1 引言
目前在我国各行各业的各类机械与电气设备中与风机配套的电机约占全国电机装机量的60%，耗用电能约占全国发电总量的三分之一。特别值得一提的是，大多数风机在使用过程中都存在大马拉小车的现象，加之因生产、工艺等方面的变化，需要经常调节气体的流量、压力、温度等；目前，许多单位仍然采用落后的调节档风板或阀门开启度的方式来调节气体的流量、压力、温度等。这实际上是通过人为增加阻力的方式，并以浪费电能和金钱为代价来满足工艺和工况对气体流量调节的要求。这种落后的调节方式，不仅浪费了宝贵的能源，而且调节精度差，很难满足现代化工业生产及服务等方面的要求，负面效应十分严重。
随着电力电子技术的飞速发展，晶闸管软起动装置应运而生。三相异步电动机的起停技术发生了划时代的变化。晶闸管软起动产品问世不过30年左右的时间，而其主要性能却大大优于磁控软起动、液阻软起动等传统软起动方式。它的体积小，结构紧凑，几乎免维护，功能齐全，起动重复性好，保护周全，目前已成为软起动领域中佼佼者。
结合现场的实际情况，本文详细介绍了软起动器在离心式通风机上的应用。
2 晶闸管方式软起动
2.1系统总体结构
晶闸管软起动系统如附图所示，qs为高压隔离开关，qf1、qf2为真空断路器，scr为(普通)晶闸管，m为中压电动机。qf1伺职主电路的通断，qf2伺职电力器件的旁路。
在scr软起动装置里，scr共6组，每组含m(根据电压的高低和晶闸管的耐压值来确定m的值)个相串的scr。
附图 晶闸管软起动器主电路原理图
2.2系统基本工作原理
利用晶闸管的开关特性，通过晶闸管的触发角来改变晶闸管的导通时间，从而控制到电机的输出电压，达到控制电机的起动特性。当电机起动过程完毕后，就让交流接触器吸合(如附图所示意，即qf2吸合)，短路所有的晶闸管，是电动机直接连到电网上。
2.3起动方式
(1)电压斜坡软起动
电压斜坡软起动方式下的软起动器的输出电压并不是由0上升至额定电压ue，而是由一个起始电压u0开始的。因为电机的起动转矩和电压的平方成正比，所以电压过低则电机的起动转矩也很小。如果电机的的起动转矩小于负载转矩，则电机并不能运行，反而会使电机发热，因此电压斜坡软起动方式下的软起动器的输出电压是从某起始电压u0开始的。起始电压u0要根据负载的特性设定出能使电机运转的最小电压值。
(2)斜坡恒流软起动
这种起动方式是在电动机起动的初始阶段起动电流逐渐增加，当电流达到预先所设定的值后保持恒定，直至起动完毕。起动过程中，电流上升变化的速率是可以根据电动机负载调整设定。电流上升速率大，则起动转矩大，起动时间短。
(3)阶跃起动
开机，即以最短时间，使起动电流迅速达到设定值，即为阶跃起动。通过调节起动电流设定值，可以达到快速起动效果。
(4)电压双斜坡起动
在起动过程中，电机的输出力矩随电压增加，在起动时提供一个初始的起动电压us，us根据负载可调，将us调到大于负载静磨擦力矩，使负载能立即开始转动。这时输出电压从us开始按一定的斜率上升(斜率可调)，电机不断加速。当输出电压达到达速电压ur时，电机也基本达到额定转速。软起动器在起动过程中自动检测达速电压，当电机达到额定转速时，使输出电压达到额定电压。
(5)限流起动
就是电机的起动过程中限制其起动电流不超过某一设定值(im)的软起动方式。其输出电压从零开始迅速增长，直到输出电流达到预先设定的电流限值im，然后保持输出电流i，这种起动方式的优点是起动电流小，且可按需要调整。对电网影响小，其缺点是在起动时难以知道起动压降，不能充分利用压降空间。
(6)突跳起动
在起动开始阶段，让晶闸管在极短的时间内全导通后回落，再按原设定的值线性上升，进入恒流起动，该起动方法适用于重载并需克服较大静摩擦力矩的起动场合。
以上多种控制方式中比较有代表性的是电压斜坡和限流软起动。
3 通风机
3.1概述
通风机是依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械，它是一种从动的流体机械。
通风机与风机的关系：风机是我国对气体压缩和气体输送机械的习惯简称，通常所说的风机包括通风机，鼓风机，压缩机以及罗茨鼓风机，但是不包括活塞压缩机等容积式鼓风机和压缩机。通风机是风机的一种产品类型，但人们通常把通风机简叫为风机，既通风机是风机的另外一种叫法。
3.2分类
按气体流动方向的不同，通风机主要分为离心式、轴流式、斜流式和横流式等类型。
3.3离心式通风机结构
离心通风机主要由叶轮和机壳组成，小型通风机的叶轮直接装在电动机上，中、大型通风机通过联轴器或皮带轮与电动机联接。离心通风机一般为单侧进气，用单级叶轮；流量大的可双侧进气，用两个背靠背的叶轮，又称为双吸式离心通风机。
叶轮是通风机的主要部件，它的几何形状、尺寸、叶片数目和制造精度对性能有很大影响。叶轮经静平衡或动平衡校正才能保证通风机平稳地转动。按叶片出口方向的不同，叶轮分为前向、径向和后向三种型式。前向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转方向倾斜；径向叶轮的叶片顶部是向径向的，又分直叶片式和曲线型叶片；后向叶轮的叶片顶部向叶轮旋转的反向倾斜。
前向叶轮产生的压力最大，在流量和转数一定时，所需叶轮直径最小，但效率一般较低；后向叶轮相反，所产生的压力最小，所需叶轮直径最大，而效率一般较高；径向叶轮介于两者之间。叶片的型线以直叶片最简单，机翼型叶片最复杂。
为了使叶片表面有合适的速度分布，一般采用曲线型叶片，如等厚度圆弧叶片。叶轮通常都有盖盘，以增加叶轮的强度和减少叶片与机壳间的气体泄漏。叶片与盖盘的联接采用焊接或铆接。焊接叶轮的重量较轻，流道光滑。低、中压小型离心通风机的叶轮也有采用铝合金铸造的。
3.4离心式通风机工作原理
离心通风机工作时，动力机(主要是电动机)驱动叶轮在蜗形机壳内旋转，空气经吸气口从叶轮中心处吸入。由于叶片对气体的动力作用，气体压力和速度得以提高，并在离心力作用下沿着叶道甩向机壳，从排气口排出。因气体在叶轮内的流动主要是在径向平面内，故又称径流通风机。
4 实际应用
4.1工况
某矿电网负责整个井下，井上的电器设备供电，所以电网的余量比较小，为了保证在起动过程中不影响其他设备运行，对通风机起动电流要求很严格。
4.2设备主要技术参数
(1)风机的主要技术参数：
名称：矿井离心式通风机；
型号：dfk32—c4a；
流量：28000m3/min；
全压：6024kpa；
主轴转速：480r/min；
轴功率：3730kw；
风轮直径：3200mm；
风机总重：28000kg；
转子组重量：12260kg；
进气方向：210°；
出气方向：0°。
(2)电动机的主要技术参数：
型号：y800-8；
功率：4000kw；
功率因数：0.857；
重量：17.7t；
绝缘等级：f；
转速：746r/min；
电流：465.9a。
4.3工作原理
风机由静止状态起动,瞬间要克服轴承摩擦转矩(为额定转矩的30%～50%)，对那些在风机流体输送管道中控制挡板的开放与关闭会造成静压，影响起动转矩。因此风机无论其出口风门是关闭的还是打开的，都属于带载起动。也就是说，在速度为0时，其转矩已有一个确定值。
一般离心通风机属于平方转矩负载，由于通常惯性较大，且起动转矩随转速的提高而增大，起动之初不需要多大转矩，因此而利用软起动将其起动，优先采用转矩类起动方式。因为电机的起动转矩和电压的平方成正比，所以此现场采用电压斜坡起动，能够更容易控制起动转矩，更好的发挥软起动器的作用。
4.4 起动运行记录
软起动器运行记录表如附表所示。
附表 软起动器运行记录
5 结束语
软起动器在不同的场所应根据负载的类型，有针对性的选择起动方式，这样才能使软起动器的性能得到更好的发挥。
作者简介
何晓平 男 电子工程师，现就职于哈尔滨九洲电气股份有限公司软起动项目组，研究方向为电力电子及电机拖动。
参考文献
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作 者：哈尔滨九洲电气股份有限公司 何晓平
