1引言

众所周知，三相交流异步电动机以其低成本，高可靠性和易维护等优点在各行业中广泛应用。但是，它在直接启动时，存在着很大缺点。首先，它的起动电流高达额定电流的5倍～7倍，这需要电网有很大的裕量，而且降低了电器控制设备的使用寿命，增加维护成本，甚至影响了其它电气设备的正常运行；其次，起动转矩可达正常转矩的2倍，这会对负载产生冲击，增加传动部件的摩擦和额外维护。因为以上原因，出现了三相异步电动机降压起动设备。

传统的降压起动有以下几种方法：

1）在电动机定子回路中串入电抗器，使一部分电压降在电抗器件；

2）星形——三角形转换降压起动（Y－Δ）。电机起动时接成星形，起动结束后，通过一个转换器变成三角形接法；

3）延边三角形起动；

4）起动补偿器起动（自耦变压器起动）。

传统的起动设备体积庞大、成本高、结构复杂，与负载匹配的电动转矩很难控制，即很难得到合适的起动电流和起动转矩，而且在切换瞬间会产生很高的电流尖峰，由此产生的机械振动会损害电机转子，轴连接器，中间齿轮，以及负载。

因此，需要一种能克服传统起动缺点的起动装置。银河公司研制开发的“智能电机控制模块”，不但完全克服了传统起动的缺点，对各种起动方法做了进一步的改善和提高，而且增加了很多其他功能，如节能运行，过流保护，过热保护及缺相保护等。该模块采用数码管显示，按键控制，整个起动过程全部由单片机控制自动完成，所以操作起来极其方便。用户通过按键调整参数设置，可以按需要选择不同的起动方式，能够很方便地控制起动电流，得到与负载相匹配的电机转矩。总之，其最突出的特点，就是体积，比传统的起动设备要小得多，安装起来非常方便。

2系统构成

如图1，整个系统由主电路、移相调控、同步检测、电压电流反馈、单片机控制、显示与按键6部分组成。其中，显示与按键为一部分，组成一块控制板。其它5部分全部集成在模块内部。外形就是大家现在看到的模块，通过一条15芯的并行线，与控制板相连。用户可通过控制板上的按键，设置各种参数，控制模块完成各项功能。

3功能介绍

智能电机控制模块能够完成以下功能：

1）全压起动

如图2，用这种方式起动时模块相当于一个开关，输入端电压直接加到电机上，时间为0.2s。

2）电压斜坡起动

如图3，系统首先加一个电压US到电机上，用于克服静摩擦转矩之后，电压线性上升，从US增加到最大电压Umax。此时，加到电动机端子上的电压等于电网输入电压。US由用户设定，可供用户选择的电压为 80V～300V。TS由用户设定，可以在1s～90s中选择。这种起动方式的特点是起动平稳，可减少起动电流对电网的冲击，同时大大减轻起动力矩对负载带来的机械振动。

3）电压阶跃起动

如图4，这种起动方式就是加一个电压UK到电机上，电压UK保持不变，持续TK秒钟以后，电机起动结束，再把电网电压Umax加到电机上。UK可由用户自己调整，其范围为100V～300V；TK也由用户自己调整，其范围为1s～90s。

4)限流起动

如图5，这种起动方式是由用户设定一电流值IK，在整个起动过程中，实际电流不超过设定值IK。IK由用户根据实际负载大小自己设定。IK的选择范围根据模块型号而定。我们这次演示的模块范围是0～350A。

限流起动可以使大惯性负载以最小电流被起动加速，可以用来设置电流上限，满足电网容量在有限场合的使用。这种起动方式特别适合于恒转矩负载。

5）软停车

如图6，与直接停车相比，加到电机上的电压不是立即降下来，而是由最高电压逐渐下降，经过时间TP后降为0V。其下降时间TP由用户设定，范围是0s～90s。这种软停车可以大大减少管道设备中液体的冲击。

6）自由停车

7）节能运行

对于大摩擦负载，由于所需起动电流大，需要功率较大的电动机，而正常负载所需运行负载力矩比电动机额定转矩小得多，这就导致电动机轻载运行。对于间隙性负载，维持大电流的工作时间占整个周期很小的一部分，这会导致轻载有功损耗浪费，使运行功率因数大大降低。智能电机控制模块自动调节输出电压，使电机工作在最佳效率工作区，达到节能目的。

8）保护功能

共有3种保护功能：过流、过热及缺相保护。

在起动或者运行过程中，无论出现哪种故障，模块都会自动切断电机，同时控制板上的数码管会闪烁显示故障原因，待排除故障后，按复位键即可恢复正常。

4软起动装置的应用

我们对一只正在使用中的智能电机控制模块进行了实际测量并作了记录。

所用负载为18.5kW风机，电压实际测量值为390V左右。

为了作一个比较，首先拆掉模块进行直接起动。

合上空气开关以后，电压立即上升到390V，电流快速上升到150A，持续一段时间后逐渐下降，最后稳定在30A左右。同时，可清楚地听到由于大电流冲击，使风机产生强烈的机械振动的声音。

然后接上智能电机控制模块，设置为限流方式起动，限流值为90A，打开节能运行。

按下“起动”键，可观测到电流上升速度明显减慢，逐渐上升到90A，保持2s～3s后，逐渐下降为30A。电压由0V缓慢上升到390V。起动时间为6s。在整个起动过程中，电机起动平稳，听不到机械冲击的声音。

15s后，电压逐渐下降为355V，电流不变，开始稳定运行。

5应用领域

由于智能电机控制模块可降低电机起动电流，故广泛应用于各种工业控制领域：

1）避免电动机起动时供电线路产生瞬间电压跌落，造成设备、仪表误动作；

2）防止起动时产生力矩冲击，而使机械断轴或产生废品；

3）可以较频繁地起动电动机（软起动装置一般允许10次/h，而使电动机不致过热）；

4）对泵类负载可以防止水锤效应，防止管道破裂；

5）对某些工艺应用（如染纱机械），可防止由于起动过快而产生染色不匀造成质量问题；

6）对某些易碎的容器灌浆生产线，可防止容器破损；

7）需要控制起动电流，减少对机械的冲击，同时也可适应较低容量供电变压器的场合（如注塑机）；

8）可以降低电网适配容量，节省增容费开支；

9）需要方便地调节起动特性的场合。

6结语

智能电机控制模块集电机起动、节能运行及保护于一体，可以说，它是传统起动设备的理想换代产品