“立即行动”这句话在理论上听起来很棒，它的意思是听起来像是抢占了先机。然而，现实从来不是这样的。如果你真的被摔到地上，双腿踢腿“落地运行”，你很可能会摔倒在地，因为推动你身体的实际摩擦力开始发挥作用，突然间，你的肌肉会遇到巨大的反馈力。
事实证明，机器也没有什么不同。打开电机并期望它立即全速运行（即使这在机械上是可能的），会导致各种问题。虽然电机可能不会真正倒下，但它需要巨大的启动电流，对组件（包括电机本身）产生巨大的应力，以及其他此类问题。
什么是软启动？
电动机和其他工业负载不是立即以全功率运行，而是依赖于“软启动”系统，在电机准备好之前，不会向电机施加全功率。许多机制用于软启动（不仅仅是实际的软启动器设备），但其想法是相同的：电机必须从静止状态过渡到其稳态运行速度。电机将是本文的直接焦点，但通过扩展，请记住电机驱动泵、鼓风机、压缩机、发电机和其他工业设备。
软启动的另一个原因是减少电源负载。您是否注意到冰箱压缩机、空调或大型加热器开始运行时灯光变暗？启动任何电机时都会发生同样的情况。启动电机所需的大浪涌电流会导致电源电压下降。在工业环境中，这可能会重置控制器、重新启动计算机、导致通信中断，并且通常会对原本稳定的工厂造成严重破坏。
同样，管道硬件无法对阀门的快速打开或关闭或打开泵做出良好的响应。水锤现象会猛烈地冲击管道，甚至导致灾难性故障。因此，出于这个原因软启动泵是明智的，更不用说驱动泵的电动机了。
图 1。该金属浮子被水锤、阀门关闭或泵启动过快造成的压力峰值破坏。图片由维基百科提供
软启动机制
软启动机构可分为两类：电气和机械。虽然这两个分类都有属于这两个类别的组件，但主要区别在于实际选择速度的因素。例如，电动机可能依靠机械离心开关来选择速度。在这种情况下，该机制是机械的。
电气
电子软启动电机的方法有很多种，其中一些方法比其他方法更复杂。
星三角启动器
不太复杂的一端是带有多个抽头的自耦变压器。随着电机速度的增加，选择不同组的变压器抽头来加速电机。同样，电机启动器可以配置较低的油压来启动，然后当电机接近额定速度时升高到较高的电压（这些称为星三角电机启动器，或星形启动、三角形运行） 。
变频器
在更复杂的情况下，变频驱动器(VFD) 可用于应用预配置的线性和曲线斜坡曲线，通过传感器反馈和过程控制回路逐渐提高电机的速度。
软启动器
变压器和 VFD 之间还有很多解决方案。虽然随着制造成本的降低，VFD 越来越受欢迎，但有时只需更简单的解决方案即可。有一种被正式命名为“软启动器”的设备可以实现这一目的，其功能比 VFD 简单得多。
创建软启动的一种方法是对交流 (AC) 信号执行斩波。通过使用晶闸管（或可控硅整流器，SCR），交流波形的一部分被传输到电机，其余部分被衰减。通过调整“触发”角度，或者基本上调整 SCR 的相移，可以调整发送到电机的电压。
触发角度通过定时和触发电路控制。一旦克服了特定的“转折”电压，包括 SCR 在内的二极管仅在一个方向上传导电流。触发电路评估交流信号并产生控制信号，该信号将允许二极管正向传导。控制信号决定传输多少交流波形。
机械的
机械软启动机构分为两大类：扭矩限制器和流体摩擦机构。无论哪种情况，都不会立即向电机施加全功率。一些扭矩限制器基于离心力，可以接合或分离电动机上的不同组绕组。
变矩器
在某些方面，自动变速器的变矩器可以被认为是软启动，通过粘性流体缓慢（在相对意义上）将发动机扭矩施加到变速器。它提供一点滑动，但随后在适当的时间在发动机和变速器之间进行液压耦合。
绕过软启动机制
一旦设备接近稳定状态，软启动机制应自动旁路或关闭。这可以减少软启动机构的磨损，并允许设备更有效地运行，因为启动设备中不会浪费电力。例如，在启动过程中提供电阻或机械阻力的软启动机制将能量转化为热量。如果在正常运行时可以绕过这个机制，整个系统的效率会更高。
当器件达到稳定状态时，例程的软启动部分完成。稳态可以定义为电机达到其最终速度或目标速度，由用于闭环控制的霍尔效应传感器或编码器检测到。对于电机或其他设备，可以测量目标电流。这通常需要在达到启动浪涌电流后触发，并且电流随着电机接近稳态而开始下降。
图 3.大型压缩机、泵和风扇是一些高惯量设备，可以通过较软的启动周期得到很好的服务。图片由Adobe Stock提供
可以通过切换到一组单独的触点或自耦变压器抽头来绕过软启动机制。还有一些固态和微控制器解决方案。
设备更安全，人员更安全
软启动提供了一种安全有效的方式来向电机供电。虽然软启动减少了组件不必要的磨损，但它也是一种安全机制，可以保护在机器附近工作的人员。装配线上的软启动意味着部件不会快速猛拉，并且不太可能翻倒。这也让员工有时间意识到生产线即将开始移动。在流体应用中，软启动的泵不太可能出现水锤现象。众所周知，水锤会猛烈地破坏管道并导致阀门和配件爆炸。软启动可延长设备和人员的使用寿命。