_{高壓固態(tài)軟起動器}
高壓固態(tài)軟起動器又稱中高壓固態(tài)軟起動器（Medium、High-voltage solid-state soft starter），是一種新型的中高壓電機軟起動器，主要適用于10KV以下的中高壓交電動機，采用先進(jìn)DSP控制技術(shù)、電力電子技術(shù)及它的主要構(gòu)成是串接于電源與被控電機之間的三相反并聯(lián)閘管及其電子控制電路。運用不同的方法，控制三相反并聯(lián)閘管的導(dǎo)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(xiàn)不同的功能。

基本介紹

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高壓交流電機軟起動器具有體積小、功耗低、高可靠性、高靈敏度、無觸點、免維護、無環(huán)境污染、安裝方便等優(yōu)點。與其它傳統(tǒng)的起動方法相比較，其特有的智能控制方式，既可以方便準(zhǔn)確的設(shè)置起動轉(zhuǎn)矩、起動電流、起動時間、停機時間等參數(shù)，又可以與微機、PLC等進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制?，F(xiàn)已在機械制造、水泥生產(chǎn)、冶金、礦山、采油、化工、水處理、石化等行業(yè)泵、風(fēng)機、抽油機、空氣壓縮機、球磨機、起重機、壓縮機、破碎機、傳送機、升降機、離心機、軋鋼機等多種負(fù)載上得到廣泛應(yīng)用。 將逐步淘汰液態(tài)高壓軟起動器。國內(nèi)第一臺高壓固態(tài)軟起動裝置： 中、高壓固態(tài)軟起動器。電壓1KV~15KV,功率160KW~20000KW，
 

性能特點

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采用原裝進(jìn)口串聯(lián)用晶閘管及專業(yè)絕緣材料與現(xiàn)代電力電子控制技術(shù)相組合，專業(yè)設(shè)計制造。適合大中型電動機特性和特點得高壓固態(tài)軟起動裝置。
可靠性高：裝置的主要電路采用組件式結(jié)構(gòu)，模塊化安裝方式。具有多重過電壓吸收、保護技術(shù)。對瞬態(tài)的dv/dt、雷電沖擊電壓、操作波過電壓、暫態(tài)過渡過程進(jìn)行多層限幅鉗位。對di/dt、閥開通過程均壓、閥關(guān)斷過程的均壓都有獨特的措施和方法。
強弱電間隔離完善：系統(tǒng)強弱電間采用高抗干擾的數(shù)字式觸發(fā)器與光纖隔離或CT隔離傳輸技術(shù)配套，避免了強弱電間相互干擾，使得裝置的高壓性能與低電壓裝置一樣安全可靠。
獨特的故障檢測回報和判斷系統(tǒng)，能夠迅速將檢測結(jié)果傳遞到控制電路，聲光報警并隨時采取相應(yīng)的措施來防止故障擴大。
高壓軟起動器具有>96%高效率（可達(dá)97%）遠(yuǎn)比其它軟起動器效率高得多。
多種完善的保護功能：短路、過流、限流、過壓、欠壓、過負(fù)載、缺相、三相電流不平衡、過熱、通信故障等各種故障狀態(tài)報警及時處理保護保護軟起動器及電機。
獨特的散熱及設(shè)計使晶閘管部件得到有效冷卻。
任意可選的多種軟起動功能，包括標(biāo)準(zhǔn)軟起、恒流軟起動、雙電壓斜波起動，帶突跳功能軟起動等。
具有體積小，功耗低，高靈敏度、無觸點、安裝方便等特點。

使用條件

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環(huán)境溫度： -40℃～+50℃
空氣相對溫度不超過90%
海拔高度不超過2000m(海拔超過2000m上可根據(jù)具體工況特殊設(shè)計)
最高工作電壓不超過額定電壓的110%
電源頻率：50Hz/60Hz+2Hz

優(yōu)點介紹

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1、降低電動機的起動電流，可以避免電源中的電壓降和電壓驟降。減少配電容量，避免增容投資。
2、減少起動應(yīng)力，延長電動機及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。節(jié)省維護成本而節(jié)約很多費用。
3、平穩(wěn)的起動和軟停車避免了傳統(tǒng)起動設(shè)備的喘振問題、水錘效應(yīng)；
4、多種起動模式及寬范圍的電流、電壓設(shè)定，可適應(yīng)多種負(fù)載場合，改善工藝。
5、完善可靠保護功能，更有效的保護電動機及相關(guān)設(shè)備的安全。
6、可頻繁起、停，實現(xiàn)一托多，降低設(shè)備采購成本。

典型應(yīng)用

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水泵：利用泵控制功能，在起動和停止時，減少液流沖擊所產(chǎn)生的泵流水錘現(xiàn)象，節(jié)省了系統(tǒng)維修費用；
球磨機：利用電壓斜坡起動，減少齒輪轉(zhuǎn)矩的磨損，減少維修工作量延長使用壽命；
風(fēng)機：利用固態(tài)軟起動器取代了傳統(tǒng)起動器，減少皮帶磨損和機械沖擊；
壓縮機：利用限流，實現(xiàn)了平滑起動，降低電機溫升；
破碎機：利用堵轉(zhuǎn)保護和快速保護，避免機械故障和阻塞造成電動機過熱而燒毀；
輸送機械：利用軟起動和軟停機控制，實現(xiàn)平滑漸進(jìn)的起動過程和平滑減速的停車過程，避免了因沖擊而對物料和設(shè)備造成的損傷

工作原理

結(jié)構(gòu)

完整的軟起動器是一個標(biāo)準(zhǔn)的電機起動控制器，用來保護和控制中、高壓交流電機。完整包括：隔離開關(guān)、保險絲、主真空接觸器、控制變壓器、控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。軟起動部分僅包括：控制模塊、可控硅模塊、高壓真空旁路接觸器。
A、隔離開關(guān)：在起動器的輸入電源部分裝有一個允許電機直接帶負(fù)載起動的隔離開關(guān)。這個隔離開關(guān)具有負(fù)載短路時起動和帶負(fù)載停機的過載能力。其最大設(shè)計值是：5KV隔離開關(guān)使用2300-4160V的起動器，7.2KV用于6000-7200V起動器，而15KV用于10-14KV的軟起動器。
當(dāng)隔離開關(guān)合閘時無法把控制柜高壓部件部分的門打開。隔離開關(guān)帶有連鎖裝置，只有當(dāng)隔離開關(guān)切斷電源時才可以打開機柜的門。同樣情況當(dāng)機柜被打開時隔離開關(guān)也無法合閘。隔離開關(guān)上的機械連鎖裝置使中壓電源被有效的連鎖住，以保證操作安全。
在控制的中高壓輸入電源部分裝有一個可視窗口，不用打開機柜門就可以觀察離合開關(guān)的閘刀是處于分離或合閘狀態(tài)。當(dāng)隔離開關(guān)在分離狀態(tài)時有一個分離的刀臂通過機械裝置與地相連接（對于14KV是選項部分）。
B、電源保險絲：對于標(biāo)準(zhǔn)的控制器在每相輸入電源中裝有保險絲進(jìn)行初級的電源限流。典型的6900V以下的保險絲是ANSI標(biāo)準(zhǔn)R型，而10-15KV的控制器是采用ANSI標(biāo)準(zhǔn)E型保險絲。保險絲的選擇是根據(jù)電機的堵轉(zhuǎn)電流和所對應(yīng)的固態(tài)起動器的過載繼電器。保險絲和過載保護是設(shè)計用來防止較低和中等級的故障。這可以防止過載電流超過繼電器額定值，以對較高的超過繼電器保護范圍的故障進(jìn)行有效的保護。
熔斷器的支架上帶有保險絲指示器（連線接到絕緣的離合器控制電路），當(dāng)三相中有一相保險絲開路時會自動斷開全部三相電源。
C、SCR電源器件：在每相中是用一對相同參數(shù)的SCR反相平行的安裝在一組的。為了達(dá)到所有使用電網(wǎng)的峰值電壓要求。對SCR進(jìn)行串聯(lián)，其串聯(lián)數(shù)如①400A，電壓3300V串聯(lián)SCR對數(shù)2對， SCR總數(shù)12，②600A，電壓6000V串聯(lián)SCR對數(shù)6對， SCR總數(shù)36
D、RC吸收網(wǎng)絡(luò)：RC吸收網(wǎng)絡(luò)提供瞬間電壓保護電路，以減少dv/dt沖擊電壓。防止SCR模塊的損壞。
E、觸發(fā)電路：SCR是用一個持續(xù)的脈沖觸發(fā)電路，這個電路是采用光纖和脈沖變壓器進(jìn)行隔離。
F、主真空接觸器：主真空接觸器是用來切斷主電源和SCR回路的，其電壓比率是：5KV用于2300—4160V，7.2KV用于6000—7200V，15KV用于10—15KV的軟起動器。
應(yīng)用于順序控制下的接觸器。在正常使用條件下保證其起動次數(shù)能夠達(dá)到設(shè)計時非負(fù)載狀態(tài)下的使用壽命。主真空接觸器是設(shè)計在最大起動比率，旁路接觸器是設(shè)計在緊急起動的比率。10-15KV 600A的起動器采用真空拉出式的接觸器，其容量為15KV 600A。這個控制裝置有兩個指示燈、三個電流計時器、電流過流繼電器，并且有一個電容型器件。旁路接觸器裝置也有兩個指示燈和一個電容跳閘元件。

電子控制系統(tǒng)

固態(tài)軟起動電子控制電路分為低壓、中高壓兩部分，并隔離成兩個獨立的部分。低壓電子部分包括控制最界面和接口，CPU和主電源板是安裝在低壓控制室中。
A、CPU主控板：CPU板上裝有微處理器和通訊處理器，CPU決定各種操作功能，根據(jù)用戶的設(shè)定程序和檢測反饋信號來進(jìn)行控制，CPU主板上裝有EPROM、EEPROM和DRAM寄存器，以及模擬和數(shù)字接口。
B、主電源板：也稱為主觸發(fā)板，它包括數(shù)字輸入輸出繼電器和接口，并連接到TCB板上，它控制旁路隔離接觸器的動作順序和SCR的觸發(fā)，這個板子上產(chǎn)生全部觸發(fā)信號和接收來自光纖隔離的反饋信號，把模擬信號轉(zhuǎn)換為CPU的數(shù)字信號，這些觸發(fā)脈沖也是利用光纖對中高壓環(huán)境進(jìn)行隔離。
C、電壓、電子控制部分：中高壓主電源應(yīng)在TCB、觸發(fā)驅(qū)動器和TEMP/CT控制板工作之前斷開。
D、TCB（Terminal and Control Board）終端控制板是用戶的接線板，為了滿足UL安全標(biāo)準(zhǔn)，它位于中壓部分，但是并沒有實際和中壓部分聯(lián)結(jié)，只是和接觸器的控制線圈有連接，這個板子上包括用戶接線端子排、輸出繼電器（全部相同）輸入和控制電源接線、并且包括時間繼電器用于功率因數(shù)調(diào)整繼電器和其它外部元件。
E、觸發(fā)驅(qū)動板：位于SCR模塊組件上面，這些板子和主電源板通過光纖進(jìn)行通訊聯(lián)系，通過脈沖變壓器把觸發(fā)脈沖信號進(jìn)行放大來觸發(fā)SCR，在每個SCR模塊中每一對SCR使用一個觸發(fā)驅(qū)動電路板。
F、TEMP/CT：溫度控制板和電流互感器板子是裝在SCR模塊組件上，通過光纖把散熱器溫度和電流信號送到主電源板。

原理

高壓固態(tài)軟起動的控制核心是微處理器CPU。這個微處理控制系統(tǒng)可以對電機進(jìn)行起動和保護。CPU對SCR進(jìn)行相角觸發(fā)控制以降低加在電機上的電壓，然后通過慢慢的控制加在電機上的電壓和電流平滑的增加電機轉(zhuǎn)矩，直到電機加速到全速運行。這種起動方式可以降低電機的起動沖擊電流，減少對電網(wǎng)和電機自身的沖擊。同時也減少了對聯(lián)在電機上機械負(fù)載裝置的機械沖擊，以延長設(shè)備的使用壽命，減少故障和停機檢修時間。
A、加速模式：提供了幾種加速模式，你可以根據(jù)感應(yīng)電機的負(fù)載情況選擇最合適的起動曲線。
出廠設(shè)置為具有限流功能的電壓斜坡，也是最可靠的起動模式，可以滿足大多數(shù)應(yīng)用場合。初始轉(zhuǎn)矩設(shè)定為電機剛好能帶動負(fù)載轉(zhuǎn)動時的值，然后電壓逐漸的平滑上升，在限定的斜坡時間和電機起動電流范圍內(nèi)，使電機平滑到全速運轉(zhuǎn) 。下面三種起動狀態(tài)的分析：
a、 如果電機在軟起斜坡結(jié)束前達(dá)到全速運行，自動反震蕩電路將會自動的把全壓加到電機上而使斜坡時間不再起作用?？梢苑乐谷魏蔚睦擞侩娏骰螂姍C轉(zhuǎn)矩的脈動。這種情況通?？赡軙l(fā)生在負(fù)載沒有加在電機上而電機工作在減壓和低轉(zhuǎn)矩的電機起動過程中。
b、 如果電機在斜坡時間結(jié)束前，沒有達(dá)到全速運行，電流限流設(shè)定將會按比率的控制最大輸出轉(zhuǎn)矩,
反饋傳感器會自動的防止電機過載失速或超過加速設(shè)定時間的故障發(fā)生。
c、 限流功能對于電機從電網(wǎng)或發(fā)電機中吸取一定數(shù)量的電流提供了有效的手段和控制方式，當(dāng)電機起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到限定的起動電流值所對應(yīng)的轉(zhuǎn)矩后，就會自動的保持這個轉(zhuǎn)矩和電流運行，電流限流值不受設(shè)定斜坡時間的影響，直到電機達(dá)到全速運行為止。當(dāng)電機達(dá)到全速運行后，電機電流降到正常全速運行的電流值，SYGR中、高壓軟起動器有一個全速運行狀態(tài)輸出繼電器，從而使旁路高壓真空接觸器閉合，使電機電流經(jīng)旁路接觸器，從而防止SCR導(dǎo)通所產(chǎn)生的壓降引起的熱損耗，提高了工作效率及可靠性。SYGR是工作在全壓狀態(tài)下，正如其它起動器一樣，在電機軟起動后，電網(wǎng)電壓直接加到電機上，但是優(yōu)于其它起動方式之處在于HPMV具有全電子保護功能，它的靈敏度和對故障保護反映速度是用毫秒來計算，這是常規(guī)的電機起動和保護器無法比擬的。
B、中、高壓軟起動器的其它起動方式：
電流斜坡：使用電流閉環(huán)反饋可以進(jìn)行PID調(diào)節(jié)，使輸出轉(zhuǎn)矩線性增加到最大值。
恒流控制：起動時，電流快速增加到限定值，一直到電機全速運行。
用戶自定義曲線：用戶可以自定義一個轉(zhuǎn)矩與時間的起動曲線。當(dāng)電機起動時可以完全按照你所定義的曲線加速。
速度反饋斜坡控制：用一個來自電機或負(fù)載的速度信號作為反饋量對電機進(jìn)行閉環(huán)斜坡軟停。（選項）
減速模式：提供軟停機功能，當(dāng)停止信號發(fā)出時，同時給電機加一個逐漸減小的電壓使電機平滑停機，這和電力剎車不同，實際上軟停車會增加電機的停車時間。這個功能適用于水泵停機控制，以減小水錘現(xiàn)象和對機械結(jié)構(gòu)的損壞及沖擊。

觸發(fā)電路

可控硅觸發(fā)電路是系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的關(guān)鍵部分，觸發(fā)電路包括幾個獨特的優(yōu)點，具有抗噪聲干擾，可以工作在惡劣的工作環(huán)境和長久的使用壽命，他不受現(xiàn)場安裝時線路阻抗、短路容量、或開關(guān)的快速通斷而產(chǎn)生影響，這些特性包括：
A、自動同步的觸發(fā)脈沖以保證每相的導(dǎo)通角的觸發(fā)點相同從而不產(chǎn)生誤觸發(fā)，這特性適合那些小型工廠自備的發(fā)電機設(shè)備，MVC PLUS系列可以放心的使用于波動較大且不穩(wěn)定的電源。
B、穩(wěn)定可靠的觸發(fā)脈沖信號可以在270度的導(dǎo)通角范圍內(nèi)可靠的使可控硅導(dǎo)通并且不受噪聲信號的影響，以保證不產(chǎn)生誤觸發(fā)。
C、閉環(huán)觸發(fā)控制方式是根據(jù)輸出電流和電壓反饋進(jìn)行平滑的軟起動，以防止由于起動時相間的不平衡而引起電機過熱。
D、觸發(fā)信號用脈沖變壓器隔離特殊設(shè)計的三相120V低壓控制電源變壓器以確保檢測、觸發(fā)板和來自于輸入中壓電源的噪聲和干擾進(jìn)行隔離，使用具有高絕緣特性的28VAC電源供給脈沖觸發(fā)電路，一個獨立的控制電源變壓器經(jīng)磁隔離后用于所有的低壓電路和CPU。
E、光導(dǎo)纖維隔離用于中壓電源和全部低壓系統(tǒng)之間，在通過CT隔離的信號再通過光導(dǎo)纖維隔離以達(dá)到最大限度的隔離和確保安全

性能參數(shù)

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● 主要技術(shù)指標(biāo)
負(fù)載類型：三相異步或同步電機
工作電壓：2.3-13.8KV
功率范圍：160-6000KW
重載型115%負(fù)載連續(xù)運行，過載500% 1-10秒、850% 0.5-5秒數(shù)字微處理器控制、液晶顯示，起動過載和運行過載兩級保護，低壓控制單元與高壓部分采用光纖隔離，機械和電子安全聯(lián)鎖裝置，MCC接線排(機電控制中心接線排)。輔助繼電器：多路C型干式繼電器5A 240V AC可編程繼電器輸出，運行過程中的各種數(shù)據(jù)統(tǒng)計。
環(huán)境溫度：0-50℃
海拔高度：0-1000米
相對濕度：5-95%
● 可調(diào)節(jié)參數(shù)
電機的滿載電流可調(diào)
雙斜坡調(diào)整—兩個獨立的設(shè)定值
初始電壓：10-50%的線電壓
電流限流：100-400%電機的額定電流
加速時間：1-30秒(可延伸至90秒)
軟停時間：1-30秒(可延伸至90秒)
四種水泵控制曲線
速度閉環(huán)軟起控制
脈沖突跳起動：0.1-1.0秒(80%線電壓)
每小時起動次數(shù)鎖定：1-4次
● 通訊接口及協(xié)議
RS485-Modbus、RS485-Profibus
● 國際認(rèn)證
依據(jù)國內(nèi)CCC認(rèn)證、歐共體CE認(rèn)證

主要特色

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一、免維護 　可控硅是無觸點的電子器件，不同于其他類型的產(chǎn)品需經(jīng)常維護導(dǎo)電液體和部件等，把機械壽命變?yōu)殡娮釉褂脡勖?，連續(xù)運行數(shù)年也無需停機維護。
二、安裝使用簡單
一個完整的電機起動控制和保護系統(tǒng)，安裝時只需連接電源線和電機線即可投入運行。在加高壓運行前，允許使用低壓對整個系統(tǒng)進(jìn)行機械及電氣測試。具有自檢測，自學(xué)習(xí)和自動設(shè)置起動參數(shù)的功能。
三、備份特性
柜內(nèi)裝有可直接起動電機的真空接觸器，如果固態(tài)軟起動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，可利用真空接觸器直接起動電機，以保證生產(chǎn)的連續(xù)性。
四、保護與監(jiān)控
具有自檢程序
可控硅短路保護
電子過載保護和報警
短路保護 　過壓保護　 　欠壓保護
過載保護 　欠載保護　 缺相保護
相序保護 　過熱保護 　堵轉(zhuǎn)保護
頻率保護 　接地漏電保護 　電流不平衡保護
電機溫度保護 　功率因數(shù)監(jiān)控 　重復(fù)起動時間限制

保護功能齊全

缺相保護：為防止電源缺相而導(dǎo)致大電流燒壞電機繞組，出現(xiàn)缺相故障時，則封鎖脈沖，并跳閘，報警；
外部故障保護：控制板外部出現(xiàn)故障時，則切斷電機電源實行保護；
起動超時保護：如果電壓斜坡起、恒流起動、脈沖突跳起動時間超過了設(shè)定的“軟起時間”，則封鎖脈沖，關(guān)閉軟起動器，執(zhí)行超時保護。此后，應(yīng)重新設(shè)置初始電壓和軟起時間；
過流保護：起動時電機電流超過限幅值，則1S內(nèi)切斷電機電源實行保護；
運行電流定時限過載保護：運行過程中電機電流過載超過設(shè)定時間，則切斷電機電源實行保護；
運行電流反時限過載保護：I²t過載保護；
相序保護：當(dāng)輸入相序與輸出相序不一致時，將封鎖起動信號，給上一級開關(guān)柜跳閘信號實行保護；
起動間隔時間保護：每小時起動小于6次兩次起動時間間隔大于10分鐘，否則起動器將封鎖起動信號實行保護。

應(yīng)用場合豐富

常規(guī)起動：如船頭推進(jìn)器、壓縮機、升降機、離心泵、輸送帶，電梯等負(fù)載的起動可根據(jù)電機額定功率選型。電機起始電壓調(diào)整為40%――50%；
重負(fù)載起動：如離心機、壓碎機、混合機、磨碎機，攪拌機等的起動可按其額定功率的120%選型。電機起始電壓調(diào)整為50%――60%。

應(yīng)用案例

高壓固態(tài)軟起動器以世界先進(jìn)的技術(shù)水平、強大完美的保護功能、方便系統(tǒng)的遠(yuǎn)程總線控制以及優(yōu)質(zhì)的售后技術(shù)服務(wù)獲得了所有評審專家的青睞，也解決了此次工程的眾多難題：
1、解決了起動電流過大的難題，實現(xiàn)了用最小電流來平穩(wěn)加速起動電機，使起動電流從常規(guī)的5~7倍下降到2~3倍，從而全面減少了在輸配電方面的設(shè)備投入。同時，由于起動
電流的降低，避免了電源的電壓降和電壓驟降，保證了電網(wǎng)性能穩(wěn)定，有利于其它電力設(shè)備的正常運行。較小的起動電流避免了機械部件發(fā)熱，降低了損耗，節(jié)約了能源。
2、平緩穩(wěn)定的起動減少起動過程中的機械沖擊，保證了起動設(shè)備的正常使用，減少故障率和維修工作量。
其它型式的起動器如：液力耦合器、磁阻起動器、自耦變壓器、電抗器等，只能逐步降低電壓，起動形成的沖擊會使電動機、電源系統(tǒng)受損。高壓固態(tài)軟起動裝置通過平
滑升高輸出電壓，實現(xiàn)了無沖擊起動，為電源系統(tǒng)和電動機等部件提供保護，延長其使用壽命。
3、通過對起動6條起動曲線的合適選擇，使電動機和負(fù)載起動時處于最佳狀態(tài)，并可以滿足不同負(fù)載設(shè)備的需求。
6條起動曲線對應(yīng)了不同電機的機械特性，自動調(diào)節(jié)電機的最大轉(zhuǎn)矩，以獲得平衡的加速曲線，減少起動過程中的電氣和機械沖擊。
4、通過6條停止曲線，可滿足不同水泵的機械特性，對于高揚程水泵具有最終轉(zhuǎn)矩可調(diào)功能，可有效防止各種工況下水泵停機而產(chǎn)生的水錘效應(yīng)。
5、通過遠(yuǎn)程總線控制系統(tǒng)方便地整合到自動化控制系統(tǒng)中，第一時間將設(shè)備運行狀態(tài)反應(yīng)出來。當(dāng)電動機在輕載或空載時，可實現(xiàn)自動降低電壓，提高功率因數(shù)，減少銅損和
鐵損，節(jié)省了運行經(jīng)費。
6、完善的通信接口可全面監(jiān)控軟起動裝置的軟起、軟停、運行的全過程。
另外，和其它型式起動機相比，高壓固態(tài)軟起動裝置具有體積小、重量輕、功能全面、性能穩(wěn)定、操作直觀、易于維護的特點。