【正文】 電壓檢測 SCR 驅(qū)動電路 計(jì)算機(jī)模糊控制系統(tǒng) 鍵盤和顯示器 U,V,W 啟動 過程 電流檢測 M 圖 22 起動器的控制框圖 晶閘管軟起動一般有以下幾種方式： 1)斜坡升壓軟起動。 值得指出的是 :盡管各種降壓起動方法各有其優(yōu)缺點(diǎn) ,但它們有一個(gè)共同的優(yōu)點(diǎn)即沒有 諧波污染。缺點(diǎn) 是體積大 ,重量大 ,且要消耗較多的有色金屬 ,故障率高 ,維修費(fèi)用高。起動 電壓為 220 V,運(yùn)行電壓為 380 V。因此對電動機(jī)直接起動有以下限制條件 :① 生產(chǎn)機(jī)械是否允許拖動電動機(jī)直接 起動 ,這是先決條件 。??隨電源頻率的降低而減小，所以起動轉(zhuǎn)矩隨電源頻的降低而增大。 ?2????R X 1????????X39。電動機(jī)如不采取任何措施而直接投入電網(wǎng)起 動時(shí)，往往不能滿足上述要求，因?yàn)樗钠饎与娏鬟^大，約為額定電流的 47 倍。第三章對分級變頻理論進(jìn)行深入的 分析 。軟起動器實(shí)際上是個(gè)調(diào)壓器，用于電機(jī)起動時(shí)，輸 出只改變電壓并沒有改變頻率。它的主要構(gòu)成是串接于電 源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路。軟起動控制器是一種新型節(jié)能設(shè)備，在歐美國家已得到大量的應(yīng)用。而且這些起動設(shè)備還有一些固有的缺 點(diǎn)，如對負(fù)載適應(yīng)能力差、起動電流不連續(xù)、維修工作量大等等。異步電動機(jī)是各類電動機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量 最大的一種。高起動轉(zhuǎn)矩 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 Largescale asynchronous motor soft start Development Abstract The three phase squirrel cage induction machine is most used in industry, agriculture, traffic area and etc because of its simple structure, stable running, convenient maintaining, and small inertia. With the development of machines in production area, the more excellent start performance is desired. Conventional start methods include direct start and reducedvoltage start can39。為獲得良好多變的起動性能，采用晶閘管做 主電路的電子式 軟起動器得到大量的運(yùn)用。在國際學(xué)術(shù)界， MATLAB 已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、 可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。 分級變頻起動 在分級變頻起動問題上，有很多問題。這樣對 于不同運(yùn)行方式 的電動機(jī)，都可采用同一控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)能保護(hù)控制功能了。 （ 2） 電壓斜坡起動 這種方式是通過設(shè)定電動機(jī)的輸入電壓的線性上升速率來完成電動機(jī)的起動過程。起動過程中 ,電流上升變化的速率可以根據(jù)電動 機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。當(dāng)電動機(jī)起動 完成后即 端電壓升至額定電壓時(shí) ,三相旁路接觸器 K 吸合 ,使電動機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行。變頻調(diào)速屬于此類。晶閘管調(diào)壓調(diào)速屬于這一類。 異步電動機(jī)起動方案的研究 m 2 ???39。電磁轉(zhuǎn)矩小的特點(diǎn)限制了電子軟起動器的應(yīng)用范圍。在相同的轉(zhuǎn)動慣量下轉(zhuǎn)矩的差額越大，機(jī)組 加速越快。 (2)中壓電動機(jī)節(jié) 電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制 ,節(jié)電產(chǎn)品的開發(fā)在技術(shù)上難度更大一些。 到目前為止 ,國內(nèi)尚無成型的中壓電動機(jī)軟起動和節(jié)電運(yùn)行的產(chǎn)品面市。轉(zhuǎn)動慣量大的機(jī)械起動就較慢，對于重復(fù)起動的生產(chǎn)機(jī)械來說，起動過程的 時(shí)間長短對勞動生產(chǎn)率的影響是很大的，因而對不同的生產(chǎn)過程，對電動機(jī)有不同的起 動時(shí)間要求。 本文介紹的分級變頻，可以使傳統(tǒng)電子軟起動器在降低定子電壓的同時(shí)降低定子電 壓的頻率，按同步轉(zhuǎn)速由低到高分級起動，減小起動過程的能量損耗，克服傳統(tǒng)電子軟 起動器電磁轉(zhuǎn)矩小的缺點(diǎn)，可以使電機(jī)在全負(fù)載的情況下平滑起動和短時(shí)運(yùn)行于低速狀 態(tài)。 U R / S Te 1 ?????? 39。在異步 電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低，是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗為代價(jià)來換取轉(zhuǎn)速 的降低。目前在交流調(diào)速系統(tǒng)中， 變頻調(diào)速應(yīng)用最多、最廣泛，可以構(gòu)成高動態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速。起動時(shí) ,晶閘 管的導(dǎo)通角從 0176。電流上升速率大 ,則起動轉(zhuǎn)矩大 ,起動時(shí)間短。 由于電壓在起動過程中是線性變化的 ,可以保證電動機(jī)平穩(wěn)起動。對 于需調(diào)速運(yùn)行和調(diào)速節(jié)能的設(shè)備，讓變頻器以 VVVF 實(shí)現(xiàn)變頻控制；對于不需要調(diào)速運(yùn) 行，且經(jīng)常處于輕載或空載運(yùn)行的設(shè)備。例如： ，在各種頻率下的 ABC 三相相角差； ，各相觸發(fā)角角度； ； 片機(jī)輸入輸出控制； 。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門， MATLAB 是進(jìn)行高效研究和 開發(fā)的首選軟件工具。 本文研究的采用分級變頻的軟起動裝置使電機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩增大，可以應(yīng)用于傳統(tǒng)軟起 動器較少涉及的重載起動的場合，拓展了其應(yīng)用范圍。t fit the request for production because they have some localization such as huge current impact, bad adaptive faculty for load, uncontinuous start current, heavy maintaining work. For good start performance, electronic formula soft starter has been used well which uses GTO as main circuit. A high torque soft starter is studied in this paper. First, discrete frequency theory is used to improve start torque so that the soft starter can be used in more areas. This paper introduces in detail the soft starter39。各國的以電為動力的機(jī)械中，約有 90％左右為異步電動機(jī)，其中小型異步電 動機(jī)約占 70％以上。隨著工業(yè)現(xiàn)場對自動化、 機(jī)械化要求的提高，此類 矛盾日益突出。 它利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)降壓起動，以后又融入了功率因素控制技術(shù)，在控制裝置的 研究上，正圍繞著提高起動力矩、實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控、完善檢測和自診斷功能以及提 高產(chǎn)品可靠性、改進(jìn)制造工藝、降低成本等方面努力。 用單片機(jī)控制觸發(fā)角的大小 ,改變電動機(jī)起動電壓的大小。變頻器具備所 有軟起動器功能，但它的價(jià)格比軟起動器貴得 多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。第四章是利用 MATLAB 對分級變頻起動過程進(jìn)行建模及仿真，驗(yàn)證理論的可行性 。 圖 21 異步電機(jī)等效電路圖 起動電流很大的原因，從物理現(xiàn)象看，起動時(shí) n=0， s=l，旋轉(zhuǎn)磁場以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子， 在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)很大的電動勢和電流，引起與它平衡的定子電流的負(fù)載分量也跟著 急劇增加，以致定子電流很大 。 1 2???2???? (21) 1R1 1 2 式表明 :(1)電源頻率和電機(jī)參數(shù)不變時(shí)，起動轉(zhuǎn)矩和電源電壓平方成正比。 異步電機(jī)的幾種起動方法 異步電機(jī)的直接起動法與降壓起動法 (1)直接起動 直接起動是最簡單的起動方式 ,起動時(shí)通過閘刀或接觸器將電動機(jī)直 接接到電網(wǎng)上。② 電動機(jī)的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的 10~15%。這種起動設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是起動設(shè)備簡單 ,起動過程中消耗能 量少 。 ③ 磁控軟起動器 :磁控軟起動器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理 ,在電動機(jī)起動過程中電壓 可由一個(gè)較低的值平滑地上升到全壓值 ,使電動機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加 ,起動特性變軟 ,并可 實(shí)現(xiàn)軟停車。 這類降壓起動設(shè)備雖然部分緩解了大容量電機(jī)在較小容量電網(wǎng)上起動時(shí)的矛盾，但是 6 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 它們只是相對減小了大電流的沖擊并未在本質(zhì)上解決問題。這種起動方式最簡單 ,不具備電流閉環(huán)控制 ,僅調(diào)整晶閘管導(dǎo)通角 , 使之與時(shí)間成一定函數(shù)關(guān)系增加。開機(jī) ,即以最短時(shí)間 ,使起動電流迅 速達(dá)到設(shè)定值 ,即為階躍起動。 軟起動裝置，已廣泛應(yīng)用在石油、化工、冶金、電力、建材等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì) 效益。雖然取得很大成績，但應(yīng)看到由 于國內(nèi)自行開發(fā)，生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對國外公司的依賴性還很嚴(yán)重。 設(shè)各級子頻率系統(tǒng)均為三相平衡系統(tǒng)，各相位之間固定相差 120 度，同時(shí)設(shè) A 相相位角 為 0 度，則對應(yīng)的 B 相子頻率有如下關(guān)系 ： ω sub 紅色數(shù)據(jù)（粗體）為最大轉(zhuǎn)矩選擇組合。每個(gè)支路反并聯(lián)兩支晶閘管。利用三相電路的對稱分量法將各種組合分別分解可得正 序、負(fù)序和零序電壓分量。因此使用軟起動器起動交流電機(jī)時(shí)，可使頻率離散的增加 :→10Hz→→ →25Hz→50Hz ，提高起動轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在全負(fù)載的情況下平滑起動，拓展軟 起動器的 使用范圍。 因三相電源是一個(gè)平衡對稱系統(tǒng)，這里只計(jì)算 A 相定子電壓。此時(shí)，電機(jī)定子 A 相電壓 Usa=Ua=Umsin(ω t)。另外，電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩亦可以保持不變。雖然轉(zhuǎn)矩不平衡，但正轉(zhuǎn)矩最大。 若每三個(gè)工頻電源周期，選擇連續(xù)導(dǎo)通兩個(gè)正半波，然后再連續(xù)導(dǎo)通兩個(gè)負(fù)半波，可形成 50/3Hz 的電源波形。由于是以半波為導(dǎo)通單位，所以三 個(gè)周期共有 6 個(gè)過零點(diǎn)，以 a 相為參考，各相過零點(diǎn)的相位是：檔距 60 度 表 33 A 相 B 相 0 120/3 180/3 300/3 ＝ 100 360/3 480/3 540/3 720/3 900/3 660/3 840/3 1020/3 C 相 120/3 60/3 240/3 420/3 600/3 780/3 ＝ 260 960/3 10 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 每相有六個(gè)起點(diǎn)選擇，每個(gè)過零點(diǎn)都可以作為起點(diǎn)，所以每相有六個(gè)選擇，三相共有 6 的 3 次方個(gè)組合，共 216 個(gè)組合。t 2π /3=nπ (33) 其中 n 為整數(shù)根據(jù)式 (31)一式 (33)可求得正序下的 r 為 r=3提出的分級變頻就是使傳統(tǒng)軟起動器輸 出電壓的頻率從一個(gè)較低的 值開始 ,分級上升 ,最后達(dá)到 50 Hz。目前的應(yīng)用范圍是 交流 380V(也可 660V)，電機(jī)功率從幾千瓦到 800kw。 4)脈沖沖擊起動。 2)斜坡恒流軟起動。另外，由于在整個(gè)電 動機(jī)起動過程中，電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載的反轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，在相同的轉(zhuǎn)動慣量下轉(zhuǎn)矩 的差額越大，機(jī)組加速越快，轉(zhuǎn)動慣量大的機(jī)械起動就較慢，對于重復(fù)起動的生產(chǎn)機(jī)械來說， 起動過程的時(shí)間長短對勞動生產(chǎn)率的影響是 很大的，因而對不同的生產(chǎn)過程，對電動機(jī)應(yīng)有 不同的起動時(shí)間要求。 ④ 對于高壓電機(jī) ,可在定子線路中串聯(lián)電抗器或水電阻實(shí)現(xiàn)降壓起動 ,待起動完成后再 將其切除。在轉(zhuǎn)換過程中 ,由于瞬變電勢和電動機(jī)剩磁產(chǎn)生的電勢往往與電源電壓有相位差 ,嚴(yán)重 時(shí)會產(chǎn)生電壓相加 ,引起過大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩 ,因此大大地限制了它的使用。對于中、大功率的電動機(jī)一般都不允許 直接起動 ,而要 求采用一定的起動設(shè)備 ,方可完成正常的起動操作。但是 ,直接起動危害很大 ,主要表現(xiàn)在 : ① 電網(wǎng)沖擊 :過大的起動電流 (空載起動電流可達(dá)額定電流的 4~7 倍 ,帶載起動時(shí)可達(dá) 8~10 倍或更大 ),會造成電網(wǎng)電壓下降 ,影響其它用電設(shè)備的正常運(yùn)行 ,還可能使欠壓保護(hù)動 作 ,造成設(shè)備的有害跳閘。 (3)對于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動機(jī)，在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入適當(dāng)附加電阻 RST，可提高起動轉(zhuǎn)矩，當(dāng) 39。對于起動電流很大，但起動轉(zhuǎn)矩卻不大，因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn) 矩 Tem??CT?mI2cos?2；起動時(shí)， s=1，轉(zhuǎn)子頻率 (轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動勢的頻率 ) f2?? f1， 4 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 轉(zhuǎn)子漏