使用的頻繁度、防爆、防塵要求等均有差異；不同層次的電氣沒計(jì)、管理、維修人員對(duì)軟起動(dòng)性能的要求也會(huì)有所偏愛。多種形式的軟起動(dòng)才能滿足多樣化的需求。
    大電機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)的核心是起動(dòng)過程的調(diào)壓，所涉及的調(diào)壓手段較多，如伺服技術(shù)、可控硅技術(shù)、電抗器調(diào)控、高壓變頻、開關(guān)變壓器等；上述某個(gè)領(lǐng)域如出現(xiàn)重大技術(shù)進(jìn)步，必將對(duì)大電機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。