“立即行動”這句話在理論上聽起來很棒，它的意思是聽起來像是搶占了先機。然而，現(xiàn)實從來不是這樣的。如果你真的被摔到地上，雙腿踢腿“落地運行”，你很可能會摔倒在地，因為推動你身體的實際摩擦力開始發(fā)揮作用，突然間，你的肌肉會遇到巨大的反饋力。
事實證明，機器也沒有什么不同。打開電機并期望它立即全速運行（即使這在機械上是可能的），會導(dǎo)致各種問題。雖然電機可能不會真正倒下，但它需要巨大的啟動電流，對組件（包括電機本身）產(chǎn)生巨大的應(yīng)力，以及其他此類問題。
什么是軟啟動？
電動機和其他工業(yè)負(fù)載不是立即以全功率運行，而是依賴于“軟啟動”系統(tǒng)，在電機準(zhǔn)備好之前，不會向電機施加全功率。許多機制用于軟啟動（不僅僅是實際的軟啟動器設(shè)備），但其想法是相同的：電機必須從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到其穩(wěn)態(tài)運行速度。電機將是本文的直接焦點，但通過擴展，請記住電機驅(qū)動泵、鼓風(fēng)機、壓縮機、發(fā)電機和其他工業(yè)設(shè)備。
軟啟動的另一個原因是減少電源負(fù)載。您是否注意到冰箱壓縮機、空調(diào)或大型加熱器開始運行時燈光變暗？啟動任何電機時都會發(fā)生同樣的情況。啟動電機所需的大浪涌電流會導(dǎo)致電源電壓下降。在工業(yè)環(huán)境中，這可能會重置控制器、重新啟動計算機、導(dǎo)致通信中斷，并且通常會對原本穩(wěn)定的工廠造成嚴(yán)重破壞。
同樣，管道硬件無法對閥門的快速打開或關(guān)閉或打開泵做出良好的響應(yīng)。水錘現(xiàn)象會猛烈地沖擊管道，甚至導(dǎo)致災(zāi)難性故障。因此，出于這個原因軟啟動泵是明智的，更不用說驅(qū)動泵的電動機了。
圖 1。該金屬浮子被水錘、閥門關(guān)閉或泵啟動過快造成的壓力峰值破壞。圖片由維基百科提供
軟啟動機制
軟啟動機構(gòu)可分為兩類：電氣和機械。雖然這兩個分類都有屬于這兩個類別的組件，但主要區(qū)別在于實際選擇速度的因素。例如，電動機可能依靠機械離心開關(guān)來選擇速度。在這種情況下，該機制是機械的。
電氣
電子軟啟動電機的方法有很多種，其中一些方法比其他方法更復(fù)雜。
星三角啟動器
不太復(fù)雜的一端是帶有多個抽頭的自耦變壓器。隨著電機速度的增加，選擇不同組的變壓器抽頭來加速電機。同樣，電機啟動器可以配置較低的油壓來啟動，然后當(dāng)電機接近額定速度時升高到較高的電壓（這些稱為星三角電機啟動器，或星形啟動、三角形運行） 。
變頻器
在更復(fù)雜的情況下，變頻驅(qū)動器(VFD) 可用于應(yīng)用預(yù)配置的線性和曲線斜坡曲線，通過傳感器反饋和過程控制回路逐漸提高電機的速度。
軟啟動器
變壓器和 VFD 之間還有很多解決方案。雖然隨著制造成本的降低，VFD 越來越受歡迎，但有時只需更簡單的解決方案即可。有一種被正式命名為“軟啟動器”的設(shè)備可以實現(xiàn)這一目的，其功能比 VFD 簡單得多。
創(chuàng)建軟啟動的一種方法是對交流 (AC) 信號執(zhí)行斬波。通過使用晶閘管（或可控硅整流器，SCR），交流波形的一部分被傳輸?shù)诫姍C，其余部分被衰減。通過調(diào)整“觸發(fā)”角度，或者基本上調(diào)整 SCR 的相移，可以調(diào)整發(fā)送到電機的電壓。
觸發(fā)角度通過定時和觸發(fā)電路控制。一旦克服了特定的“轉(zhuǎn)折”電壓，包括 SCR 在內(nèi)的二極管僅在一個方向上傳導(dǎo)電流。觸發(fā)電路評估交流信號并產(chǎn)生控制信號，該信號將允許二極管正向傳導(dǎo)。控制信號決定傳輸多少交流波形。
機械的
機械軟啟動機構(gòu)分為兩大類：扭矩限制器和流體摩擦機構(gòu)。無論哪種情況，都不會立即向電機施加全功率。一些扭矩限制器基于離心力，可以接合或分離電動機上的不同組繞組。
變矩器
在某些方面，自動變速器的變矩器可以被認(rèn)為是軟啟動，通過粘性流體緩慢（在相對意義上）將發(fā)動機扭矩施加到變速器。它提供一點滑動，但隨后在適當(dāng)?shù)臅r間在發(fā)動機和變速器之間進行液壓耦合。
繞過軟啟動機制
一旦設(shè)備接近穩(wěn)定狀態(tài)，軟啟動機制應(yīng)自動旁路或關(guān)閉。這可以減少軟啟動機構(gòu)的磨損，并允許設(shè)備更有效地運行，因為啟動設(shè)備中不會浪費電力。例如，在啟動過程中提供電阻或機械阻力的軟啟動機制將能量轉(zhuǎn)化為熱量。如果在正常運行時可以繞過這個機制，整個系統(tǒng)的效率會更高。
當(dāng)器件達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時，例程的軟啟動部分完成。穩(wěn)態(tài)可以定義為電機達(dá)到其最終速度或目標(biāo)速度，由用于閉環(huán)控制的霍爾效應(yīng)傳感器或編碼器檢測到。對于電機或其他設(shè)備，可以測量目標(biāo)電流。這通常需要在達(dá)到啟動浪涌電流后觸發(fā)，并且電流隨著電機接近穩(wěn)態(tài)而開始下降。
圖 3.大型壓縮機、泵和風(fēng)扇是一些高慣量設(shè)備，可以通過較軟的啟動周期得到很好的服務(wù)。圖片由Adob??e Stock提供
可以通過切換到一組單獨的觸點或自耦變壓器抽頭來繞過軟啟動機制。還有一些固態(tài)和微控制器解決方案。
設(shè)備更安全，人員更安全
軟啟動提供了一種安全有效的方式來向電機供電。雖然軟啟動減少了組件不必要的磨損，但它也是一種安全機制，可以保護在機器附近工作的人員。裝配線上的軟啟動意味著部件不會快速猛拉，并且不太可能翻倒。這也讓員工有時間意識到生產(chǎn)線即將開始移動。在流體應(yīng)用中，軟啟動的泵不太可能出現(xiàn)水錘現(xiàn)象。眾所周知，水錘會猛烈地破壞管道并導(dǎo)致閥門和配件爆炸。軟啟動可延長設(shè)備和人員的使用壽命。