随着市场所需的空分设备规模不断增大，所配
电动机(主要是空压机电机)的容量也越来越大。
为减少空分设备的运行工况受电网容量的影响程
度，电动机的起动方式就显得尤其重要。
下面就各种高压软起动器做一分析比较，以选
择合适的软起动方式，更好地满足空分设备主机的
起动要求。
1 软起动种类及特点
电动机端电压(或者电压和频率)连续缓慢增
加，使电动机转速平滑上升，直到额定转速运行，
称为电动机软起动。软起动可分为有级和无级两
类，前者的调节是分档的，后者的调节是连续的。
传统的软起动均是有级的，如星／角变换软起
动、自耦变压器软起动、电抗器软起动等。该类起
动方式属于常规常用型，这里不做介绍。
无级软起动主要有：电解液限流的液阻软起
动，开关式变压器软起动，磁控软起动和变频软起
动等。
1．1 液阻(热变)软起动
液阻是一种由电解液形成的电阻，它导电的本
质是离子导电。它的阻值正比于相对的二块电极板
的距离，反比于电解液的电导率，极板距离和电导
率都便于控制。液阻的热容量大。由于它具有许多
突出的优点，液阻软起动器在各个行业得到广泛的
应用。其优点主要为：
(1)电阻值可以无级控制和电阻热容量大，这
恰恰是软起动所需要的；在软起动过程中不产生高
次谐波。
(2)一个十分重要的优势即低成本，性价比较
高。
(3)液阻软起动装置可以串连在绕线电动机转
子回路，实现重载软起动。
(4)由于制造技术比较成熟，液阻软起动器所
能起动的电机功率范围得到了很大的发展。
但是由于自身构造特点，其具有相应的缺点：
(1)液阻箱容积大，其根源在于阻性限流，减
小容积将引起温升加大。一次软起动后电解液通常
会有10～30％的温升，使软起动的重复性较差。
(2)液阻软起动需要维护，液箱中的水需要定
期补充。电极板长期浸泡于电解液中，表面会有一
定的锈蚀，使用较长时间后需要作表面处理。
(3)液阻软起动装置不适合于置放在易结冰的
现场。
液阻软起动装置国外早已使用。至今，在国内
仍然运行着不少国外的液阻软起动产品，分别来自
日本、加拿大、意大利等国。出厂日期从20世纪
60年代到20世纪90年代均有。国内产品的生产厂
家很多，知名度较高的有湖北襄樊的追日公司、大
力公司、雷诺尔公司以及上海的几家公司等。
近些年，液阻软起动在空分设备中也得到了大
量应用，开封空分、杭氧和川I空在3200m3／h到
15000m3／h空分设备中都有应用，电机的功率从
2000kW 到8000kW。其中在承德钢厂开空成套的
15000m3／h空分设备中用液阻软起动的电机功率已
达到8000kW，应用效果不错。在其他行业中液阻
软起动的应用也很广泛。目前用液阻软起动的电机
功率最高已达到20000kW，这是目前许多其他种类
的软起动器所不能达到的电机功率值。
1．2 开关变压器式软起动
开关变压器式软起动是利用PLC通过电力电
子器件控制开关变压器低压侧，达到控制高压侧的
电气参数，完成电机的软起动。与液阻软起动相
比，它的体积小、结构紧凑，几乎免维护，功能齐
全，菜单丰富，起动重复性好，保护周全。软起动
方式有：电压斜坡式及分阶段恒流式。开关变压器
式软起动的单线图见图1，软起动方式见图2。
3kY～ 】0kV
U
200kW～ 6000kW
图1 开关变压器式软起动单线图
T T
图2 电压斜坡式及分阶段恒流式软起动
开关变压器式软起动的技术特点：
(1)轻载软起动时，起动电流在2．5Ie以内。
输出电压可以从零起连续可调，起动过程不会产生
操作过电压。
(2)控制精度高，重复性好。该装置能量消耗
小， 自身温升很小，可以连续起动。
该软起动产品的缺点有：
(1)高压产品的价格太高，是液阻软起动的3
～ 5倍。
(2)晶闸管引起的高次谐波较严重。
(3)绕线转子异步电机不能使用。
在这几个缺点中，价格高是制约其发展的主要
因素。
该产品在国内起步较晚，但是发展很迅速，应
用前景很广阔。该产品在空分设备中的应用刚刚开
始，日前在开封空分集团公司成套的鄂城钢厂
2000Om ／h的空分设备中首次应用，采用一拖三的
方案， 电机功率分别为lOOOkW、400OkW 和
1000OkW 。
1．3 磁控软起动
这种软起动的电抗值的变化是通过控制直流励
磁电流，改变铁芯的饱和度实现的，所以叫做磁控
软起动。磁控软起动是从电抗器软起动衍生出来
的。用三相电抗器串连在电动机定子回路，实现降
压是两者的共同点。磁控软起动不同于电抗器软起
动的是采用磁饱和电抗器，其电抗值可控。总体说
来，起动开始时电抗器的电抗值较大，在软起动过
程中，通过反馈调节使电抗值逐渐减小，及至软起
动完成后被旁路。
磁饱和电抗器有三对交流绕组(每相一对)和
三相共有的一个直流励磁绕组。在交流绕组里流过
的是电动机定子电流，它必然会在直流励磁绕组上
感应出电势。后者会影响励磁回路的运行。用一对
直流绕阻的主要目的就是为了抵消这种影响。
高压磁饱和电抗器在原理和结构上与低压
(380V)磁饱和电抗器没有本质区别，但是在某些
方面采取了一些特殊处理。
磁饱和电抗器具有0．1 S量级的惯性，对于电
动机系统的大惯性来说，磁控软起动的惯性是不足
为虑的。有人说磁控软起动不产生高次谐波，这是
错误的。只要饱和，就一定会有非线性，就一定会
引起高次谐波。只是磁饱和电抗器产生的高次谐波
会比工作于斩波状态的晶闸管要小一些。磁控软起
动装置需要有相对较大功率的辅助电源，噪声较大
SR
图3 磁控软起动单线图(按电动机定子6出线画出)
Qs一高压隔离开关 QF_真空断路器
sR一磁饱和电抗器 M一电动机
则是其不足之处。磁控软起动面临的主要问题是如
何在有效防干扰的前提下把磁饱和电抗器的容量做
大。磁控软起动单线图如图3所示。
1．4 变频器
变频调速装置也是一种软起动装置，它是比较
理想的一种，起动时它可以在限流的同时保持高的
起动转矩。其原理是：根据电动机拖动负载的性质
及状态，改变电机工作电源的电压(380V或中、
高压)和频率(一般为50Hz)，使电机在拖动不同
非负载时达到最佳工作状态。变频器的优良性能是
显而易见的。其主要特点是：
(1)节约能源，其节电率可达20％ ～80％。
(2)保护电动机及负载设备免受瞬时启动的冲
击，延长其工作寿命。
(3)提高电动机及负载设备的工作精度。
但是变频技术还处于发展时期，维修技术跟不
上、产品主要还是进口、价格昂贵等因素，制约了
其在中国的推广应用。变频器本身具有软起动和调
速两大功能，如果仅用其软起动功能则显得更为
昂贵。
该产品在380V系统有广泛的应用，在空分设
备的中压系统也有应用业绩，如中国空分设备公司
成套的邯钢lO00Om ／h空分设备主电机(770OkW)
和杭氧成套的重庆朝阳气体公司1800Om ／h空分设
备主电机。
自耦变压器起动，电抗器软起动，液阻软起
动，晶闸管软起动，变频器起动的性能比较见
表1。
2 软起动行业现状
电动机软起动，是一项技术，一类产品，一个
行业。从进口软起动产品看，发达国家的电动机软
起动产品主要是固态软起动装置，晶闸管软起动和
兼作软起动的变频器。在生产工艺兼有调速要求
时，当然采用变频装置；在没有调速要求的使用场
合下，起动负载较轻时(例如风机、水泵)采用晶
闸管软起动；在重载或负载功率特别大时，才用变
频软起动。晶闸管软起动装置是发达国家软起动的
主流产品，各知名电气公司均有自己晶闸管软起动
的品牌， 在其功能上又各具特色，能够生产中压
(6～lOkV)晶闸管软起动产品的厂家不多。系列生
产的晶闸管软起动装置的最高电压等级为12kV。
由于液态软起动产品的种种缺点，从长远来看，
液态软起动产品在降压软起动领域难有立足之地。
据笔者了解，发达国家生产的液态软起动产品，一
律用在中压绕线转子电动机软起动中。
近几年国产液态软起动装置占有了很大的国内
市场份额。国产装置比国外产品简单，成本更低，
电解液配置不采用蒸馏水，液箱也做成不密封的。
国产装置得以流行的原因是它比较适合现时我国的
国情，能够满足起码的软起动要求，售价低，维护
虽然麻烦但难度不大。2002年，液态软起动有二
个值得注意的相反的发展动向：一是以牺牲可控性
为代价将软起动装置简化成与传统的星三角起动相
似的系统；二是通过完善伺服机构的方法引入电流
反馈，实现软起动的闭环控制。
3 软起动过程描述参数与软起动装置优劣
评分项目
为了能够客观地对软起动过程以及装置做出比
较和评价，提出以下15条比较细则。不言而喻，
所有的比较和评价只有在电网、电动机、负载相同
的条件下才有意义。
(1)软起动能否完成，以及起动(完成)时
间。
(2)软起动过程中的电动机最大电流(标幺
值)。
(4)软起动过程中电动机有否机电共振等异常
现象。
(5)软起动过程中电流的高次谐波含量(标幺
值)。
(6)软起动装置的价格(常以单位容量的人民
币表示)。
(7)软起动装置允许的连续起动次数。
(8)软起动装置占用的空间大小。
(9)软起动装置限流器件开度的易控性；调节
是否平滑、快速。
(10)软起动装置对使用环境要求的裕度。
(11)软起动装置的起动重复性(相连两次软
起动“过程描述参数”的守恒性)。
(12)软起动装置所提供的起动和停止方式的
多样性。
(13)软起动装置所具备的对于装置本身以及
电动机综合保护功能的完备性(包括过流、过载、
欠相，起动超时、接地、故障提示和显示、诊断、
记忆等)。
(14)软起动装置在起动过程中的噪声大小。
(15)软起动装置所需要的辅助电源功率的大
小。
值)。 上述项目均属于“装置评分项目”，前五项属
(3)软起动过程中的最大电网电压降(标幺 于“过程描述参数”。
4 软起动的发展方向
目前软起动器的市场发展十分快，软起动器产
品也将随之大力发展，其主要发展方向为：体积小
型化、价格低廉化、控制技术智能化、产品规格齐
全化、各种功率完善化。
短期展望；软起动将仍然以各种形式的降压
(限流)软起动为它的主要形式。从理论上说，性
能价格比高的产品将占有更大的市场份额。但是，
在各种应用场合，人们对于各种性能的侧重面个
同，使各类起动产品(包括传统的星三角起动)在
市场上都可能会赢得自己的一席之地。侧重面有客
观和主观两个方面。客观方面：例如使用环境条件
(温度、湿度变化范围)，起动负载轻重，使用的频
繁度、防爆、防尘要求等等，例如，南方的用户就
不会很在意液态软起动液阻会不会结冰；主观方
面：主管人员的知识水平，维护人员的技术水平，
用户单位的管理水平等等。
长期展望：变频软起动将成为软起动的主流。
变频技术的进步为其普及提供了可靠的技术保证，
※ ※
变频器的广泛应用是工业自动化革命的必由之路。
国外的专家预测，今后l0年电力电源中80％要经
过电力电子设备的转换。就目前变频技术的发展水
平来讲，变频技术控制交流异步电动机的机械特性
达到了直流电动机调压调速的特性，特别是计算机
技术的运用，使得变频器具有丰富的功能和使用方
便的特点，使得越来越多的专家投入到它的研究与
开发领域。从目前普遍使用的VVVF(脉宽调制变
压变频)技术发展到直接转矩控制变频技术，再到
矩阵式交一交变频技术，变频技术的发展越来越成
熟。随着变频器价格的逐渐下降、可靠性的进一步
提高，也随着技术人员水平的提高，在空分领域中
仅仅为软起动而选用变频器将不再会被人们认为是
一种奢侈。变频软起动胜出的根本原因是：它可以
在限流(起动电流不超过电机额定电流值)的同时
获得大的起动转矩，可以实现包括软停止在内的各
种起动功能。未来在空分领域中成为主流产品的软
起动装置将是功能齐全、使用可靠、维修简单、价
位合适的变频器。