无刷自控电机软起动器 

    摘要：本文先简要介绍常用绕线式电机及起动装置存在问题后，介绍无刷自控电机软
起动器的原理、结构特点、主要性能、创新性、先进性、技术成熟程度及典型应用效果和存在

 

的主要问题。

    1 

 

背景

    鼠笼式三相异步电动机直接起动，起动电流达到电机额定电流的 5-8 倍，起动转矩只
有电机额定转矩的 0.6-1.2 倍(随着电机容量的增大,起动转矩越来越小)，电机的起动比小
于 0.2。如采用降压起动，不但起动设备复杂，成本高，还由于起动转矩与起动电流的平
方成正比，电机的起动比成正比地减少,因此, 鼠笼式三相异步电动机+起动装置,只能用在

 

起动转矩小的风机、水泵等电机上，而不能用在球磨机、破碎机、轧钢机等设备中。

    三相绕线式转子交流异步电动机因转子可外接电阻、频敏变阻器和反电势。它不但能限
制电机的起动电流，还能增加电机的起动转矩和起动时的功率因素，使电机起动比接近
1（转子串电阻和反电势时，起动比接近 1，串频敏变阻器时，起动比最高可以达到
0.55）。因此，三相绕线式转子交流异步电动机在大容量、大转矩的机械设备中得到广泛
应用。但三相绕线式转子交流异步电动机因需将转子电流通过电刷、滑环、电缆等引到地面

 

且常用起动设备存在以下不足：

    A、频敏变阻起动柜：它是将绕线式电机转子回路通过滑环、碳刷引入地面的频敏变阻
起动柜内，在电机起动时，串入频敏变阻器，随着电机转速的增加，转子电流频率的降
低，频敏变阻器阻抗逐步减少，达到连续限制电机起动电流的目的。电机起动结束后、还
需通过接触器或短路环将频敏变阻短接（部分中小型电机在转子上装有短路环）。串频敏
变阻器起动，由于频敏变阻器实际上是一个电感元件，它降低了电机的功率因数，电机
的起动比小于 0.55。因此，它一般用在对起动转矩要求不太高的风机、水泵、空压机和球磨
机电机上。它的变形产品：无刷无环起动器是将频敏变阻器直接安装在电机转子上，实现
电机无刷运行。无刷无环起动器存在：（1）起动电流一经出厂，就无法调整。（2）重量
是无刷自控电机软起动器的 2 倍以上，且起动器最大功率无法越过 500KW。（3）电机正

 

常运行时，频敏变阻器不短接，会产生一定的功率消耗，降低了拖动系统的效率。

    B、绕线式异步电机串电阻多级起动柜，它也是将电机转子电流引入起动柜内，通过时
间、电流或凸轮控制器改变电阻的大小，达到增加电机起动转矩、减少起动电流的目的。它
的最大优点是：由于串入转子回路是纯电阻，功率因数高，起动比接近 1。但起动控制装
置复杂，且起动过程中需频繁切换起动电阻，造成多次冲击电流，因此，它只用在对起
动转矩要求特高的起重机，轧钢机等设备上。它的变型产品是：绕线式异步电动机液态电
阻起动柜，它是将液体电阻串入电机的转子回路，通过伺服电机改变极板的距离，从而
改变液体电阻的大小，达到无级连续调整电机起动转矩和起动电流的目的。它与凸轮控制
器改变电阻相比，最大的优点是：1）无级连续调整电机电流，2）可以通过改变电解液
的浓度，方便地改变起动电阻的大小，达到改变起动电机电流的目的；缺点是： 1）常见
的绕线式异步电动机液态电阻起动柜，没有考虑液体电阻对极板及其传动设备的腐蚀作
用；2）没有考虑装置的密封和防爆、没有考虑环境温度对起动装置的影响，造成寿命低 ；
3）电机起动过程完全由伺服电机控制，不能自动适应电机的起动过程； 4）应用范围小，