电动机的起动过程是指电动机得电后，电动机转速由静态(零速)逐渐加速，直到稳定运行状态的过程。对于高压大功率笼型异步或同步电动机的起动，实际应用中工程技术人员常考虑两个方面的问题：

1、电流冲击的问题

一般地，笼型电机直接起动电流大约为电机额定电流的5～7倍，过大的起动电流冲击将对电网、负载及电机本身产生较大的影响;同时短时压降可能大于15%甚至更大。如此一来，严重影响到同台变压器供电的其它负载。同时过大的压降，导致电机端电压过低，起动转矩不够，电机起动失败;过大的起动电流使电机内部过热，电机温升过高，加速电机绕组绝缘过热老化。

2、机械冲击的问题

笼型电动机直接起动时，起动电磁转矩约为额定电磁转矩的1.4～2.4倍。直接起动产生较大的机械冲击，会使整个传动系统受到过大的扭矩力冲击，容易损坏设备或缩短设备的使用寿命。如转子笼条断裂、变速箱齿轮打坏、转轴变形等等。因此在很多工况中，如空压机组、风机水泵类负载，并不需要太大的起动转矩，所以要设法减小起动电磁转矩。

因而在电动机起动的实际工程设计与应用中，我们总是试图满足以下几个方面：

①初始起动电磁转矩小，起动过程平均电磁转矩足够大;

②尽可能地限制电机起动电流;

③起动设备安全可靠，操作方便，经济实惠;

④起动过程功耗小，无谐波污染等等。 2 高压笼型电动机液态软起动产品原理与性能

二、液态软起动技术

1、液态软起动技术的电气原理

电动机起动过程中，在电动机定子回路串接液体电阻，起动电流在液体电阻上将产生电压降，降低了电动机定子绕组上的电压，起动电流也得到减小，从而达到对主电机降压限流的目的。

定子侧串入液变电阻本质上属于降压起动。对于大功率高压笼型电动机及同步机而言，在电网短路容量及变压器容量不是足够大或瞬时机械冲击过大时，是最佳起动方式之一。

2、液态软起动产品的工作原理

电机起动时，在电动机定子回路串入一特制液体电阻，该电阻在电机起动初始时刻自动投入，阻值在预定起动时间内均匀无级减小，并在阻值几近为零时刻切除，实现限制主电机电流及电机转速无级匀滑上升的目的。

3、特性分析

对于电机降压限流起动，这里用串可变液阻与串分级切换阻抗作对比定性分析。

(1)图中起动曲线与横坐标轴(电磁轴)及纵坐标轴(转速轴或转差率轴)包络的面积大小，反映了起动过程平均电磁转矩大小，二者成正比关系。

(2)图中起动曲线与横轴交叉点(Mq1、Mq2、Mq3、Mq4、Mqe)为起动初始电磁转矩。ML为额定负载转矩，对应的转速为电机额定转速(Ne)。Mm为最大电磁转矩。

(3)起动电磁转矩大小反映初始起动电流大小，平均电磁转矩大小反映起动时间长短。从上图串可变液阻降压起动特性曲线可以看出，其初始起动电磁转矩很小，平均起动电磁转矩足够大，因此初始起动电流小，而起动时间不长。

4、 高压电动机可变液阻软起动所面临的问题

(1)电化学性能与导电介质的稳定性;

(2)液温变化对电液饱合度及阻值的影响;

(3)电液的发热、散热与液箱容积;

(4)起动过程中电液阻值在变化中的三相平衡性;

(5)柔性传动中的极板运动及限流响应速度;

(6)电机拖动理论与电机过渡过程的分析与研究;

(7)电气绝缘与安全性。

5、 产品性能特点

(1)起动过程可预测

以电机拖动理论建立的数学模型为基础，采用计算机仿真技术，通过向计算机输入电机、电网、负载三大参数，调整液阻值变化规律，可获得电机起动过程的特性曲线(如电流、转速、电网电压、电磁转矩等)。输入不同的液阻变化规律，就可获得不同效果和起动特性曲线，可获得一组最佳的起动曲线，对应的液阻变化规律作为控制的依据。从而实现起动过程的预知预测，达到最优化控制的目的。

(2)起动电流与起动时间可控制

电机起动电流与起动时间是两个互为反比的参数，起动电流大则起动时间短，起动电流小则起动时间长。用户根据电网容量大小及实际工艺与设备要求，有时要求起动电流尽可能小，时间长一点没关系;有时要求起动时间尽可能短，电流可以稍微大一点，而可变液阻起动产品正是通过调整电液浓度、改变PLC控制程序、调整动极板初始位置、调节减速节比等手段来控制电机起动电流大小，以满足用户不同的要求。

(3)对工况条件变化及液温变化的可调整

其一，调试或使用中，当用户实际工况发生变化，可变液阻软起动产品可以通过简单的现场调整，使电动机起动效果依然保持最佳。

其二，液阻值大小与电液温度成反比，因季节变换或重复起动引起的电液温差，会导致电液初始液阻值有较大变化，引起起动效果有很大的不同，甚至导致起动失败。可变液阻软起动产品具有液温检测及阻值自动校验调整功能，以确保每次起动效果的相同性、稳定性及可靠性。

(4)二次控制采用PLC控制，PLC引进原装西门子可编程控制器，可实现远程通讯及计算机集中控制，满足DCS系统控制要求，实现现代化通讯管理及控制要求。

(5)产品热容量大，可塑性好，可恢复性强，可重复性好，经济、实用。

(6)产品安全可靠，操作简单，维护方便。

(7)具有液位、液温检测与显示、起动时间过长、极板超程、综合报警等告警功能，同时有完善的设备电气联锁保护功能。

(8)同高压开关柜配合，可实现过电流、速断、短路、差动、零序、欠压、过压、网内操作过电压、雷击等保护功能。

(9)绝缘耐压严格执行国家标准，出厂试验严格要求。

三、工程中常见的起动方式对比分析

按照电机拖动理论，电动机的起动有这么三种方式：全压直接起动、降压限流起动、变频变压(VVVF)起动。

1、对于额定电压直接起动制接通电源既可，简单经济，基本不需要什么投资。

但是全压起动主要的问题是：起动电流大(约为5～7IN)，起动转矩冲击大(约为1.4～2.4TN)，这在前面已经讲过。而且能否全压直起，还受到很多因素和条件的限制：比如，交流电网短路容量、供电变压器容量、供电线路长度、其它负载对电压稳定性要求、起动是否频繁、拖动系统转动惯量、电业部门相关的要求与规定等等。

2、 降压限流起动

(1)电抗器起动机械特性较硬，起动电流大，工况适应性差，成功率低。电抗器一般根据用户提供的电机及负载参数制作，一次成形，参数不可调节。

(2)自耦变压器起动机械特性也比较硬，起动电流较小，平均起动电磁转矩小，不允许连续起动及频繁起动，一般有三种抽头可供选择，但难以保证电机起动性能最佳，甚至有可能满足不了起动要求。而且对工况变化不可能做到最佳的适应性调整。

3、高压变频起动

变频器可最大限度地限制电机的起动电流，减少电网压降，可实现恒转矩及变转矩起动。应该说，在各种起动方式中，变频器的起动性能是最优秀的。

但也有一些不足之处。比如：电压等级与容量有限，且当前主要依赖进口，一次投资和维护成本均高。运行中产生谐波污染。对电机本身的影响。PWM调制导致高du/dt，及高频电压分量损坏电机的绝缘，影响电机寿命。高次谐波引起电机发热，使电机不能满足出力运行。因而高压变频器用于短时的电机起动，其一次投资与收益极不平衡，因此工程实际应用并不是很广泛。

4、其它起动方式

① 液力耦合器利用能耗转差调节原理，起动时负载与电机主轴脱离，相当于空载全压起动。电机全速运行后，通过调节液力耦合器工作腔内的油量实现柔性连接，逐步升速。

② 电动机组采用同极小容量异步机作为辅机，容量约为主机的5～15%。用辅机将主机拖到一定转速后，主机投入电网后切除辅机。

四、高压软起动技术创新与新产品

——闭环恒流液态软起动与人工智能化

1、 系统硬件结构框图与工作原理

由可编程控制器PLC采集主电机M的起动电流信号、电网电压、液态软起动系统相关信号，经过PLC程序进行计算和逻辑处理，控制执行电机适时的改变液体电阻的效果，从而达到闭环恒流软起动。同时PLC将相关数据通过PC/PPI通讯协议传输给计算机(PC),计算机对这些数据进行处理，产生所需的各种起动曲线、数据报表、起动过程动态显示，并可实现对整个传动系统的监控。实现人工智能化。

2、性能特点

(1)闭环恒流起动控制技术

① 电液初始阻值的自动校验与调整：起动开始前，由PLC根据电液温度情况，控制传动机构运行，调整电液箱内动极板的初始位置，来确定起动初始的电液阻值，这是确保获得相同的良好起动效果的前提。

② 起动电流的事先预置和设定：预先通过PLC程序设定合理的参数，起动时对主电机起动状态进行采样，经PLC计算、分析及逻辑处理后，输出控制传动电机，驱动导电极板实现极板的复杂运动以自动调整电阻值，从而达到控制主电机按照预先设定电流进行恒流起动的目的。

③ 可最大程度地降压限流恒流软起动，以满足和保证弱电网系统下的大容量电动机的成功起动。

(2)智能化人机界面技术

① 采用KINGVIEW6.0组态软件，编制液态软起动装置上位机程序(组态)。将起动过程分为七个动态显示画面选择界面(主菜单)、起动界面、曲线界面、起动监视、运行数据、系统帮助等。

② 实时显示电网电压、主电机电流、运行电流、电液温升曲线，并可对曲线进行保存、查阅、打印。

③ 起动及运行过程中数据动态记录与实时显示，如：电网电压、起动电流倍数、起动电流峰值、起动时间、初始起动电流、电液温度等。

④ 人机对话功能，可实现软起动装置的远程界面控制，如手动试验极板升降、紧急停机等。

⑤ 电网电压、起动电流、液温实时棒状图动态显示功能。

⑥ 系统运行状态及实时数据可历史查询。

⑦ 人机界面的帮助系统，即人机界面的使用说明书。

目前该产品已广泛应用于石油化工、冶金、矿山、建材、供水、制药、造纸等行业的风机、水泵、磨机、传输机等多种负荷上。产品覆盖全国并出口东南亚、中东、非洲等地区，产品性能已十分稳定。