交流電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)器的設(shè)計(jì)學(xué)士學(xué)位論文-wenkub
2023-07-02 14:12:23 本頁面
【正文】 磁控軟啟動(dòng)器：磁控軟啟動(dòng)器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過程中 電壓可由一個(gè)較低的值平滑地上升到全壓，使電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加，啟動(dòng)特性變軟，并可實(shí)現(xiàn)軟停車。 這種啟動(dòng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)設(shè)備簡單，啟動(dòng)過程中消耗能量少。 對于重載啟動(dòng)，帶有大的峰值負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械，就不能用這種方式啟動(dòng)。 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(dòng)機(jī)直接起方式的選擇上制定了一些限制條件。 但是直接啟動(dòng)存在一定的危害和局限性如： (1) 直接啟動(dòng)的電機(jī)的啟動(dòng)電流很大對電網(wǎng)沖擊 大。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(dòng)電流。 21239。同時(shí)在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí) ，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(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst與啟動(dòng)電流 Ist變大。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(dòng)產(chǎn)品 （包括傳統(tǒng)的星三角起動(dòng)）都可能會(huì)贏得自己的市場。由于直接啟動(dòng)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(dòng)方式仍存在較大的啟動(dòng)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(dòng)器，而且一般情況下應(yīng)采用一臺(tái)軟啟動(dòng)器拖動(dòng)一臺(tái)電機(jī)的控制方案，這樣軟啟動(dòng)器不僅作為軟啟動(dòng)器件，還可以作為一個(gè)完善的電動(dòng)機(jī)綜合保護(hù)器使用。 隨著工業(yè)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)需求的增加，人們對轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的啟動(dòng)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(shí)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(dòng)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(shí)現(xiàn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的精密控制、精密調(diào)整目前的電機(jī)軟啟動(dòng)器、變頻器、串級(jí)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(shí)現(xiàn)了對電機(jī)啟動(dòng)到停止的全過程的電壓、電流、相位和頻率的控制和調(diào)整。以往采用降壓啟動(dòng)方式，減少啟動(dòng)電流，早期的啟動(dòng)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。第 1 章 緒論 1 第 1 章 緒論 籠式異步電動(dòng)機(jī)是工業(yè)企業(yè)應(yīng)用最廣泛的用電設(shè)備。 作為異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)設(shè)備 ——軟啟動(dòng)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(shí) , 由單片機(jī)作為控制電路的軟啟動(dòng)器還可以將軟啟動(dòng)、 軟制動(dòng)、 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。 使啟動(dòng)過程中的電機(jī)得到有效控制，特別是，變頻調(diào)速和串級(jí)調(diào)速實(shí)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(shí)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(dòng)的各項(xiàng)要求。對負(fù)載等級(jí)要求一般的使用場合，也可采用一臺(tái)軟啟動(dòng)器循環(huán)拖動(dòng)多臺(tái)電機(jī)負(fù)載的方案。長期展望，隨著軟啟動(dòng)價(jià)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(dòng)裝置。因此電機(jī)啟動(dòng)時(shí) ，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。21 11 )()( XXRR UZUI kst ?? ?????])39。然后逐漸升高電壓值，使異步電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)啟動(dòng)。 一般電機(jī)空載啟動(dòng)電流可達(dá)額定電流的 4～ 7倍，帶載啟動(dòng)時(shí)可達(dá) 8～10倍或更大，并由此會(huì)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(dòng)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。 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(dòng)電動(dòng)機(jī)直接啟動(dòng)；二是，根據(jù)電動(dòng)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(dòng)過程中的電網(wǎng)電壓降不大 于額定電壓的 15%。 傳統(tǒng)的降壓啟動(dòng)有以下幾種方法 ： (1) 星形 /三角形轉(zhuǎn)換器：這種方法適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用 △ 接法的電動(dòng)機(jī)。 (2) 自耦變壓器降壓啟動(dòng)：自耦變壓器高壓邊接電網(wǎng)，低壓邊接電動(dòng)機(jī)，一般有幾個(gè)分接頭，可選擇不同的電壓比，相對于不同啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載，在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后再將其切除。 但其起控電壓在 200V左右，用戶不可調(diào)整，會(huì)有較大的電流沖擊，且體積較大。 但頻敏變阻器成本高。 但基于液阻限流，液阻箱容積大，且一次軟啟動(dòng)后電解液河北師范大學(xué)職技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 通常會(huì)有 10℃ ～ 30℃ 的溫升，使軟啟動(dòng)的重復(fù)性差；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；液阻軟啟動(dòng)裝置液箱中的水，需要定期補(bǔ)充。 晶閘管軟啟動(dòng)器的性能 (1)晶閘管 軟啟動(dòng)裝置采用電力電子集成電路，由 PLC或單片機(jī)數(shù)字控制的調(diào)壓 (電流 )節(jié)能的電機(jī)軟啟動(dòng)設(shè)備。它是接在三相交流電源與三相交流電動(dòng)機(jī)之間的電力電子裝置。 電抗器、液阻、晶閘管、磁控的性能比較表格 電抗器 液阻 晶閘管 磁控 軟啟動(dòng)的基本性能 一級(jí)降壓啟動(dòng)，無法實(shí)現(xiàn)恒流 軟 啟動(dòng)，對負(fù)載個(gè)性適應(yīng)性差，易損壞。 是否易于實(shí)現(xiàn)軟停止 不能 難 易 較易 河北師范大學(xué)職技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 軟啟動(dòng)器的運(yùn)行方式及選型 (1)在線運(yùn)行軟啟動(dòng)。 (2)旁路運(yùn)行軟啟動(dòng)器。 應(yīng)用中大多數(shù)采用了旁路運(yùn)行方形，即便選用了在線運(yùn)行方式的軟起器，有許多還是加載一套旁路運(yùn)行接觸器，回避了晶閘管在線運(yùn)行的缺點(diǎn)。 它的優(yōu)點(diǎn)是具備上述兩種類型的所有優(yōu)點(diǎn)同時(shí)回避它們各自的缺點(diǎn)。 頻繁場合要按電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電流選取，因此軟啟動(dòng)器一般選取管子的電流是電動(dòng)機(jī)的 2~ 倍。工作時(shí)容易過載的設(shè)備，要使電動(dòng)機(jī)的額定電流值靠近熱元件整定電流范圍的下限。 (1)電阻性負(fù)載的情形 單項(xiàng)交流反并聯(lián)電路如圖 2示。不斷重復(fù)上述過程，在負(fù)載 R上就得到正負(fù)對稱的交流電壓，如圖 3示。 軟啟動(dòng)器的主電路 圖 4以晶閘管組成的軟啟動(dòng)器的主電路圖。 同步電壓采集 觸發(fā)相角控制 三相電源 SCRS 啟動(dòng)控制 保護(hù)控制 信號(hào)采集 M ~ ~ 圖 5 軟啟動(dòng)器的系統(tǒng)框圖 VT1 VT4 VT3 VT6 VT5 VT2 M ~ A B C 圖 4 晶閘管組成的軟啟動(dòng) 第 3 章 三相交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng) 13 以斜坡電壓起動(dòng)方式為例設(shè)計(jì)起動(dòng)控制流程圖，采用開環(huán)控制電機(jī)上電瞬間，系統(tǒng)發(fā)出觸發(fā)脈沖給晶閘管，使得輸出電壓很快上升到設(shè)定的初始電壓。 圖 7斜坡電壓控制 圖 7中， 啟動(dòng)電壓先以設(shè)定的速率增加， 然后再轉(zhuǎn)為額定電壓。圖 8示
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