四、晶闸管控制软启动（软启动器）控制电路

1.电路原理图与工作原理

（1）电动机直接启动的危害

电气方面：

① 启动时可达5～7倍的额定电流，造成电动机绕组过热，从而加速绝缘老化。

② 供电网络电压波动大，当电压≤0.85UN时，影响其他设备的正常使用。

机械方面：

① 过大的启动转矩产生机械冲击，对被带动的设备造成大的冲击力，缩短使用寿命，影响精确度。如使联轴器损坏、皮带撕裂等。

② 造成机械传动部件的非正常磨损及冲击，加速老化，缩短寿命。

（2）软启动的分类和基本工作原理

在电动机定子回路，通过串入有限流作用的电力器件实现的软启动，叫做降压或限流软启动。它是软启动中的一个重要类别。以限流器件划分，软启动可分为：以电解液限流的液阻软启动，以晶闸管为限流器件的晶闸管软启动，以磁饱和电抗器为限流器件的磁控软启动。

变频调速装置也是一种软启动装置，它是比较理想的一种，可以在限流同时保持高的启动转矩，但较高的价格制约了其作为软启动装置的发展。传统的软启动均是有级的，如星/三角变换软启动、自耦变压器软启动、电抗器软启动等。具体电路在后面进行介绍。

日常软启动应用中最具有性价比的是晶闸管软启动，其原理是通过控制单元发出PWM波来控制晶闸管触发脉冲，以控制晶闸管的导通，从而实现对电动机启动的控制。

晶闸管软启动器内部结构和主电路图如图1-18所示。

由晶闸管调压软启动主电路图中，调压电路由六只晶闸管两两反向并联组成，串接在电动机的三相供电线路中。在启动过程中，晶闸管的触发角由软件控制，当启动器的微机控制系统接到启动指令后，便进行有关的计算，输出触发晶闸管的信号，通过控制晶闸管的导通角θ，使启动器按照所设计的模式调节输出电压，使加在交流电动机三相定子绕组上的电压由零逐渐平滑地升至全电压。同时，电流检测装置检测三相定子电流并送给微处理器进行运算和判断，当启动电流超过设定值时，软件控制升压停止，直到启动电流下降到低于设定值之后，再使电动机继续升压启动。若三相启动电流不平衡并超过规定的范围，则停止启动。当启动过程完成后，软启动器将旁路接触器吸合，短路掉所有的晶闸管，使电动机直接投入电网运行，以避免不必要的电能损耗。

软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电动机定子之间。这种电路如三相全控桥式整流电路，使用软启动器启动电动机时，晶闸管的输出电压逐渐增加，电动机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电动机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动，降低启动电流，避免启动过流跳闸。待电机达到额定转数时，启动过程结束，软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电动机正常运转提供额定电压，以降低晶闸管的热损耗，延长软启动器的使用寿命，提高其工作效率，使电网避免谐波污染。

（3）实际应用的CMC-L软启动器电路

① 实际电路图如图1-19所示。软启动器端子1L1、3L2、5L3接三相电源，2T1、4T2、6T3接电动机。当采用旁路交流接触器时，可采用内置信号继电器通过端子的6脚和7脚控制旁路交流接触器接通，达到电动机的软启动。

② CMC-L软启动器端子说明：CMC-L软启动器有12个外引控制端子，为大家实现外部信号控制、远程控制及系统控制提供方便，端子说明如表1-4所示。

③ CMC-L软启动器显示及操作说明：CMC-L软启动器面板示意图如图1-20所示。

CMC-L软启动器按键功能如表1-5所示。

CMC-L软启动器显示状态说明如表1-6所示。

④ CMC-L软启动器的控制模式：CMC-L软启动器有多种启动方式：限流启动、斜坡限流启动、电压斜坡启动；多种停车方式：软停车、自由停车方式。在使用时可根据负载及具体使用条件选择不同的启动方式和停车方式。

? 限流启动。使用限流软启动模式时，启动时间设置为零，软启动器得到启动指令后，其输出电压迅速增加，直至输出电流达到设定电流限幅值Im，输出电流不再增大，电动机运转加速持续一段时间后电流开始下降，输出电压迅速增加，直至全压输出，启动过程完成，如表1-7所示。

? 斜坡限流启动。输出电压以设定的启动时间按照线性特性上升，同时输出电流以一定的速率增加，当启动电流增至限幅值Im时，电流保持恒定，直至启动完成，如表1-8所示。

? 电压斜坡启动。这种启动方式适用于大惯性负载，而对启动平稳性要求比较高的场合，可大大降低启动冲击及机械应力，如表1-9所示。

? 自由停车。当停车时间为零时为自由停车模式，软启动器接到停机指令后，首先封锁旁路交流接触器的控制继电器并随即封锁主回路晶闸管的输出，电动机依负载惯性自由停机，如表1-10所示。

? 软停车。当停车时间设定不为零时，在全压状态下停车则为软停车，在该方式下停机，软启动器首先断开旁路交流接触器，软启动器的输出电压在设定的停车时间降为零。

⑤ CMC-L软启动器参数项及其说明如表1-11所示。

2.电气控制部件与作用

带热继电器保护自锁正转控制线路所选元器件及作用表如表1-12所示。

3.电路接线组装

① 外接控制回路CMC-L软启动器整体电路设计安装原理图，如图1-21所示。

② 外接控制回路CMC-L软启动器元器件布置。这里为方便理解，把中间继电器电路图放到布局图里，如图1-22所示。

③ 主电路接线如图1-22所示。

④ 控制电路接线在接漏电保护器时一般接成“左零右火”形式，或把零线接在“N”标识上面，如图1-23所示。

⑤ 继电器接线：KA1常开触点要并联在启动按钮开关上，停止按钮开关SB2和KA2常闭触点串联接到KA1线圈上，如图1-24所示。

⑥ 旁路交流接触器接线：220V火线经过软启动端子6、7接到旁路交流接触器线圈上，控制旁路交流接触器，如图1-25所示。

当出现故障不能启动时，220V火线经过软启动端子8、9接到中间继电器KA2线圈，中间继电器KA2吸合，串联在KA1中间继电器线圈的220V电压被切断，软启动控制器停止工作。

4. 电路调试与检修

当软启动器保护功能动作时，软启动器立即停机，显示屏显示当前故障。用户可根据故障内容进行故障分析。