“立即行動(dòng)”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(jī)。然而，現(xiàn)實(shí)從來不是這樣的。如果你真的被摔到地上，雙腿踢腿“落地運(yùn)行”，你很可能會(huì)摔倒在地，因?yàn)橥苿?dòng)你身體的實(shí)際摩擦力開始發(fā)揮作用，突然間，你的肌肉會(huì)遇到巨大的反饋力。
事實(shí)證明，機(jī)器也沒有什么不同。打開電機(jī)并期望它立即全速運(yùn)行（即使這在機(jī)械上是可能的），會(huì)導(dǎo)致各種問題。雖然電機(jī)可能不會(huì)真正倒下，但它需要巨大的啟動(dòng)電流，對組件（包括電機(jī)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(dòng)？
電動(dòng)機(jī)和其他工業(yè)負(fù)載不是立即以全功率運(yùn)行，而是依賴于“軟啟動(dòng)”系統(tǒng)，在電機(jī)準(zhǔn)備好之前，不會(huì)向電機(jī)施加全功率。許多機(jī)制用于軟啟動(dòng)（不僅僅是實(shí)際的軟啟動(dòng)器設(shè)備），但其想法是相同的：電機(jī)必須從靜止?fàn)顟B(tài)過渡到其穩(wěn)態(tài)運(yùn)行速度。電機(jī)將是本文的直接焦點(diǎn)，但通過擴(kuò)展，請記住電機(jī)驅(qū)動(dòng)泵、鼓風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、發(fā)電機(jī)和其他工業(yè)設(shè)備。
軟啟動(dòng)的另一個(gè)原因是減少電源負(fù)載。您是否注意到冰箱壓縮機(jī)、空調(diào)或大型加熱器開始運(yùn)行時(shí)燈光變暗？啟動(dòng)任何電機(jī)時(shí)都會(huì)發(fā)生同樣的情況。啟動(dòng)電機(jī)所需的大浪涌電流會(huì)導(dǎo)致電源電壓下降。在工業(yè)環(huán)境中，這可能會(huì)重置控制器、重新啟動(dòng)計(jì)算機(jī)、導(dǎo)致通信中斷，并且通常會(huì)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(huì)猛烈地沖擊管道，甚至導(dǎo)致災(zāi)難性故障。因此，出于這個(gè)原因軟啟動(dòng)泵是明智的，更不用說驅(qū)動(dòng)泵的電動(dòng)機(jī)了。
圖 1。該金屬浮子被水錘、閥門關(guān)閉或泵啟動(dòng)過快造成的壓力峰值破壞。圖片由維基百科提供
軟啟動(dòng)機(jī)制
軟啟動(dòng)機(jī)構(gòu)可分為兩類：電氣和機(jī)械。雖然這兩個(gè)分類都有屬于這兩個(gè)類別的組件，但主要區(qū)別在于實(shí)際選擇速度的因素。例如，電動(dòng)機(jī)可能依靠機(jī)械離心開關(guān)來選擇速度。在這種情況下，該機(jī)制是機(jī)械的。
電氣
電子軟啟動(dòng)電機(jī)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(dòng)器
不太復(fù)雜的一端是帶有多個(gè)抽頭的自耦變壓器。隨著電機(jī)速度的增加，選擇不同組的變壓器抽頭來加速電機(jī)。同樣，電機(jī)啟動(dòng)器可以配置較低的油壓來啟動(dòng)，然后當(dāng)電機(jī)接近額定速度時(shí)升高到較高的電壓（這些稱為星三角電機(jī)啟動(dòng)器，或星形啟動(dòng)、三角形運(yùn)行） 。
變頻器
在更復(fù)雜的情況下，變頻驅(qū)動(dòng)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(jī)的速度。
軟啟動(dòng)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(shí)只需更簡單的解決方案即可。有一種被正式命名為“軟啟動(dòng)器”的設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)這一目的，其功能比 VFD 簡單得多。
圖 2. DIN 導(dǎo)軌安裝的軟啟動(dòng)器。圖片由Carlo Gavazzi提供
創(chuàng)建軟啟動(dòng)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(jī)，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(jī)的電壓。
觸發(fā)角度通過定時(shí)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(gè)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(jī)械的
機(jī)械軟啟動(dòng)機(jī)構(gòu)分為兩大類：扭矩限制器和流體摩擦機(jī)構(gòu)。無論哪種情況，都不會(huì)立即向電機(jī)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(dòng)機(jī)上的不同組繞組。
變矩器
在某些方面，自動(dòng)變速器的變矩器可以被認(rèn)為是軟啟動(dòng)，通過粘性流體緩慢（在相對意義上）將發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩施加到變速器。它提供一點(diǎn)滑動(dòng)，但隨后在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間進(jìn)行液壓耦合。
繞過軟啟動(dòng)機(jī)制
一旦設(shè)備接近穩(wěn)定狀態(tài)，軟啟動(dòng)機(jī)制應(yīng)自動(dòng)旁路或關(guān)閉。這可以減少軟啟動(dòng)機(jī)構(gòu)的磨損，并允許設(shè)備更有效地運(yùn)行，因?yàn)閱?dòng)設(shè)備中不會(huì)浪費(fèi)電力。例如，在啟動(dòng)過程中提供電阻或機(jī)械阻力的軟啟動(dòng)機(jī)制將能量轉(zhuǎn)化為熱量。如果在正常運(yùn)行時(shí)可以繞過這個(gè)機(jī)制，整個(gè)系統(tǒng)的效率會(huì)更高。
當(dāng)器件達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，例程的軟啟動(dòng)部分完成。穩(wěn)態(tài)可以定義為電機(jī)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(jī)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(dòng)浪涌電流后觸發(fā)，并且電流隨著電機(jī)接近穩(wěn)態(tài)而開始下降。
圖 3.大型壓縮機(jī)、泵和風(fēng)扇是一些高慣量設(shè)備，可以通過較軟的啟動(dòng)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(dú)的觸點(diǎn)或自耦變壓器抽頭來繞過軟啟動(dòng)機(jī)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(dòng)提供了一種安全有效的方式來向電機(jī)供電。雖然軟啟動(dòng)減少了組件不必要的磨損，但它也是一種安全機(jī)制，可以保護(hù)在機(jī)器附近工作的人員。裝配線上的軟啟動(dòng)意味著部件不會(huì)快速猛拉，并且不太可能翻倒。這也讓員工有時(shí)間意識到生產(chǎn)線即將開始移動(dòng)。在流體應(yīng)用中，軟啟動(dòng)的泵不太可能出現(xiàn)水錘現(xiàn)象。眾所周知，水錘會(huì)猛烈地破壞管道并導(dǎo)致閥門和配件爆炸。軟啟動(dòng)可延長設(shè)備和人員的使用壽命。