在電氣領(lǐng)域，電動(dòng)機(jī)是為常見的電動(dòng)設(shè)備之一。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)方式多樣，包括直接啟動(dòng)、自耦減壓啟動(dòng)、Y - Δ 降壓啟動(dòng)、軟啟動(dòng)器啟動(dòng)和變頻器啟動(dòng)等。了解這些啟動(dòng)方式的特點(diǎn)和區(qū)別，對于電氣作業(yè)人員至關(guān)重要。

全壓直接啟動(dòng)

在電網(wǎng)容量和負(fù)載允許的情況下，全壓直接啟動(dòng)是一種可考慮的方式。這種啟動(dòng)方式操縱控制方便，維護(hù)簡單且經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，常用于小功率電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。不過，從節(jié)約電能的角度出發(fā)，大于 11kW 的電動(dòng)機(jī)不宜采用此方法。這是因?yàn)榇蠊β孰姍C(jī)直接啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流較大，會造成較大的電壓降，影響電網(wǎng)中其他設(shè)備的正常運(yùn)行，同時(shí)也會增加電能損耗。

自耦減壓啟動(dòng)

自耦減壓啟動(dòng)利用自耦變壓器的多抽頭減壓功能，既能適應(yīng)不同負(fù)載啟動(dòng)的需求，又能獲得更大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，是啟動(dòng)較大容量電動(dòng)機(jī)常用的減壓啟動(dòng)方式。其優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，當(dāng)繞組抽頭在 80% 處時(shí)，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)直接啟動(dòng)時(shí)的 64%，并且可通過抽頭調(diào)節(jié)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此，自耦減壓啟動(dòng)至今仍被廣泛應(yīng)用。自耦變壓器的抽頭設(shè)計(jì)使得它可以根據(jù)不同的負(fù)載特性和啟動(dòng)要求，靈活調(diào)整輸出電壓，從而實(shí)現(xiàn)的啟動(dòng)效果。

Y - Δ 啟動(dòng)

對于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組為三角形接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，啟動(dòng)時(shí)將定子繞組接成星形，啟動(dòng)完畢后再接成三角形，可降低啟動(dòng)電流，減輕對電網(wǎng)的沖擊，這種啟動(dòng)方式稱為星三角減壓啟動(dòng)（Y - Δ 啟動(dòng)）。采用星三角啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流僅為原來按三角形接法直接啟動(dòng)時(shí)的 1/3。若直接啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流為 6 - 7Ie，星三角啟動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流則為 2 - 2.3 倍。不過，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也降為原來按三角形接法直接啟動(dòng)時(shí)的 1/3，適用于無載或輕載啟動(dòng)的場合。與其他減壓啟動(dòng)器相比，星三角啟動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格。此外，當(dāng)負(fù)載較輕時(shí)，可讓電動(dòng)機(jī)在星形接法下運(yùn)行，使額定轉(zhuǎn)矩與負(fù)載匹配，提高電動(dòng)機(jī)效率，節(jié)約電力消耗。

軟啟動(dòng)器

軟啟動(dòng)器利用可控硅的移相調(diào)壓原理實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的調(diào)壓啟動(dòng)，主要用于電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制，啟動(dòng)效果良好，但成本較高。由于使用了可控硅元件，工作時(shí)諧波干擾較大，會對電網(wǎng)產(chǎn)生一定影響。同時(shí)，電網(wǎng)的波動(dòng)會影響可控硅元件的導(dǎo)通，特別是同一電網(wǎng)中有多臺可控硅設(shè)備時(shí)，可控硅元件的故障率較高。而且，軟啟動(dòng)器涉及電力電子技術(shù)，對維護(hù)技術(shù)人員的要求也較高。

變頻器

變頻器是現(xiàn)代電動(dòng)機(jī)控制領(lǐng)域技術(shù)含量、控制功能全、控制效果的電機(jī)控制裝置。它通過改變電網(wǎng)的頻率來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。由于涉及電力電子技術(shù)和微機(jī)技術(shù)，成本高，對維護(hù)技術(shù)人員的要求也高，因此主要應(yīng)用于需要調(diào)速且對速度控制要求高的領(lǐng)域。

三種啟動(dòng)方式對比

• 優(yōu)缺點(diǎn)對比：減壓啟動(dòng)（常見的星 - 三角啟動(dòng)）啟動(dòng)力矩小，僅適用于無載或輕載啟動(dòng)，但價(jià)格便宜；軟啟動(dòng)可設(shè)置啟動(dòng)時(shí)間和啟動(dòng)初始力矩，實(shí)現(xiàn)軟啟動(dòng)與軟停止，能限制啟動(dòng)電流，價(jià)格適中；變頻啟動(dòng)能根據(jù)設(shè)定時(shí)間平滑啟動(dòng)，讓設(shè)備運(yùn)行在設(shè)定頻率，但價(jià)格較高。
• 性能原理對比：軟啟動(dòng)器是晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)與功率因數(shù)控制技術(shù)的結(jié)合，通過晶閘管調(diào)壓實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟啟動(dòng)、軟停車，不具備調(diào)速功能；變頻器利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電機(jī)控制（調(diào)速）裝置，能實(shí)現(xiàn)真正的軟啟動(dòng)、軟停止和高效調(diào)速；減壓啟動(dòng)常見方式有自耦減壓起動(dòng)和 Y - Δ 起動(dòng)，自耦減壓起動(dòng)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可通過抽頭調(diào)節(jié)，Y - Δ 起動(dòng)適用于無載或輕載啟動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，輕載運(yùn)行可節(jié)約電力。

綜合分析

• 價(jià)格方面：變頻器貴，Y - Δ、自耦減壓啟動(dòng)相對便宜。對于投入較小的項(xiàng)目，經(jīng)濟(jì)性是首要考慮因素。
• 可控性方面：Y - Δ、自耦減壓啟動(dòng)簡單，僅用于啟動(dòng)，在自動(dòng)化程度高的場合使用較少，甚至軟啟動(dòng)也用得少。而變頻器調(diào)控電機(jī)的轉(zhuǎn)速、電壓等方面遠(yuǎn)優(yōu)于減壓啟動(dòng)和軟啟動(dòng)，因此在大型或自動(dòng)化程度高的生產(chǎn)線中是。
• 組網(wǎng)通訊方面：變頻器可通過自身集成或擴(kuò)展的通訊口實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控，軟啟動(dòng)也能進(jìn)行一些監(jiān)控，但在電機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控方面，減壓啟動(dòng)和軟啟動(dòng)無法與變頻器相比。
• 維護(hù)方面：Y - Δ、自耦減壓啟動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)也簡單。在相對負(fù)載較大的場合，Y - Δ、自耦減壓啟動(dòng)或軟啟動(dòng)都比不上變頻器，因?yàn)樽冾l器能實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟啟軟停。

補(bǔ)充知識對比

• 軟啟動(dòng)器和變頻器：兩者都屬于降壓啟動(dòng)范疇，但變頻器降頻后大部分會降壓，恒轉(zhuǎn)矩時(shí)為全壓，且全程控制，可由儀表信號控制電機(jī)轉(zhuǎn)速；軟啟動(dòng)通過改變晶閘管導(dǎo)通角實(shí)現(xiàn)電壓從 0 到全電壓的啟動(dòng)過程，僅在電機(jī)啟動(dòng)和停止時(shí)起到降壓作用。
• 電機(jī)啟動(dòng)方式大類比：電動(dòng)機(jī)常用啟動(dòng)方法有全壓直接啟動(dòng)、自耦減壓啟動(dòng)、Y - Δ 啟動(dòng)、軟啟動(dòng)、變頻啟動(dòng)等。在電網(wǎng)和負(fù)載允許時(shí)，直接啟動(dòng)操縱控制方便且經(jīng)濟(jì)。自耦減壓啟動(dòng)常用于較大容量鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，利用自耦變壓器多抽頭減壓，能適應(yīng)多種負(fù)載啟動(dòng)需求，且有完善的過載和失壓保護(hù)。星三角啟動(dòng)電流特性好，但轉(zhuǎn)矩特性差，適用于無載或輕載啟動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜，輕載運(yùn)行可節(jié)約電力。這些啟動(dòng)方式都屬于有級減壓啟動(dòng)，存在啟動(dòng)過程中出現(xiàn)二次沖擊電流的缺點(diǎn)。
• 軟啟動(dòng)與傳統(tǒng)減壓啟動(dòng)方式對比：軟啟動(dòng)器啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使啟動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值，對電機(jī)無沖擊，提高供電可靠性，平穩(wěn)啟動(dòng)，減少對負(fù)載機(jī)械的沖擊轉(zhuǎn)矩，延長機(jī)器使用壽命；具有軟停車功能，可平滑減速、逐漸停機(jī)，克服瞬間斷電停機(jī)的弊病，減輕對重載機(jī)械的沖擊，避免高程供水系統(tǒng)的水錘效應(yīng)，減少設(shè)備損壞；啟動(dòng)參數(shù)可調(diào)，可根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性自由無級調(diào)整至啟動(dòng)電流。軟啟動(dòng)器和變頻器用途不同，變頻器用于需要調(diào)速的地方，輸出同時(shí)改變電壓和頻率；軟啟動(dòng)器是調(diào)壓器，用于電機(jī)啟動(dòng)，輸出只改變電壓不改變頻率。變頻器具備軟啟動(dòng)器的所有功能，但價(jià)格貴、結(jié)構(gòu)復(fù)雜。