為了解決交流異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)問題，從電動(dòng)機(jī)誕生之日起就開始了啟動(dòng)方法的研究。使用過的方法有串聯(lián)電阻（包括串聯(lián)液體變阻器）限流啟動(dòng)、串聯(lián)電抗器限流啟動(dòng)、電動(dòng)機(jī)定子繞組星形接法切換到三角形接法（簡稱星/三角）啟動(dòng)、自耦變壓器降壓啟動(dòng)。
1、星三角啟動(dòng)器
工作原理：如圖1所示，為鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)星三角啟動(dòng)控制主電路圖。啟動(dòng)時(shí)首先使接觸器3km合上，然后合上接觸器1km，異步電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形開始啟動(dòng)，經(jīng)過一段時(shí)間后使接觸器3km斷開，然后合上接觸器2km，這時(shí)電動(dòng)機(jī)定子繞組接成三角形運(yùn)行，完成啟動(dòng)過程。
啟動(dòng)時(shí)，三相繞組結(jié)成星形，每相繞組的電壓為三角形接法時(shí)的1／ ，所以啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為全電壓啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的1／3。
圖1 星三角啟動(dòng) 圖2 自耦降壓啟動(dòng)
應(yīng)用特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，控制容易，成本最低。由于要變換電動(dòng)機(jī)的定子繞組的連接形式，所以電動(dòng)機(jī)的六個(gè)定子繞組端子必須全部引出。這種啟動(dòng)方法在星形轉(zhuǎn)換成三角形時(shí)常常會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流，另外的一個(gè)缺點(diǎn)是它只有一個(gè)固定電壓等級(jí)，負(fù)載適應(yīng)面較窄。一般認(rèn)為只適應(yīng)于小容量電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)軟停車功能。
2、自耦降壓啟動(dòng)器
工作原理：如圖2所示，為自藕變壓器降壓啟動(dòng)主電路，交流異步電動(dòng)機(jī)連接在自藕變壓器的中間抽頭上。啟動(dòng)電機(jī)時(shí)，先合上接觸器3km和2km，電機(jī)開始加速啟動(dòng)，延遲一定時(shí)間后先斷開3km，最后合上1km的同時(shí)斷開2km，電動(dòng)機(jī)工作于全壓狀態(tài)，完成啟動(dòng)過程。
采用自藕變壓器降壓啟動(dòng)方式，往往選擇三種降壓百分比，分別為50%、65%和80%，對(duì)應(yīng)的啟動(dòng)電流分別是直啟電流的25%、43%和64%。
應(yīng)用特點(diǎn)：這種啟動(dòng)方式由于增加了自藕變壓器裝置，雖容易實(shí)現(xiàn)多檔電壓啟動(dòng)，負(fù)載適應(yīng)面優(yōu)于星三角啟動(dòng)方式。但仍屬于多級(jí)電壓啟動(dòng)，切換電壓時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的電流沖擊。且設(shè)備體積大，成本較高（約每個(gè)千瓦40元左右），仍不易實(shí)現(xiàn)軟停車。
3、磁控式軟啟動(dòng)器
工作原理：如圖3所示，sr為磁飽和電抗器，利用磁飽和原理，在高導(dǎo)磁的閉合回路中，通過直流勵(lì)磁平滑改變電抗器的電抗值，使電抗器兩端電壓由大到小平滑改變，在啟動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)兩端的電壓可平滑地從初始值上升到全壓，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩在啟動(dòng)中有一個(gè)勻速增加的過程，促使電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)特性曲線變軟，避免斬波調(diào)壓過程中所產(chǎn)生的波形畸變和高次諧波，從而完成電機(jī)平穩(wěn)的啟動(dòng)過程。
磁控軟啟動(dòng)是從電抗器軟啟動(dòng)衍生出來的。通過控制直流勵(lì)磁電流，改變鐵心的飽和度，控制電抗值的變化來實(shí)現(xiàn)的，所以叫做磁控軟啟動(dòng)。這是一種無接觸的，非機(jī)械式的電機(jī)軟啟動(dòng)器，幾乎能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)代晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器的所有性能。
圖3 磁控式軟啟動(dòng)器 圖4 開關(guān)變壓器軟啟動(dòng)器
有人說磁控軟啟動(dòng)不產(chǎn)生高次諧波,這是不對(duì)的。只要飽和就引起非線性，就會(huì)產(chǎn)生高次諧波。只是磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟啟動(dòng)裝置需要有相對(duì)功率較大的輔助電源，工作噪聲較大，且成本較高，磁控軟啟動(dòng)裝置每個(gè)千瓦約120元左右。
4、開關(guān)變壓器軟啟動(dòng)器
工作原理：如圖4所示，所謂開關(guān)變壓器就是整流變壓器。從原理上說，制作這種軟啟動(dòng)器所選用的開關(guān)變壓器既可以是三個(gè)單相變壓器，也可以是一個(gè)三芯柱三相變壓器，從節(jié)省材料和減少諧波的角度看，宜于采用后者。
從原理圖上可以看出，開關(guān)變壓器軟啟動(dòng)器也是從電抗器軟啟動(dòng)衍生出來的。另一方面，它與下面將要介紹的晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器比較，工作原理是完全一致的。變壓器在此的角色只不過是完成隔離和降壓（升流）作用。這種軟啟動(dòng)的啟動(dòng)方式、停車方式、閉環(huán)控制算法以及對(duì)晶閘管的觸發(fā)方式完全與普通的晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器相同。就本質(zhì)而言，開關(guān)變壓器軟啟動(dòng)器就是晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器。如果說開關(guān)變壓器軟啟動(dòng)器與普通的晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器有所不同的地方，那就是高壓開關(guān)變壓器軟啟動(dòng)器中的晶閘管可以不直接承受高壓，從而巧妙地解決了晶閘管的耐壓問題。
5、液阻軟啟動(dòng)器
工作原理：如圖5所示，從原理上說，液阻軟啟動(dòng)器是電動(dòng)機(jī)定子回路串聯(lián)電阻啟動(dòng)方式的一種裝置。液阻是由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。其阻值正比于兩塊電極板的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率，通過伺服機(jī)構(gòu)改變極板間的距離，從而改變串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)定子繞組的電阻值實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的啟動(dòng)控制。
液態(tài)變阻器熱容量大，又可以無級(jí)控制，恰恰是軟啟動(dòng)所需要的。由于電解液在啟動(dòng)的過程中呈現(xiàn)的阻抗是純電阻性質(zhì)，基本上無諧波干擾電網(wǎng)，功率因數(shù)優(yōu)于其它啟動(dòng)方式，加上控制簡單，成本很低，比較適應(yīng)我國現(xiàn)時(shí)的國情，所以在我國的中壓軟啟動(dòng)器市場(chǎng)使用比較廣泛。
但液阻軟啟動(dòng)也有如下缺點(diǎn)：
（1）基于液阻限流，液阻箱容積大，且一次軟啟動(dòng)后電解液通常會(huì)有10℃～30℃的溫升，重復(fù)啟動(dòng)性差；
（2）移動(dòng)極板需要有一套伺服機(jī)構(gòu)，移動(dòng)速度較慢，難以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)方式的多樣化；
圖5 液阻軟啟動(dòng)器 圖6 晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器
圖9 三相內(nèi)△結(jié)構(gòu) 圖10 兩相控制結(jié)構(gòu)
（3）液阻軟啟動(dòng)裝置液箱中的溶液，需要定期補(bǔ)充。電極板長期浸泡于電解液中，表面會(huì)有一定的銹蝕，需要定期作表面處理（一般2～3次/年）；
（4）液阻軟啟動(dòng)裝置不適合放置在易結(jié)冰或顛簸的環(huán)境中。
6、晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器
晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器的問世已有30多年了，在我國的廣泛使用只是近十年的事。它的出現(xiàn)與當(dāng)今電力電子技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。特別是近幾年來，采用高性能微處理器作為核心控制器件后，產(chǎn)品的性能得到了進(jìn)一步提升，使之更具有了傳統(tǒng)的各種啟動(dòng)方式無法比擬的優(yōu)勢(shì)，正在一步一步地取代傳統(tǒng)的電機(jī)啟動(dòng)方式，使“軟啟動(dòng)器”這一稱呼成為晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)裝置的代名詞。
由于微處理器的智能控制作用，使現(xiàn)代晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)裝置具有電壓或電流斜坡啟動(dòng)、限流啟動(dòng)、全壓啟動(dòng)、突跳啟動(dòng)、雙斜坡啟動(dòng)、泵控制、預(yù)置低速運(yùn)行（爬行），智能電動(dòng)機(jī)制動(dòng)、帶制動(dòng)的低速運(yùn)行、軟停車、準(zhǔn)確停車、節(jié)能運(yùn)行、相平衡控制和故障診斷等功能。高檔軟啟動(dòng)裝置還安裝了支持工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線的通信功能，可以方便的集成到現(xiàn)有的控制系統(tǒng)中。
此外，晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)裝置還具有實(shí)時(shí)監(jiān)控、多種安全保護(hù)以及自診斷功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓啟動(dòng)設(shè)備的諸多弊端。
工作原理：如圖6所示，晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)（或scr軟啟動(dòng)器）是采用三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管串接于交流電機(jī)的定子回路上。利用晶閘管的電子開關(guān)作用，通過微處理器控制其觸發(fā)角的變化來改變晶閘管的開通程度，由此來改變電動(dòng)機(jī)輸入電壓的大小，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)軟啟的目的。當(dāng)啟動(dòng)完成后軟啟動(dòng)器的輸出達(dá)到額定電壓，這時(shí)將通過旁路控制輸出信號(hào)控制三相旁路接觸器1km吸合，將電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)運(yùn)行。
幾種不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：
（1）如圖7所示，這種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無偶次和三次諧波電流，需要寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)。移向范圍150°。
（2）如圖8所示，這種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)無偶次和三次諧波電流，需要寬脈沖或雙窄脈沖觸發(fā)。移向范圍120°。
（3）如圖9所示，這種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同容量下，晶閘管承受電流小，承受電壓高。存在三次諧波電流損耗，需要引出六個(gè)端子。
（4）如圖10所示，這種電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用元件少，但三相不對(duì)稱，負(fù)載有奇次和偶次諧波電流，產(chǎn)生與基波轉(zhuǎn)矩相反的轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減小，效率降低。同時(shí)，當(dāng)直通的一相出現(xiàn)接地等故障時(shí)，設(shè)備無法保護(hù)分?jǐn)唷?br>
圖7 三相y結(jié)構(gòu) 圖8 三相△結(jié)構(gòu)
啟停控制方式：
（1）突跳啟動(dòng)方式（階躍啟動(dòng)），如圖11所示。
對(duì)于某些特定負(fù)載（如靜阻力矩較大的負(fù)載），啟動(dòng)時(shí)施加一個(gè)短時(shí)的大啟動(dòng)力矩，以克服靜摩擦力。這種啟動(dòng)方式比較適合啟動(dòng)靜摩擦較大的負(fù)載，如球磨機(jī)、破碎機(jī)等。
（2）斜坡啟動(dòng)方式，如圖12所示。
所謂斜坡啟動(dòng)，是指加在電機(jī)上的電壓隨設(shè)定的時(shí)間不斷加速，當(dāng)電壓達(dá)到額定電壓ue時(shí)，電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速，完成的啟動(dòng)過程。這種啟動(dòng)方式比較適合啟動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)速成正比的負(fù)載，如風(fēng)機(jī)等。
（3）限流啟動(dòng)方式，如圖13所示。
當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，通過檢測(cè)啟動(dòng)電流大小，在閉環(huán)控制作用下，在輸出電流不大于某一設(shè)定值的條件下，使電動(dòng)機(jī)逐漸加速，當(dāng)電動(dòng)機(jī)接近額定轉(zhuǎn)速時(shí)，輸出電流迅速下降至額定電流ie，完成啟動(dòng)過程。限流啟動(dòng)方式基本上可以實(shí)現(xiàn)恒力矩啟動(dòng)電機(jī)，適應(yīng)負(fù)載面寬。
（4）電流斜坡啟動(dòng)（轉(zhuǎn)矩控制）方式，如圖14所示。
用一個(gè)線性電流斜坡作為電流給定值，當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，控制被測(cè)電流跟隨輸入給定值斜坡。這種控制方式也可適應(yīng)多種負(fù)載，如水泵、皮帶運(yùn)輸機(jī)等。
（5）軟停車方式，如圖15所示。
在不希望電動(dòng)機(jī)突然停車的場(chǎng)合，可以通過軟停車方式來逐步降低電動(dòng)機(jī)端電壓，使電動(dòng)機(jī)慢慢地停下來。這種方式尤其適合水泵負(fù)載，在水泵停機(jī)過程中，能實(shí)時(shí)檢測(cè)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載電流，根據(jù)泵的負(fù)載和速度特性調(diào)節(jié)輸出電壓，以消除“水錘效應(yīng)”對(duì)輸水管道和閥門的破壞。
（6）動(dòng)力制動(dòng)，如圖16所示。
在慣性力矩大的負(fù)載或需要快速停機(jī)的場(chǎng)合，可以向電動(dòng)機(jī)輸入直流電流，以實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)。
圖13 限流啟動(dòng) 圖14 電流斜坡啟動(dòng)
圖15 軟停車 圖16 動(dòng)力制動(dòng)
綜上所述，由于晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器是采用半導(dǎo)體材料作為調(diào)壓控制器件，啟動(dòng)過程中無機(jī)械觸點(diǎn)開關(guān)，不僅可以對(duì)電機(jī)啟動(dòng)提供平滑、漸進(jìn)的啟動(dòng)過程，還具備較高的工作可靠性。還因晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)是完全由電子元器件組成，其體積和重量遠(yuǎn)小于其它方式的啟動(dòng)設(shè)備，一般情況下一臺(tái)開關(guān)柜能放多臺(tái)電機(jī)軟啟動(dòng)器，節(jié)省工程造價(jià)，且故障率較低，維修費(fèi)也低。所以，晶閘管固態(tài)軟啟動(dòng)器是目前電機(jī)啟動(dòng)設(shè)備中應(yīng)的首選的目標(biāo)。