【正文】 第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 籠式異步電動機(jī)是工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最廣泛的用電設(shè)備。對于容量較大的電動機(jī)，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(fù)載造成干擾甚至危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行。因此，對大容量的籠式異步電動機(jī)，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(zhuǎn)換，串聯(lián)自耦變壓器等。 作為異步電動機(jī)的啟動設(shè)備 ——軟啟動器，利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)制作，從 20世紀(jì) 70年代開始推廣應(yīng)用，同時 , 由單片機(jī)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(shù)和 缺相、 過載、 短路、 漏電等保護(hù)措施融于一體 ,因而具有廣闊的應(yīng)用前景。 對電機(jī)軟啟動技術(shù)的要求 異步電動機(jī)在直接啟動過程中 , 自電源流入定子繞組的電流可達(dá)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(jī)起動轉(zhuǎn)矩減小 (起動轉(zhuǎn)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(shè)備 , 如使附近照明燈變暗 , 附近正在工作的其他異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩減少 , 轉(zhuǎn)速下降等 , 尤其是大容量電動機(jī) , 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(shè)備影響 更大。 傳統(tǒng)的電機(jī)軟啟動技術(shù)主要是為了緩解或消除由于電機(jī)啟動力矩過大對電氣系統(tǒng)、機(jī)械設(shè)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(yùn)行。 隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會需求的增加，人們對轉(zhuǎn)動設(shè)備的啟動和運(yùn)行以及到停止全程的平穩(wěn)性、機(jī)械穩(wěn)定性、工藝上的精密性要求更高，同時對設(shè)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(jī)的啟動和停止要柔軟，運(yùn)行安全、經(jīng)濟(jì)、可靠，適應(yīng)性強(qiáng)、配置靈活，實現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動的精密控制、精密調(diào)整目前的電機(jī)軟啟動器、變頻器、串級調(diào)速等技術(shù)，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(jī)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(jī)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(jī)運(yùn)行速度根據(jù)負(fù)荷要求進(jìn)行調(diào)整，實現(xiàn)了人們河北師范大學(xué)職技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 對電機(jī)軟啟動的各項要求。 軟起動在交流電機(jī)起動中的應(yīng)用 現(xiàn)代社會中，電動機(jī)的應(yīng)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(jī)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(shù)及微電子技術(shù)的快速發(fā)展，國內(nèi)交流電機(jī)軟啟動器的應(yīng)用已非常廣泛。由于直接啟動過大的沖擊電流和突跳轉(zhuǎn)矩易造成電機(jī)、電氣及機(jī)械設(shè)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(jī)，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下盡量使用軟啟動器，而且一般情況下應(yīng)采用一臺軟啟動器拖動一臺電機(jī)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(jī)綜合保護(hù)器使用。對負(fù)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(jī)負(fù)載的方案。 短期展望，電機(jī)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(yīng)用場合，人們對于各種性能的側(cè)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(jìn)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(jī)起動 本章介紹異步電動機(jī)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(jìn)行比較，最后簡介軟啟動的應(yīng)用。 異步電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩分析 根據(jù)電機(jī)學(xué)原理，啟動時， S =1， 因此啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩分別為 由式 (11) 、 式 (12)可知，在轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)差率一定時，動轉(zhuǎn)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(jī)啟動時 ，由于定子、 轉(zhuǎn)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(zhuǎn)矩 Tst與啟動電流 Ist變大。因此電機(jī)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(zhuǎn)矩和沖擊電流 ，對設(shè)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(zhuǎn)矩按平方減小。軟啟動器就是根據(jù)該原理進(jìn)行設(shè) 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(xué)職技學(xué)院學(xué)士學(xué)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(jī)平穩(wěn)啟動。 電動機(jī)的直接啟動 通常電動機(jī)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(jī)的啟動電壓或電流的啟動方式，也被稱為軟啟動。在實際應(yīng)用中多數(shù)電氣設(shè)備是采用直接啟動，這種方式系統(tǒng)接線簡單，操作和維護(hù)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(jī)的啟動電流很大對電網(wǎng)沖擊 大。 一般電機(jī)空載啟動電流可達(dá)額定電流的 4～ 7倍，帶載啟動時可達(dá) 8～10倍或更大，并由此會造成電網(wǎng)電流瞬間增加，導(dǎo)致電壓下降，對其他運(yùn)行中電設(shè)備造成影響，還可能使低電壓保護(hù)動作，影響相關(guān)設(shè)備的安全運(yùn)行，使電機(jī)本身及系統(tǒng)的繼電保護(hù)的整定和配合增加難度，降低了保護(hù)的靈敏度。 (2) 直接啟動的電機(jī)由于過大的啟動電流會使電機(jī)繞組發(fā)熱，導(dǎo)致絕緣老化加速，影響電機(jī)壽命，同時機(jī)械沖擊過大往往會造成電動機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導(dǎo)致?lián)舸龣C(jī)，轉(zhuǎn)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(jī)在啟動時，其機(jī)械系統(tǒng)容易由于電氣系統(tǒng)的突變而對機(jī)械系統(tǒng)造成沖擊，如：風(fēng)機(jī)、水泵等受電機(jī)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(jì)性、在對電動機(jī)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(jī)械特性和工藝要求，確定是否允許拖動電動機(jī)直接啟動；二是，根據(jù)電動機(jī)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(jī)容量要小于變壓器容量的 10%～ 15%；三是，要求電機(jī)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(jī)一般都不允許直接啟動，而要求采用一定