刻骨铭心低压变频器
高压变频器
图2-1 高一低一高变频器 图2-2 直接高压变频器
高压电动机变频软起动方案主要有高一低一高变频方式（图2-1）和直接高压变频方式（图2-2）两种。两种控制方式的起动性能相差无几，但图2-1中效率相对较低，中间低压环节电流大，结构复杂，可靠性稍差，但其价格相对便宜。用变频器起动大功率电动机，其起动性能好，但由于高压变频器价格昂贵，并且变频技术还处于发展阶段，其可靠性还不是很好，用户的维护技术还跟不上，所以还没有得到广泛使用。
2.1.2 晶闸管串联的软起动器
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采用晶闸管串联技术[7]的高压异步电动机软起动器如图2-3所示，这种软起动方式对晶闸管参数的一致性要求比较高，使用一段时间后，元器件的参数发生变化，使元器件的均压性能降低，一旦元器件损坏，用户很难修复，此外价格也较高，所以现在应用还很少，只有少数国外大公司生产这种软起动器，如ROCKWELL， SIEMENS，ABB等大公司，美国的BS公司采用晶闸管串联技术生产的高压6~13.8KV的软起动器，最大功率可达10MW。
正常运转时K闭合
K
图2-3 晶闸管串联的高压异步电动机软起动器框图
2.1.3 水电阻和液变电阻软起动器
水电阻和液变电阻软起动器电路框图如图2-4所示，起动时将水电阻或液变电阻R接入，电动机起动，起动完毕开关K闭合，R被切除。
K
图2-4 水电阻或液变电阻软起动器电路框图
水电阻是依靠其极板移动和大电流使水气化（极板表面）形成的高电阻来控制电动机的起动电流。液阻是一种由电解液形成的电阻，它导电的本质是离子导电，靠掺入杂质的多少、极板面积的大小及大电流使极板附近的水气化产生的高电阻来抑制起动电流，它的阻值正比于电极板距离和电解液电阻率，极板距离可实时控制，液阻的热容量大，成本低。水电阻和液变电阻
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软起动器受环境温度的影响比较大，因此起动电流控制不准确，另外二者在起动时会产生很大的能量损耗，使水温迅速升高，所以对连续起动的次数是有限制的。
液阻软起动器可串在绕线型电动机转子中实现重载软起动，这是它的独到之处。液阻软起动器以电流为调节量，由于液变电阻受环境温度的影响比较大，有时会发生汽化电阻太大，起动时电流不能达到所需的起动电流，电动机长时间达不到额定转速，造成起动失败。第二次起动则必须等待降温，可能需要几个小时，这对连续生产的驱动对象是不允许的。水电阻软起动器由于极板是移动的，不会产生上述问题，但水的汽化压力会使极板剧烈振动，使其寿命缩短，在大功率的情况下，这个问题将变得非常严重。
2.1.4 高压磁控软起动器
磁控软起动是从定子串电抗器降压起动衍生出来的，高压异步电动机磁控软起动的结构如图2-5所示。
K
图2-5 高压异步电动机磁控软起动电路结构图
磁控软起动不同于定子串电抗器起动的主要点是其等效电抗值可控。通过调节饱和电抗器SR （Saturable reactor）的直流励磁电流，可以连续改变其电抗。饱和电抗器在软起动过程中的作用是：在起动开始时，SR具有较大的电抗值，以限制电动机电流，之后通过电流反馈逐渐减小其电抗值以维持电流恒定。起动结束时，由于其电抗值已经相当小，旁路饱和电抗器不会产生很大的二次电流冲击，所以磁控软起动器克服了定子串电抗器降压起动的缺点。磁饱和电抗器由于直流偏磁使其电磁惯性大，具有秒量级的惯性，所以响应速度慢。但对于异步电动机构成的机电系统大惯性来说，磁控软起动的惯性可以忽略。磁控软起动器会产生一定程度的高次谐波，从理论上看，磁饱和电抗器产生的高次谐波不会比晶闸管所产生的谐波大。文献检索表明，国外不生产磁控软起动器这类产品，但是饱和电抗器技术在国外绝不是停滞
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的技术，将饱和电抗器应用到电力系统的自动无功功率控制方面，发达国家远远走在前面。首台高压磁控软起动器是2002年5月在济源钢铁公司投运的，由天津先导公司研制，起动对象是炼铁厂高炉风机电动机（6kV， 2000kW ），软起动方式采取恒流起动，恒流值是3.2倍额定电流，起动时间为34秒，软起动品质满足生产工艺要求。
高压磁控软起动相对于高压晶闸管串联软起动的缺点是控制的快速性较差，噪声较大，饱和电抗器等效电抗值的变化范围较小，饱和电抗器周围存在一定的漏磁，需要辅助电源。此外，体积大、起动损耗大、故障率和维修费用较高的问题，不适于频繁起动。
2.1.5 基于开关变压器的软起动器
开关变压器的高压绕组串在异步电动机的定子回路中，而低压绕组和一对反并联的晶闸管相连。低压绕组晶闸管导通以前，变压器工作在空载状态，励磁阻抗很大，电网电压基本上都降在开关变压器的原边绕组上，电动机不能起动。起动时通过控制晶闸管的触发角，可以连续改变低压绕组上的电压，进而可以改变高压绕组的电压而达到连续改变电动机电压的目的，实现电动机的软起动。起动完毕后合上开关K，切除开关变压器，电动机以全电压运转。基于开关变压器软起动源于高压SCR串联软起动，它借助开关变压器的降压作用使SCR无须串联，但是当电动机容量大时，须解决多个SCR并联均流的问题。开关变压器与饱和电抗器相比，具有电磁惯性小和响应快等优点，变压器总是工作在开关状态，所以损耗很少，但是它存在电流谐波含量大的缺点。
