【正文】 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 籠式異步電動機是工業(yè)企業(yè)應用最廣泛的用電設備。對于容量較大的電動機，如果采用直接啟動，則啟動時沖擊電流很大，將會對電網(wǎng)及其他負載造成干擾甚至危害電網(wǎng)的安全運行。因此，對大容量的籠式異步電動機，不能采用直接啟動方式。以往采用降壓啟動方式，減少啟動電流，早期的啟動方式有：串聯(lián)電抗或電阻，星 ——三角轉換，串聯(lián)自耦變壓器等。 作為異步電動機的啟動設備 ——軟啟動器，利用晶閘管交流調(diào)壓技術制作，從 20世紀 70年代開始推廣應用，同時 , 由單片機作為控制電路的軟啟動器還可以將軟啟動、 軟制動、 輕載節(jié)能技術和 缺相、 過載、 短路、 漏電等保護措施融于一體 ,因而具有廣闊的應用前景。 對電機軟啟動技術的要求 異步電動機在直接啟動過程中 , 自電源流入定子繞組的電流可達其額定電流的 7 倍以上 , 這種大的沖擊電流容易造成電網(wǎng)電壓顯著下降 , 這不僅使電動機起動轉矩減小 (起動轉矩與電源電壓的平方成正比 )而啟動困難 , 還會影響接在同一電網(wǎng)的其它用電設備 , 如使附近照明燈變暗 , 附近正在工作的其他異步電動機的轉矩減少 , 轉速下降等 , 尤其是大容量電動機 , 由于其起動電流較大 , 起動時間較長 , 對同一電網(wǎng)的其它用電設備影響 更大。 傳統(tǒng)的電機軟啟動技術主要是為了緩解或消除由于電機啟動力矩過大對電氣系統(tǒng)、機械設備和工藝系統(tǒng)所造成的影響和損害，使其能夠安全穩(wěn)定運行。 隨著工業(yè)科學技術的發(fā)展和社會需求的增加，人們對轉動設備的啟動和運行以及到停止全程的平穩(wěn)性、機械穩(wěn)定性、工藝上的精密性要求更高，同時對設備的節(jié)能和操作控制上的現(xiàn)代化水平要求的更高，人們希望電機的啟動和停止要柔軟，運行安全、經(jīng)濟、可靠，適應性強、配置靈活，實現(xiàn)電機驅動的精密控制、精密調(diào)整目前的電機軟啟動器、變頻器、串級調(diào)速等技術，從根本上改變了傳統(tǒng)的單一的降壓或限流的電 氣接線方式和控制原理，實現(xiàn)了對電機啟動到停止的全過程的電壓、電流、相位和頻率的控制和調(diào)整。 使啟動過程中的電機得到有效控制，特別是，變頻調(diào)速和串級調(diào)速實現(xiàn)了對電機運行速度根據(jù)負荷要求進行調(diào)整，實現(xiàn)了人們河北師范大學職技學院學士學位論文 2 對電機軟啟動的各項要求。 軟起動在交流電機起動中的應用 現(xiàn)代社會中，電動機的應用遍及各個行業(yè)，并起著十分重要的作用，為了更好地使用和發(fā)揮其作用，對電動機的啟動開發(fā)了電子軟啟動器，大大提高了其使用的安全性，減少了故障率，提高了效率。 隨著電力電子技術及微電子技術的快速發(fā)展，國內(nèi)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(tǒng)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(jīng)濟條件允許的情況下盡量使用軟啟動器，而且一般情況下應采用一臺軟啟動器拖動一臺電機的控制方案，這樣軟啟動器不僅作為軟啟動器件，還可以作為一個完善的電動機綜合保護器使用。對負載等級要求一般的使用場合，也可采用一臺軟啟動器循環(huán)拖動多臺電機負載的方案。 短期展望，電機起動將仍然以各種形式的降壓（限流）軟起動為它的主要形式。從理論上說，性 能價格比高的產(chǎn)品將占有更大的市場份額。但是，在各種應用場合，人們對于各種性能的側重面不同，使各類起動產(chǎn)品 （包括傳統(tǒng)的星三角起動）都可能會贏得自己的市場。長期展望，隨著軟啟動價格的逐漸下降，可靠性的進一步提高，未來將成為主流產(chǎn)品的軟起動裝置。 第 1 章 緒論 3 第 2 章 交流電機起動 本章介紹異步電動機的幾種啟動方式，分析傳統(tǒng)啟動的優(yōu)缺點，同時與晶閘管軟啟動器進行比較，最后簡介軟啟動的應用。 異步電動機的起動轉矩分析 根據(jù)電機學原理，啟動時， S =1， 因此啟動電流和啟動轉矩分別為 由式 (11) 、 式 (12)可知，在轉速或轉差率一定時，動轉矩與定子兩端電壓平方成正比，啟動電流與定子兩端電壓成正比。同時在電動機啟動時 ，由于定子、 轉子電流比額定電流大很多 ，使得漏磁路中的鐵磁部分發(fā)生飽和， Xσ 1和 Xσ 2變小，啟動轉矩 Tst與啟動電流 Ist變大。因此電機啟動時 ，如果將電壓直接加到定子兩端 ，將產(chǎn)生極大的沖擊轉矩和沖擊電流 ，對設備很不利。所以采取降低定子兩端電壓的方法 ，此時啟動電流按比例減小 ，啟動轉矩按平方減小。軟啟動器就是根據(jù)該原理進行設 計的，采用的是晶閘管交流調(diào)壓電路 ，降低加在定子兩端239。 21239。21 11 )()( XXRR UZUI kst ?? ?????])39。()[(2 3 221239。21139。21 XXRRf RUT rst ???? ???? 式 (11) 式 (12) 河北師范大學職技學院學士學位論文 4 的電壓，從而減小啟動電流。然后逐漸升高電壓值，使異步電動機平穩(wěn)啟動。 電動機的直接啟動 通常電動機的啟動方式有兩種：一種是在額定電壓下的直接啟動方式，又被叫做硬啟動，另一種是調(diào)整電機的啟動電壓或電流的啟動方式，也被稱為軟啟動。在實際應用中多數(shù)電氣設備是采用直接啟動，這種方式系統(tǒng)接線簡單，操作和維護方便，啟動速度快，是一種最簡單，最常用的啟動方式。 但是直接啟動存在一定的危害和局限性如： (1) 直接啟動的電機的啟動電流很大對電網(wǎng)沖擊 大。 一般電機空載啟動電流可達額定電流的 4～ 7倍，帶載啟動時可達 8～10倍或更大，并由此會造成電網(wǎng)電流瞬間增加，導致電壓下降，對其他運行中電設備造成影響，還可能使低電壓保護動作，影響相關設備的安全運行，使電機本身及系統(tǒng)的繼電保護的整定和配合增加難度，降低了保護的靈敏度。 (2) 直接啟動的電機由于過大的啟動電流會使電機繞組發(fā)熱，導致絕緣老化加速，影響電機壽命，同時機械沖擊過大往往會造成電動機轉子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導致?lián)舸龣C，轉軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等。 (3) 直接啟動的電機在啟動時，其機械系統(tǒng)容易由于電氣系統(tǒng)的突變而對機械系統(tǒng)造成沖擊，如：風機、水泵等受電機啟動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。 根據(jù)以上這些情況為了保證安全和可靠性、經(jīng)濟性、在對電動機直接起方式的選擇上制定了一些限制條件。 一是根據(jù)生產(chǎn)機械特性和工藝要求，確定是否允許拖動電動機直接啟動；二是，根據(jù)電動機的容量與供電系統(tǒng)的變壓器容量的比值來確定，要求電機容量要小于變壓器容量的 10%～ 15%；三是，要求電機啟動過程中的電網(wǎng)電壓降不大 于額定電壓的 15%。 對于中、大功率的電動機一般都不允許直接啟動，而要求采用一定