1前言
在水电厂，随着生产设备的大型化，电动机（例如 压油泵、消防供水泵、排水泵等）容量越来越大。交流电动机以结构简单、运行可靠、维护方便、价格便宜等特点，得到了广泛的应用。但是交流电动机在直接起动的过程中，将产生5～8倍于电动机额定电流的起动电流，对供电设备、电动机及所拖动的机械设各造成极大的损害。同时，起动转矩只有电动机额定转矩的0.4～l.2倍（电动机容量越大，起动转矩倍率越小），对起动转矩比较大的负载（如球磨机、抽油机等）为了能正常起动电动机，必须增加电动机容量，造成大马接小车。另外，当电动机功率较大时，造成很大的电压降，影响厂用电的安全运行，尤其是在事故情况下，可能造成事故扩大。所以，较大容量的电动机应采用降压起动。
传统的降压起动方法有YI△转换和自耦变压器降压起动，起动控制过程靠时间继电器等控制，起动特性不理想、起动过程变换时产生较大的冲击电流、起动控制设备复杂、成本高。同时，起动转矩与起动电流的平方成正比，当电流降低50％时，起动转矩降低75％。而且在降压起动过程完成后的分档投切和加全压的瞬间，仍将产生数倍额定电流的尖峰电流，也会影响厂用电源的安全及电气、机械设备的使用寿命。而电力电子软起动器的诞生则解决了上述问题，它作为一种降压起动元件，既能改变电动机的起动特性，保护所拖动的机械设备，更能降低起动电流，保护电气设备，减小电动机起动对电源系统的冲击，是理想的电动机降压起动选择。
2磁控高压电动机软起动的工作原理及结构特点
图1中，QS为高压隔离开关，QF为真空断路器，SR为磁饱和电抗器，M为电动机。高压大容量电动机多数是定子6出线的。
磁控软起动是从电抗器软起动衍生出来的。电抗器软起动器里的电抗值是固定的，在软起动过程中电动机电流会随着转速增高而减少，而且电抗值选择小了软起动冲击电流太大：选大了，软起动（尤其是其后半程）电动机电流太小，软起动“后劲”不足，过程拖长，另外，软起动结束时电抗器的短接还会引起“二次电流冲击”。磁控软起动克服了上述缺点。磁控软起动不同于电抗器软起动的主要特点是其等效电抗值可控。
SR（SatuIable Reactor）在软起动中的作用：软起动在QS、QFl相继开始闭合后时，SR具有较大的电抗值，随后，通过反馈调节使其逐渐减小，及至完成后被QF2旁路。在软起动装置中，SR不是线性器件，它实质上是电力电子开关。所不同的是SR的通、断是通过其直流绕组励磁电流间接控制的。
SR用以限流的三对交流绕组（每相含2个，串连出2根线）串连在电动机的定子回路里，每个交流绕组缠绕1个口字形铁心。一相采用2个交流绕组的目的有2个：①使电动机交流电流波形不含偶次谐波分量。②减弱交流绕组电流在直流绕组上感应出的谐波电势。谐波感应电势有可能会危及励磁回路的安全运行。SR励磁绕组仅1个，套住6个铁心，控制它们的饱和度。
SR的控制是电力电子的。磁控软起动可以实现软停止，具有晶闸管软起动所具有的几乎全部功能。磁控软起动装置的控制中心是一个抗干扰能力强的PLC，它具有PID调节、信号发生器、综合保护、远程通信功能。PLC接收来自电流互感器和电压互感器的信号，对偏差作PID运算，经过三相桥式晶闸管整流电路，实现对于直流励磁电流和铁心饱和度的控制。R的励磁绕组仅1个，套住6个铁心，直流励磁电流改变所有6个铁心的饱和度。
高压磁饱和电抗器在原理和结构上与低压（380 V）磁饱和电抗器没有本质区别。但在直流控制绕组匝数数倍于交流绕组匝数的情况下，必须防范交流高电压对于直流控制绕组的电磁感应。所以，在耐压和防干扰方面，必须作了一些针对性的处理。图2为饱和电抗器俯视剖面图。
3磁控软起动装置/磁饱和电抗器SR的设计
在磁控软起动装置的研制中，磁饱和电抗器SR的设计是其重点和难点之一。设计包括电路，磁路设计和SR结构设计，电路/磁路的设计任务是从软起动的现场条件和工艺要求出发，确定SR的铁心截面积和窗口面积，交、直流绕组导线匝数和截面积。SR结构设计的任务是从结构上落实电路/磁路设计，并使SR满足耐压、尺寸、环境等要求。
在SR电路/磁路设计时，以下几个参数至关紧要：最大铁心磁密BM，电流密度j，直/交流绕组的安匝比，需要在设计前按照实际情况选定。
在设计中，需要明确SR的数学模型。将SR等效为一个可控开关和线性电感串联支路，在此基础上进行时域分析，是一种比较可行的设计方法。所以在设计中，需要对软起动开始时刻的电网、电抗器、电动机的电压、电流波形在既有的数学模型的基础上作出较精确的预测。
磁控软起动装置的生产是按用户要求定制的。在设计前，对于软起动过程均通过离线仿真作出预测。通过电流闭环控制，确保软起动成功。开发的磁控软起动装置中的“微电子”就是采用西门子公司的S7型PLC作为其核心部件的。磁控软起动装置中的晶闸管运行电压为500V以下的低压，高、低压的隔离由SR实现。SR在耐受恶劣环境方面（温度、湿度和海拔容限）的能力强。所以，它具有很高的可靠性。
4实际效果
某水电厂主厂房和12号坝渗漏泵运行时压力约0．4 MPa，丰水期每天运行数次，每次约30 min，为自动控制运行。全压（380 v）起动时，起动冲击电流高达700 A以上，过大的起动转矩使起动过程太快，噪声很大。安装磁控软起动装置后，起动电流限制在2倍额定电流下，起动过程平稳，噪声大大减小，设备的振动大大减小。水泵自由停机时，明显地听到水击逆止阀的响声，逆止阀和底阀常损坏。安装了磁控软起动装置后．设置好电机的制动时间，停机时水泵缓慢平滑地减速至零，水击声消失，大大减小了回水冲动，逆止阀和底阀的使用寿命得以显著延长。虽然制动过程磁控软起动装置输出波形不好，由于起停不频繁，所以对设备的安全无不良影响。
5结论
使用磁控软起动装置解决水泵起动和停机过程中存在的电气冲击、机械冲击和水击现象，有着效果好、价格低、现实容易等特点，在其它领域也有着广泛应用的前景。
