電機啟動的基本原理：

電動機的起動性能規定了使用全壓起動器或降壓起動器所能達到的極限值。嘗試以下方式時，考慮電機的啟動特性尤為重要：

-最小化啟動電流；

-將啟動扭矩增加到最大值。

電機性能：

1.轉子的設計影響起動性能。

2.定子的設計影響全速性能。

3.轉子桿的形狀、位置和材料會影響電機啟動時引入的電流和產生的扭矩。

典型電機數據：

通過檢查電機數據表，可以確認電機的啟動性能。

數據表詳細說明了110kW電機系列的性能數據。

全電壓啟動條件下的最大電機啟動電流由電機堵轉電流(LRC)決定。不同電機的LRC等級差別很大。在示例中，電機H引入的啟動電流比電機e引入的啟動電流多55%。

在示例中，電機A啟動時產生的扭矩是電機I的兩倍。

在確定電機的起動性能時，必須考慮LRC LRT。

降壓啟動加大電機差。扭矩降低值是電流下降值的平方。如何計算啟動扭矩？

根據例子，計算3FLC條件下電機B、C、D的起動轉矩。

滿電壓起動：

電流瞬間上升到LRC水平，由此產生的電流瞬變會對電源產生不良影響；當電機速度增加時，電流減小。電機負載僅影響加速所需的時間，但不影響始終為LRC的電流值。電流瞬間上升到LRC電平，產生的電流瞬變是破壞性的。在電機達到全速之前，典型轉矩從LRT下降到跳閘轉矩，然后上升到失步轉矩。

全電壓啟動極限：

1.電流瞬變；2.當前值；3.扭矩瞬變；4.扭矩值。

降壓試圖通過逐漸使用全電壓來克服這些限制。

降壓起動：

降低啟動電流。起動轉矩減少量是電流減少量的平方。

電流只能下降到電機輸出轉矩超過負載所需轉矩的點。為確保有效運行，降壓啟動器必須在使用全電壓前將電機加速至90%左右。如果低于這個速度，電流將逐漸達到LRC水平，從而失去降壓啟動器的任何優勢。

降壓起動器：

機電：自耦變壓器，初級電路電阻，星形/三角形。

電子：軟啟動。

自耦變壓器：自耦變壓器起動器使用自耦變壓器在過驅動期間降低電壓。變壓器有一組輸出電壓開關，可以用來設置啟動電壓。

電機的電流隨著啟動電壓的降低而降低，變壓器產生的線電流低于電機的實際電流。

極限：60%分接頭：極限電壓分接頭；限制每小時的啟動次數；扭矩值在所有速度下都降低；高價值。

50%抽頭：初始啟動電壓由抽頭選擇和設定，啟動時間由定時器控制。如果啟動電壓過低或啟動時間設置不正確，電機在全速運行時會發生變滿電壓的過程，從而產生大電流和轉矩步進。

一次電路電阻：電阻器與隔離接觸器和電機之間的每相串聯。電阻壓降導致電機壓降，降低啟動電流和轉矩。

設置4倍FLC啟動電流。

局限性：阻力難以改變；散熱；限制每小時的啟動次數；如果電阻器沒有完全冷卻，啟動特性在不同的啟動中會有所不同；很難啟動高慣性負載。

設定啟動電流為3.5FLC。

起始電壓由所用的電阻決定。如果阻力太大，扭矩不足以將電機加速到全速。啟動時間由預設定時器控制。如果時間太短，電機將不會在電阻器被越過之前達到全速。

星形/三角形：馬達最初以星形配置連接。然后，在預設時間后，電機將斷開電源，并以三角形配置再次連接。當電機以三角形連接時，星形配置的電流和扭矩是全壓電流和扭矩的三分之一。

扭矩不足會加速星形配置中的負載。

極限：它不能

開路瞬態轉換：當啟動器通過轉換序列中的開路部分時發生。[1]連接降壓；[2]斷開降壓(開路)；[3]連接到全電壓。

開路瞬態起動引起嚴重的電流和轉矩瞬態，對電源和機械設備的危害可能比全壓起動更大。

當電機旋轉，然后斷開電源時，它就充當發電機。輸出電壓可以與電源的幅度相同。重合閘時，電機端子上仍會出現明顯的電壓。

在重合閘的瞬間，電機產生的電壓可以與電源電壓相等但剛好異相。這相當于重合閘電機上電源電壓的兩倍。該結果是兩倍堵轉電流和四倍堵轉轉矩的轉矩瞬變。

軟起動器：軟啟動器通過與電機電源串聯的固態交流開關(ACR)控制電機電壓。

啟動電流可以達到最低；沒有當前步驟；無扭矩階躍；良好的起動轉矩特性。

電機的特性決定了軟啟動器能達到的極限。

在下列情況下，要特別注意電機特性：

最小化啟動電流非常重要；

最大化啟動扭矩非常重要；

涉及大型電機(200 kw)；星形/三角形起動是最便宜和最常見的降壓起動系統。但是它的操作性能是破壞性的。

壓縮機的啟動方式：

直接啟動：這種啟動方式主要用于小功率空壓機，啟動電流一般是額定電流的7-8倍，啟動瞬間對電網危害很大。

常用于相對較小的壓縮機(制冷壓縮機、空氣壓縮機等。).它通常由1個接觸器、1個開路和1個熱繼電器組成。

星角啟動：起動電流為額定電流的3-4倍，起動電流小于直接起動電流。

在星角切換過程中，會有一個約4-6倍額定電流的峰值電流。對電網和設備也是相當有害的。

目前，由于成本的原因，這種方法廣泛應用于壓縮機的啟停，但隨著軟啟動器和變頻器的廣泛應用。越來越多的應用被軟啟動器和變頻所取代(尤其是大功率壓縮機)。

軟啟動方式：

采用軟啟動模式的好處：

維護量減少：在傳統的星角啟動方式中，電機啟動過程中，接觸器的閉合和分斷會產生較大的電流，降低接觸器的壽命。軟啟動器用于控制機組的主電機，可控硅的門極觸發控制電路用于控制或限制電機啟動電流；提高系統可靠性。

傳統的星角啟動方式可以通過元件組合實現過載、欠載和相序保護，接線麻煩，故障率高。系統可靠性差；啟動器本身集成了多重保護，布線少，系統可靠性強。

啟動電流為額定電流的2-3倍，啟動穩定。

增加旁路接觸器，啟動后切換到旁路運行。

軟啟動模式不能調速。對于相應的壓縮機調速和節能模式也無能為力。

軟啟動一是集成了多重保護功能，二是這個電路更簡單，更容易維護。

集成通信端口，方便接入整個系統。

涵蓋軟啟動器模式的所有優勢。與軟啟動方式相比，具有更好的優勢：啟動電流更小，小于1.5In，因此所需電網容量也最小，啟動最穩定。

可以實現壓縮機的調速，根據實際負荷調整壓縮機的轉速，節約能源。

與軟啟動器相比，保護更豐富，診斷更容易，人機界面更友好。

實現更多的通信方式，便于不同控制系統的集成。

離心式制冷機組的變頻控制：

導葉和調速配合調節能量。

通過調節電機轉速，優化壓縮機導葉位置，使機組在各種工況下，尤其是部分負荷下，始終保持最佳效率。

滿負荷運行時，導葉完全打開。此時，電機速度邏輯完全由溫差控制。當t

變頻方式：采用變頻器控制方式，可根據儲氣罐壓力變送器的信號調節變頻器的輸出，從而控制電機轉速，達到穩定的排氣壓力。

空氣壓縮機變頻控制：

幾種方式比較：

軟啟動器是一種集軟啟動、軟停止、輕載節能和多種保護功能于一體的新型電機控制裝置。軟起動器使用三個相對并聯的晶閘管作為電壓調節器，它們連接在電源和電動機的定子之間。這個電路就像一個三相全控橋式整流電路。用軟啟動器啟動電機時，晶閘管的輸出電壓逐漸升高，電機逐漸加速，直到晶閘管完全導通。電機工作在額定電壓的機械特性上，從而實現平滑啟動，降低啟動電流，避免啟動過流跳閘。當電機達到額定轉速時，啟動過程結束，軟啟動器自動用旁路接觸器代替已完成的晶閘管，為電機正常運行提供額定電壓，從而減少晶閘管的熱損耗，延長軟啟動器的使用壽命，提高其工作效率，避免電網諧波污染。同時，軟啟動器還提供軟停止功能，與軟啟動過程相反。電壓逐漸降低，轉數逐漸下降到零，避免了自由停車帶來的扭矩沖擊。

軟起動在中央空調中的應用：

在中央空調機組中，軟啟動器的啟動負載主要包括風機電機、壓縮機電機等。型號主要有離心式冷水機組、螺桿式冷水機組、組合式空氣柜等。以離心式冷水機組為例。通常，當機組啟動時，導葉是關閉的。主電機啟動后，導葉緩慢打開，執行機構過載動作。因此，在電機的實際起動過程中，軟啟動器一般可以將起動對象視為空載或輕載。

軟啟動器適用于中央空調機組。啟動方法通常包括以下幾種：

1.1電壓斜坡軟啟動

它是軟啟動最常用的形式，為電機提供電壓諧波，從而導致恒定的轉矩增加。在這種啟動模式下，啟動轉矩值和斜波的持續時間被設置為達到全電壓狀態。在斜波之后，旁路接觸器閉合。

圖1電壓斜坡軟啟動

1.2限流起動。

限制啟動階段提供給電機的最大電流。由于起動時間長或為了保護電機，需要限制最大起動電流時，可以采用這種方式。在這種起動模式下，最大起動電流和限流持續時間可以設定為堵轉電流的百分比。限流時間過后，旁路接觸器打開。

圖2限流啟動

1.中央空調機組中軟起動的負載特點以及起動方法：

1.籠型電動機傳統的減壓起動方式有Y-、閉星三角起動、自耦減壓起動、電抗器起動等。這些起動方式都屬于逐步減壓起動，有明顯的缺點，即起動過程中產生二次浪涌電流。

以離心機的啟動波形為例，各種啟動模式的啟動電流波形如下：

星上電：星上電電流比較大，星上電時有瞬間斷電，大約需要66毫秒。此時有二次沖擊電流，持續時間短，但比恒星啟動還要大。

當閉合星形三角形用于啟動時，電流波形如下：

封閉式星三角：與星三角起動相比，封閉式星三角起動多了一個電阻和一個交流接觸器，所以切換時不會停電，但仍有二次浪涌電流，但幅度比較小。

軟啟動：從圖3-4可以看出，使用軟啟動時，電流比較平穩，啟動過程中不會出現電流突然增大或斷電的情況。

2.軟啟動和傳統減壓啟動的區別在于：

(1)無沖擊電流。軟啟動器啟動電機時，通過逐漸增大晶閘管的導通角，電機的啟動電流從零線性上升到設定值。

(2)恒流起動。軟起動器可以引入電流閉環控制，

(4)軟啟動器結合晶閘管等。使用軟啟動器時，只需選擇軟啟動器；但是，星形三角形的主電路上需要三個交流接觸器和一個熱繼電器，閉合星形三角形的主電路上需要四個交流接觸器、一個熱繼電器和一個電阻。相比之下，星三角和封閉式星三角需要的元器件多，控制電路復雜，電控柜需要的空間大，可靠性相對較差。同時，星三角和閉合星三角的負荷保護功能比軟啟動器少。

從起動波形可以看出，使用軟啟動時，起動電流波形比較平滑，不會出現浪涌電流。晶閘管的輸出電壓逐漸增加，直到晶閘管完全導通。

3.軟啟動和封閉式星形三角形啟動的成本比較：

我們比較了兩種啟動方法設計的啟動柜的報價：

備注：表中軟啟動器、斷路器、交流接觸器、熱繼電器等主要部件選用ABB廠家，軟啟動器選用伊頓產品，主要基于《工業與民用配電設計手冊》第三版。對于允許電機長期以1.1的額定電流運行的中央空調機組，取電機額定電流的1.1倍作為元件的額定值。

從表中的數據可以看出，在600kW電機上，軟啟動模式在價格和成本上會更有優勢。但在600kW以下，封閉星三角的使用成本會相對較低。當然，歐美、日本、中國軟起動器的價格差別也很大。其實如果用日本或者中國的產品，軟起動器的優勢會更明顯。

4.軟啟動器的保護功能

(1)過載保護功能：軟啟動器引入了電流控制回路，因此可以隨時跟蹤檢測電機電流的變化。通過增加過載電流設定和反時限控制方式，實現過載保護功能。當電機過載時，晶閘管關斷并發出報警信號。

(2)斷相保護功能：軟啟動器在運行過程中，能隨時檢測三相線電流的變化，一旦電流切斷，能做出斷相保護反應。

(3)過熱保護功能：晶閘管散熱器的溫度由軟啟動器的內部熱繼電器檢測。一旦散熱器溫度超過允許值，晶閘管自動關閉并發出報警信號。

(4)其他功能：通過電子線路的組合，可以在系統中實現其他聯鎖保護。

因此，在中央空調機組中使用軟啟動器，不僅可以省去原主電路和控制電路中常用的三相電源相序控制器和熱繼電器，還可以使保護動作更加準確。

軟起動與傳統星三角、閉式星三角啟動的區別：

常見的軟啟動主電路電路主要有以下幾種：

1.標準連接電路：

2、6引線內部三角形電路：

6導聯電機內部三角形電路

3、2導聯內部三角形電路：

12引線電機內部三角形電路

在中央空調中，電機通常有3根引線或6根引線，所以軟啟動基本采用第一種和第二種接線方式。如果選用標準連接的電路，軟啟動器所能承受的電流必須大于或等于電機的最大電流。如果選擇第二種方法，即內三角電路，軟啟動器所能承受的電流將是電機最大電流的1/1.732倍，可以大大降低軟啟動器的成本。然而，使用內三角電路有一個缺點。當主電路上的斷路器閉合時，即使機組未啟動，電機的端子仍會帶電。

軟起動常用電路：

選擇軟啟動器時，需要考慮幾個關鍵技術參數。

1.操作環境：

有電路板，晶閘管，晶閘管等。在軟起動器內部，這些元件對環境有一定的要求。使用環境的海拔、環境的溫濕度、污染程度都可能影響軟啟動器。在中央空調機組中使用軟啟動器時，必須選擇PCB經過特殊防潮處理的型號。

2.軟啟動器的額定容量：

在確定了負載的電壓和負載的類型后(商用大機組一般都是空載啟動，可根據輕過載或無過載來選擇)，還有一個關鍵參數，即電流。電流太大，成本就浪費了；如果選擇過小，機組不能完成啟動和正常運行。

對于標準電路的連接，一般要求軟啟動器的額定電流大于或等于負載允許的最大電流；對于內部三角形接線的電路，一般要求軟啟動器的額定電流大于或等于負載允許的最大電流/1.732。

軟起動器的選型：

1.不同廠家的軟啟動器設定的參數會有所不同。比如伊頓的軟啟動器的控制面板通過撥代碼來設置參數，需要打開或關閉，而ABB的軟啟動器需要輸入按鈕來調整液晶面板上顯示的參數。但有幾個參數或保護基本可用：過載保護、斷相保護、堵轉保護、起動時間過長保護。這些通常需要設置為有效。

2.軟啟動器通常提供替代啟動方法，如電壓斜坡軟啟動或限流啟動。無論是采用電壓斜坡啟動還是限流啟動，都必須正確設置參數，否則負載將無法完成啟動。電機啟動時需要一個來自外界的扭矩，合適的扭矩取決于兩個條件：一是電機本身的特性；第二是電機的負載。在空載的情況下，電機的啟動主要依靠自身的特性。要啟動電機，電機的外部扭矩必須大于電機的最小扭矩。外部轉矩由軟啟動器的參數設置決定。所以，通常我們在設定電流(或轉矩)時，參數需要合適。一般來說，我們設定的限流值一般在額定值的3-4倍之間；如果設定了極限扭矩，一般在36-45%之間。以伊頓內部三角形連接的軟啟動器為例，它是為轉矩而設計的。伊頓軟啟動轉矩和電流百分比的計算大致如下：

起動轉矩和電流百分比的計算

例如，當轉矩參數設置為36%時，極限電流為60%*6*額定電流，約為額定電流的3.6倍；如果設置為45%，則限制電流為67%*6*額定電流，約為額定電流的4.02倍。

3.設置參數時，一定要考慮機組的啟動時間。如果設定時間太短，電機也將無法啟動。

本段作者：魏強、賴。

軟起動器參數的設置注意事項：

變頻器軟起動器在暖通空調行業的應用：

在鍋爐控制系統中，有以下重要的調節和控制功能：

燃燒調節：以給水溫度為主要調節量，采用風煤比控制，通過調節爐排速度和風機頻率，使給水溫度達到設定溫度；

根據爐膛負壓信號和風量信號，形成前饋-反饋控制，調節引風機電機頻率，使爐膛負壓保持在一定范圍內；根據汽包水位、蒸汽流量和給水流量，采用三沖量調節鍋爐水位。

在加熱系統中，可應用于變頻器或軟啟動器的傳輸點如下：

鼓風機：提高煤的燃燒效率，使供水溫度達到設定溫度；

引風機：保證適當的風煤比控制，保持爐膛負壓在一定范圍內；

循環泵：實現整個供熱系統的循環；

補給泵：及時補充回水管道損失的水；

爐排：調整給煤量。

以40噸熱水鍋爐為例，變頻或軟啟動器的應用大致如下：

鼓風機：75KW變頻器；

引風機：132KW變頻器；

循環泵：功率由系統配置和加熱面積決定；

水泵：22KW變頻器(一用一備)；

爐排：1.1-11KW變頻器(7-35hz)；

鼓風機和引風機的控制通常采用變頻控制，目的是：

節能；風煤比控制；

鼓、引風機功率大，可通過變頻控制減少對電網的沖擊。

至于循環泵，由于它負責整個供熱系統的熱能循環，為了避免鍋爐氣化、管道或鍋爐爆管，通常采用一用一備或兩用一備的方案，有以下幾種組合：

兩個變頻器；一次變頻，一次軟啟動；兩個軟啟動器。

熱力行業：

隧道通風風機包括射流風機和軸流風機。

噴射風扇：

與車輛方向一致；

功率集中在22kW-55kW之間；

可以雙向運行；沒有變頻，只是軟啟動；

橫斷面上有4組軟梯，間距150m，左右方向各2組。

軸流式風扇：

當隧道較長時，為了補充射流風機通風的不足，從隧道到山頂的豎井。

由于工藝復雜，成本高，通常只能在4公里以上的隧道中安裝軸流風機。

一般采用變頻調速，功率集中在160-500KW，只需單向運行。

變頻器通常分為兩組，一組用于引入新鮮空氣，另一組用于抽出污濁空氣。每組有2或4個變頻器。

通風系統：

送風系統有兩種控制模式，即定風量(CAV)控制和變風量(VAV)控制。

變頻器控制風機轉速，調節風量，保持靜壓恒定，保持回風匹配控制。

回風系統多用于大型空調系統，主要用于維持空調空間的正常壓力。

一般來說，控制目標是保持供應空氣量和返回空氣量之間的一定差異。

控制方式可以是通過采集回風的流量，根據流量差調節回風風機的轉速，或者根據風道的靜壓控制風機轉速。

中央空調送風系統：

中央空調末端風機通常采用開/關控制方式，難以完全滿足人們對舒適性的要求。

需要時自動啟動和停止僅風扇運行；

連續調速能滿足舒適性要求；節能；

減少設備磨損；

自動捕捉旋轉負載不跳閘運行；

跳頻消除共振；噪音低；

可以檢測斷帶；

中央空調的中央送風機：

冷水機組根據冷源可分為吸收式制冷機組和電制冷機組：

溴化鋰吸收式制冷機是最常見的吸收式制冷機。

功率通常在2.2-15kW之間；

該泵主要通過變頻控制來調節制冷量。

有離心式、螺桿式和活塞式制冷機組。

功率集中在75-160KW之間；

通常采用軟啟動或星三角方案。

冷凍水循環系統(一)；

冷凍水泵用于完成冷凍水在系統中的循環。在冷凍水的循環系統中，具有一定溫度的冷凍水從制冷機組流出(出水)，由冷凍水泵抽到各樓層、各房間，流經各房間，進行熱交換，再回到制冷機組(回水)，以此類推。

由于冷凍水的出口溫度是制冷機組“凍結”的結果，因此它通常相對穩定。因此，如果對制冷泵進行變頻改造，可以根據回水溫度方便地保持室溫恒定。回水溫度高，說明室溫也高。此時，通過變頻器提高冷凍泵的速度，加快冷凍水的循環速度，降低室溫。反之，當回水溫度較低時，說明室溫較低，這樣就可以通過變頻器降低冷凍水泵的轉速，減緩冷凍水的循環速度，提高室溫。

中央空調冷凍水循環系統(二)；

需要注意的是，在各種制冷機組中，冷凍水的流量調節范圍是有嚴格限制的，通常不低于額定流量的75%-80%。如果沒有足夠的水通過冰箱的蒸發器，蒸發器可能會凍結。因此，無論采用何種調節方式，流量調節的范圍都不能低于系統的報警閾值。這個問題可以這樣

由于冷卻塔的水溫隨環境溫度而變化，其單一的實測水溫無法準確反映制冷機組產生的熱量。因此，對于冷卻泵，以進回水溫差為控制依據，實現進回水恒溫差控制是合理的。溫差大說明制冷機組產生的熱量大，應提高冷卻泵的轉速，以提高冷卻水的循環速度；溫差小說明制冷機組產生的熱量小，可以降低冷卻泵的轉速，減緩冷卻水的循環速度，以節約能源。

冷卻塔風機主要用于加快噴淋過程中冷卻水的散熱，風機的轉速由變頻器根據季節變化而改變。天熱的時候，把速度調大；冷的時候把轉速調小一點，配合冷卻泵變頻調節，達到最佳節能效果。

冷卻塔風機的特點：

冷卻塔風機慣性大，傳動軸長；

在啟停過程中，機械沖擊大，雙速電機常使傳動軸變形扭曲；

VSD解決方案=平穩變速并減少機械沖擊。

齒輪箱：電機太慢會損壞齒輪箱；

VSD解=設定下限頻率。

變頻器在冷卻塔風機中的應用。

PID控制器真正適合暖通空調；

調整過程平穩；溫度傳感器可以直接連接到變頻器上；

一旦溫度反饋丟失，風扇仍可被驅動以設定的方式運行。

系統成本降低：

沒有外部PI D控制器或I/O模塊；節能。