仙亭礦主斜井傾角16°、斜長630m，現裝備有l條寬度為800mm的鋼繩芯帶式輸送機，設計輸送能力45×104t/a．年提升煤炭30 x104t。現有帶式輸送機由兩臺JR114 - 4/115kW型繞線式電機拖動，目前存在啟動設備、電動機及電阻箱等故障率較高且由于采用硬啟動方式容易造成輸送帶受瞬間拉力減短壽命，減速機、連軸器故障較多的現象，對礦井的正常生產造成了較大的影響。因此選用一種比較合理的控制、運行方式對我礦主井帶式輸送機的安全、經濟可靠運行有著現實的意義。
2、方案設計
該帶式輸送機是我礦輸送原煤的唯一通道，根據現場生產需要頻繁啟動且經常重載啟動，傳統的轉子串電阻分級降壓啟動方式存在上述缺點。近十年來變頻技術和軟啟動技術的發展，從根本上解決了電機控制中的難題，特別是降壓軟啟動技術在解決大、中容量的電機啟動問題上有著卓越的功能，是一項替代傳統啟動方式的新技術。
軟啟動器和變頻器的區別：變頻器是用于需要調速的地方，其輸出不但改變電壓而且同時改變頻率；軟啟動器實際上是個調壓器，用于電機啟動時，輸出只改變電壓并沒有改變功率。軟啟動器是一種集電機軟啟動、軟停車、輕載節能和多種保護功能于一體的新穎電機控制裝置，它的主要構成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯晶閘管及其電子控制電路，運用不同的方法，控制三相反并聯晶閘管的導通角，使被控電機的輸入電壓按不同的要求而變化，就可實現不同的功能。變頻器具備所有軟啟動器功能，但它的價格比軟啟動器貴得多，結構也復雜得多。
因此，我礦主斜井帶式輸送機電機控制技術改造選用軟啟動控制，并在電動機與減速器間的聯接采用液力耦合器，在啟動時調整液力耦合器的機械效率為零，使電機空載啟動，更好的實現軟啟動的功能。
3、傳統啟動方式的缺點
(1)常用電機啟動方式有全壓啟動和降壓啟動兩種方式，其主要的缺點如下：
①啟動電流高達額定電流的5～7倍，造成電機繞組高溫過熱，從而加速絕緣老化；
②對供電電網的壓降影響較大，當壓降下降到額定電壓的85%及以下時，影響電網中其他設備的正常運行，尤其有欠壓保護的設備；
③啟動時能量損失較大，尤其是頻繁啟動的設備；
④對被帶動的設備造成極大的沖擊力，縮短設備使用壽命，影響精確度；
⑤造成機械傳動部件的非正常磨損，加速設備老化，縮短壽命。
(2)電機直接啟動的條件：
①機械設備有足夠強度；
②主變壓器有足夠容量，啟動時不允許電機的容量大于10%~15%主變壓器的容量；
③啟動過程中電壓降不大于15%電網額定電壓。以往解決中、大容量電機啟動問題往往采用一些傳統的如頻敏變阻器啟動（只適用于繞線式電機），自耦變壓器降壓啟動、Y/A轉換方式啟動、延邊三角形方式啟動等。它們的啟動方式性能見表1。
這些傳統的降壓啟動方式普遍存在著啟動設備復雜，部分啟動方式存在著啟動電流大或啟動轉矩偏小的缺點，而且在電機的運行保護方面，存在著功能不夠完善或不靈敏的情況。而軟啟動技術作為一種先進的電機控制技術，在這些方面與傳統的控制方式相比，有著無可比擬的優越性能，是控制技術發展的方向。
4、軟啟動技術及優點
電動機軟啟動器是采用電力電子技術、微處理器技術及現代控制理論設計生產的具有先進水平的高新技術產品，軟啟動器是微處理器和大功率晶閘管相結合的新技術，用微處理器控制晶閘管導通角，從而改變晶閘管的輸出電壓來達到降壓啟動的功能，它從根本上改變了傳統的（自耦式、磁控式及星／三角等）降壓啟動器在啟動時產生的電壓、電流突變帶來的不良后果；如電網電壓跌落、波動，引起機械應力的突變，造成設備損壞或縮短機械壽命等，是傳統的降壓啟動方式的理想換代產品。其控制原理如圖1所示。
軟啟動器在電機控制應用中有以下優點：
4.1提供靈活的啟動方式選擇和及其優越的啟動特性
運用串接于電源與被控電機之間的軟啟動器，控制其內部晶閘管的導通角，使電機輸入電壓從零以預設函數關系逐漸上升，直至啟動結束，賦予電機全電壓，即為軟啟動。在軟啟動過程中，電機啟動轉矩逐漸增加，轉速也逐漸增加。根據負載特點選擇不同的啟動方式，常用的有以下幾種啟動方式：
(1)斜坡升壓軟啟動：這種啟動方式最簡單，不具備電流閉環控制，僅調整晶閘管導通角，使之與時間成一定函數關系增加。適用不同斜率電壓增量啟動，是較為常用的啟動方式，電機得到預設定的初始轉矩，在斜坡加速期間，輸出給電機的電壓無級遞增，當軟啟動器的控制器檢測到電機已達到額定轉速時，輸出電壓自動切換為全電壓，如圖2所示。其缺點是，由于不限流，在電機啟動過程中，有時要產生較大的沖擊電流使晶閘管損壞。
(2)斜坡恒流軟啟動：這種啟動方式是在電動機啟動的初始階段啟動電流逐漸增加，當電流達到預先所設定的值后保持恒定，直至啟動完畢。啟動過程中，電流上升變化的速度是可以根據電動機負載調整設定。電流上升速率大，則啟動轉矩大，啟動時間短。該方式為電機提供一個固定電壓的降壓啟動，當必須限制最大啟動電流時選用該方式。該啟動方式是應用最多的啟動方式，尤其適用于風機、泵類負載啟動。
(3)階躍啟動：開機，即以最短時間，使啟動電流迅速達到設定值，即為階躍啟動。通過調節啟動電流設定值，可以達到快速啟動效果。
(4)脈沖沖擊啟動：在啟動開始階段，讓晶閘管在極短時間內，以較大電流導通一段時間后回落，再按原設定值線性上升，連人恒流啟動。該啟動方式，在一般負載中較少應用，適用于重載并需克服較大靜摩擦的啟動場合。
4.2軟啟動器有多功能的保護系統
軟啟動器對電動機的啟動和運行有多種保護功能，它不僅能提供過載保護，而且可提供各種操作故障狀態下的保護，如輸人／輸出缺相、電機堵轉、晶閘管短路及失壓、過壓、短路等保護，其中內置的過載保護功能可以對單臺控制時無需另加電機保護電路，可降低集成或成套成本。此外，不需增加任何傳感器或儀表，可讀取電機的運行參數，如：電流、電壓、功率、電度及運行時間等。除了擁有強大的保護功能之外，軟啟動器還具有故障自診斷功能，大大減少了故障查找與檢修時間。
4.3軟啟動器運行可靠、維修方便
軟啟動器大電流運行無觸點，采用交流開關無級調壓，消除了系統中產生接觸不良的影響，調壓范圍寬，過載能力強，人性化的菜單界面可極為方便地查閱參數或修改參數，通過附加的通信網絡接口實現遠程控制和自動化集中控制。由于采用了高性能微處理器及強大的軟件支持功能，使控制電路得以簡化，外接線路簡單，故障查找方便。
4.4軟啟動器的節能運行
隨著電機負載率的變化，軟啟動器自適應控制自動調整電機的轉速，使電機運行功率因數相應提高，同時降低電機運行時的功率損耗。對經常啟動且負載變化頻繁的運行系統，電機的節能效果更加顯著。電機在負載到滿載范圍內的最高綜合節電效果可達損耗的40%左右。
設備在欠負載情況下，電機銅損、鐵損比例增加，功率因數下降，電機有效用電率降低，在輕載時如果降低輸入電壓、減小電機主磁通，電機的鐵心損耗及磁化電流將減小，從而電機的效率、功率因數將得到提高，這就是軟啟動器節能運行功能的基本原理。具有節能功能的軟啟動器可對電機電流、功率因數進行監視，控制電機的端電壓變化，使其在欠載或空載的情況下調整電機上的電壓，使其產生相應的轉矩，從而達到節能的目的。軟啟動器在啟動過程完成后旁路接觸器投入使用，避免了其自身的損耗，也達到一部分節能的效果。但有的使用場合要求不能使用旁路接觸器，自身損耗產生熱量，同時軟啟動器的高次諧波將連續干擾線路，其節電效果要視負載運行情況：
低負荷率(<40%)，低功率因數(<0.4)時，有明顯節能效果；
中等負荷（50%一60%），中等功率因數(0.5一0.6)時，節電效果較好；
中等負荷（50%—60%），功率因數(>0.8)時，節能有挑戰性效果；
高負荷率(>70%)，高功率因數(>0.8)時，幾乎沒有節電效果，實際應用中對軟啟動的節能效果爭議較大，當然，真正有節電潛力的應首先考慮采用變頻器。
4.5延長設備使用壽命，提高生產率
電機的軟啟動有效降低啟動，提高設備利用率，提高生產率。幾乎所有的交流電機減壓啟動器都是先低壓后全壓，將一次大的啟動電流沖擊分解為兩次較大的電流沖擊，而兩次較大的電流沖擊常常造成電壓投入或切換的接觸器損壞、機械及傳動元件的機械沖擊磨損，許多單位為了保障設備正常運行，就不得不定期更換接觸器，從而給用戶單位帶來繁重的設備維護量和增大了設備使用成本。軟啟動器采用可控硅相控啟動，使得電機的啟動電壓按照合理的要求由小至大直至全壓，啟動完成時接入旁路接觸器。停車時，先斷開旁路接觸器，再關閉所有的可控硅，這樣接觸器就不帶電流進行閉合與分斷，因而接觸器的壽命基本由其機械壽命來決定（機械壽命比電壽命高10倍左右）。故障跳閘時也是執行同樣的過程，因為可控硅有強大的過電流能力。由于其過載熱保護值只在啟動完成后投入，因而在啟動過程中完全不需考慮熱保護值的配合，一切都按正常的程序執行，采用軟啟動器又簡單又方便，所有保護配合都能輕而易舉地完成。軟啟動器利用其斜坡啟動功能，在啟動過程中，緩緩增加電機轉速，使帶式輸送機平滑啟動，克服了直接啟動時的沖擊，當輸送帶被異物卡住后軟啟動器便保護跳閘，從而避免了電機的損壞、延長了帶式輸送機的使用壽命。
5、液力耦合器的應用
液力耦合器是一種利用在工作腔泵輪與渦輪葉片間高速旋轉的液流來傳遞功率的液力元件。安裝在電機與減速機之間，其工作原理：泵輪與電機相連，在電機帶動下泵輪使液流作離心加速運動而獲得動能和壓能，高速旋轉的液流由泵輪進入渦輪沖擊葉片并做向心減速動，向渦輪釋放液體能推動渦輪旋轉做功。工作過程：電機機械能→液體能→機械能，液力耦合器傳動中有液體參與能量轉化過程，它具有以下優點：①提高電動機啟動能力，使電機充分發揮作用；②啟動平穩，并在運行中消減沖擊和振動；③有過載保護功能；④縮短啟動電流的持續時間，節約電能。因此，它能夠很好地與軟啟動器配合使用，使電機的啟動過程更趨完美。
6、結語
隨著現代電力電子技術及微電子技術的快速發展，國內交流電機軟啟動器的應用已非常廣泛，由于直接啟動過大的沖擊電流和突跳轉矩易造成電機、電氣及機械設備較大的損害，而傳統的降壓啟動方式仍存在較大的啟動沖擊電流，所以一般情況下對中大容量電機，在經濟條仵允許的情況下盡量使用軟啟動器。
通過以上的論述，我們可以發現傳統的啟動方式雖然在現今仍應用較多，但軟啟動的卓越啟動和保護功能已逐漸被人們所認可，在今后的電動機控制中，凡是符合以下七條中的一條或幾條時，使用軟啟動技術更經濟、合理地控制電機，提高電動機的潛能發揮。更好地為生產及生活服務。
(1)正常運行時不要求電機具有調速或節能要求，只加快啟動的工作狀態；
(2)負載自身不允許在正常時產生壓降，降速的可能性；
(3)電機功率較大，為滿足啟動條件，要造成主變壓器容量加大的場合，這點可降低配電容量，避免增容投資；
(4)對電網電壓波動要求嚴格，對壓降要求≤10%U的供電系統；
(5)設備精密，不允許高啟動沖擊，以防對產品質量產生不良后果；
(6)機械設備或負載工況條件不允許直接啟動或采用老式的降壓啟動；
(7)對大、中容量電動機啟動過程能量損失可觀，需節能時。
