软起动技术在水泵控制中的应用（二）

自耦变压器起动器比星形/三角形起动器提供更多的控制手段。它可以通过变压器分接头(一般为65%和80%两档起动分接头)改变I段起动电压。但其电压是逐级升高的，因此其性能受到以下限制:
(1)电压的阶跃变化(阶跃转换时产生)引起大的电流和转矩变化，与星形/三角形启动器性能极限“2”一样，会导致频繁的机械和电气故障。
(2)有限的输出电压类型(有限数量的启动电压抽头)限制了理想启动电流的选择。由于自耦变压器起动器控制采用低于额定电压的电压等级进行降压起动，其控制的电机参数是电压而不是电流，当电网电压波动和负荷变化时(如排灌站水位落差变化)，起动电流曲线会明显偏离设计的理想曲线，从而恶化起动性能，大大缩短设备的使用寿命，增加恶劣工况下的维护成本。
电阻启动器也可以提供比星形/三角形启动器更好的启动控制。但在性能和使用上也有一定的局限性，包括:
(1)启动特性难以优化。原因是起动机制造时电阻值是一定的，使用中很难改变。虽然可以通过换抽头来分阶段启动，但是当阶段多了，必然会增加控制系统的复杂性，制造成本和故障率也会大大增加。所以一般阻力启动器在2-5级之间。这样，电动机定子绕组上施加的电压、电流等主要电气参数在分阶段起动时仍然波动较大。
(2)频繁启动条件下启动特性不好。原因是启动过程中电阻值会随着电阻的温度而变化，从停止到重新启动需要一个较长的冷却过程。
(3)负载重或起动时间长时，工作特性会变差，因为电阻值随电阻器的温度而变化。
(4)在负载不断变化的应用场合(如排灌站水位落差变化较大)，电阻起动器不能提供理想的起动效果。
综上所述，传统的降压起动设备有很多性能限制和使用限制，越来越难以满足不断发展的电机在复杂使用场合下的起动需求。
2软启动技术的工作原理
软启动技术是在晶闸管斩波技术的基础上发展起来的。利用晶闸管斩波技术调节工频电压，在50Hz正弦波的每半个周期，在固定时间(过零延迟t1)给晶闸管Vt1的栅极一个触发脉冲。根据晶闸管的特性，在触发脉冲结束后，晶闸管将在半周期的剩余时间内保持导通。直到电压再次过零，从而仅通过调整VT1触发脉冲出现的时间，输出电压u0将在输入电压(ui)的0 ~ 100%范围内调整。如果将晶闸管斩波调压技术应用于三相电源，再加上单片机控制技术等现代电子技术，就可以制成软启动器，可应用于大型三相鼠笼式交流异步电动机的启动。
电机u = f(t-启动时的电压电流特性曲线见图2。从电压特性曲线U = F (t)可以看出，软启动器从启动开始就给交流异步电动机一个初始电压Ust(Ust一般在10 %~ 60% Ue之间自由调节)并在用户设定的启动时间TST内(TST一般在1 ~ 60s内自由设定)均匀地将负载电压升至额定电压Ue。由于软启动器本身独特的限流功能，启动电流始终不超过启动极限电流ILIM(ILIM一般在2 ~ 5IE范围内自由设定)
为了比较启动的外特性，本文给出了应用中最常见的传统启动方式——自耦变压器降压启动时的电压电流特性曲线。两级启动的两级都产生较大的启动冲击电流，冲击电网，而两个较大的降压0→Ust和Ust→Ue会产生非常大的转矩突变，产生机械冲击。然而，当电机软启动时，从电流曲线和电压曲线来看，电击和机械冲击都已降低到最低程度。
3软启动技术的应用
由软启动器组成的软启动控制系统有两种:在线控制软启动系统和旁路切换软启动系统。
在线控制软启动系统采用“一带一带”模式，即每台负载电机的启动由相应的软启动器完成。长时间工作的软启动器可以控制电机启动、运行和停止的全过程，主接线和控制系统非常简单。
旁路切换软启动系统是多台电机共用一台软启动器。当一台电机启动时，旁路接触器将电机接入电网供电，软启动器直接运行，这样软启动器就可以在一台电机启动后控制另一台电机的启动。旁路软启动系统在控制电机数量较多时，可以大大降低系统成本，软启动器都工作在短期工作制，可以大大降低软启动器的故障率。缺点是增加了主接线和整个系统的复杂性。
随着科学技术的发展，对电机的控制机构和技术指标的要求越来越高，传统的降压起动设备已经不能满足各行业的需要。近年来，随着软启动设备的逐步国产化，软启动技术的应用将成为未来大型鼠笼式异步电动机启动方式的主流，并最终取代传统启动方式，在排灌站水泵控制中得到全面推广。