【正文】 將 U1= 220V， f1= 50Hz 代入求得 常數(shù)為 U1 f ??Eg f ??220V 50Hz ???4. / 4V Hz (312) 1 1 利用上式求出的常數(shù)，可計算出分級變頻起動時，各級頻率所對應(yīng)的定子相 電壓，考慮定子壓降補(bǔ)償后結(jié)果如下所示 : 表 35 各級頻率所對應(yīng)的定子相電壓 電壓 U1（ V） 110 75 60 50 35 頻率 f2(HZ) 25 10 依據(jù)表 的數(shù)據(jù)，要確定與之對應(yīng)的觸發(fā)角的大小。 四種方法將 A 相電源轉(zhuǎn)換為 25Hz 后的相位分別是 :0o， 90o， 180o， 270o；四種方法將 B 相轉(zhuǎn) 換成 25Hz 后的相位分別為 :600， 1500 ， 2400， 3300。因為正序可產(chǎn)生較大的正轉(zhuǎn)矩，所以對 25Hz 子頻率系統(tǒng)來說，需要打破平衡， 改變相位角，使之不平衡。 我國自行開發(fā)的軟起動產(chǎn)品大體只相當(dāng)于國際 80 年代水平。電流上升速率大 ,則起動轉(zhuǎn)矩大 ,起動時間短。但頻敏變阻器成本高 ,而水電阻損耗又大。傳統(tǒng)的降壓起動有以下幾種方法 : ① 星形 /三角形轉(zhuǎn)換器 :這種方法適用于正常運行時定子繞組采用 △ 接法的電動機(jī)。 R2??Rst)等于電機(jī)的總漏抗 ( X1?? ??X2?? )時，起動轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大 值，等于最大電磁轉(zhuǎn)矩。為了使電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動起來，并很快達(dá)到額定轉(zhuǎn) 速正常工作，要求電動機(jī)且有足夠大的起動轉(zhuǎn)矩且起動電流不能太大，以免電網(wǎng) 產(chǎn)生過大的 電壓降落而直接影響接在電網(wǎng)上的其他電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運行。 傳統(tǒng)的軟起動器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。 過去的起動裝置大多采用接觸器，屬于有觸點系統(tǒng)，容易磨損引發(fā)故障，起動特性不 好。 high start torque 引言 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 1 緒論 異步電動機(jī) ,是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩 ,從而實現(xiàn) 機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流 電機(jī)。隨著各領(lǐng)域生產(chǎn)機(jī)械的不斷更新和發(fā)展， 對電動機(jī)的起動性能要求越來越高。 因為交 交變頻器采用晶閘管自然換流方式，結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高；而且交 交變頻器能 夠直接 進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，效率較高。上述三種電動機(jī)限電流軟起動曲線如圖 2 所示。目前，這種調(diào)速方式正在逐漸被淘汰。因此按轉(zhuǎn)差功率處理方式的不同可以把現(xiàn)代異步電動機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分 為三類。 電子軟起動器采用使定子電壓逐漸增大至額定電壓的方法，使交流異步電機(jī)平滑起 動，減少交流異步電機(jī)的起動電流，降低起動時對電網(wǎng)的沖擊。國 家希望依此來規(guī)范三相異步電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)運行 ,國標(biāo)的發(fā)布對低壓電動機(jī)的經(jīng)濟(jì)運行起 了很大的促進(jìn)作用 ,但對中壓電動機(jī)則收效甚微。為了達(dá)到無觸點控制，獲 得靈活多變的良好的起動特性，在 80 年代初期鼠籠型 異步電動機(jī)電子軟起動器誕生。 ?2 1 R1?CR2/ S ??X1???CX2??從式中可看出，在電動機(jī)的參數(shù)已知和轉(zhuǎn)差率 s 不變時，感應(yīng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和所 加的電源電壓的平方成正比，電壓越大，電磁轉(zhuǎn)矩就大。 繞線式異步電動機(jī)的串級調(diào)速和雙饋調(diào)速系統(tǒng) 繞線式異步電動機(jī)在工業(yè)中應(yīng)用較多，它的傳統(tǒng)調(diào)速方法是在轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào) 速。 ② 階躍起動 :這種方式是電動機(jī)開機(jī)時即起動 ,在最短時間內(nèi)使 起動電流迅速達(dá)到設(shè)定值 ,通過調(diào)節(jié)起動電流設(shè)定值 ,可以達(dá)到快速 起動效果。實現(xiàn)一機(jī)多用。 3. 課題研究進(jìn)展計劃 5 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 第一階段： 2 月 9 日－ 2 月 22 日，收集和整理相關(guān)文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)，選擇好待翻譯的文 獻(xiàn)，完成開題報告。 soft starter。在整個電動機(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)加速運轉(zhuǎn)。當(dāng) 起動完成后 ,由程序控制將接觸器閉合 ,短接所有晶閘管 ,使電機(jī)直接投網(wǎng)運行 ,以避免在元 件上的持續(xù)損耗 ,同時也避免了相控元件引起的電流波形畸變及功率因數(shù)低等問題。 3 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 2 異步電機(jī)軟起動器基本原理分析 異步電機(jī)的起動性能分 析 鼠籠式異步電機(jī)雖然有構(gòu)造簡單、價格低廉、維護(hù)方便、效率與功率因素等指標(biāo)較高等 優(yōu)點，但也存在起動特性較差的缺點。 (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。 ④ 對于高壓電機(jī) ,可在定子線路中串聯(lián)電抗器或水電阻實現(xiàn)降壓起動 ,待起動完成后再 將其切除。 2)斜坡恒流軟起動。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。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 若每三個工頻電源周期，選擇連續(xù)導(dǎo)通兩個正半波，然后再連續(xù)導(dǎo)通兩個負(fù)半波，可形成 50/3Hz 的電源波形。另外，電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩亦可以保持不變。 因三相電源是一個平衡對稱系統(tǒng)，這里只計算 A 相定子電壓。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。 紅色數(shù)據(jù)（粗體）為最大轉(zhuǎn)矩選擇組合。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。開機(jī) ,即以最短時間 ,使起動電流迅 速達(dá)到設(shè)定值 ,即為階躍起動。 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。這種起動設(shè)備的優(yōu)點是起動設(shè)備簡單 ,起動過程中消耗能 量少 。 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 ,起動時通過閘刀或接觸器將電動機(jī)直 接接到電網(wǎng)上。 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 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 。變頻器具備所 有軟起動器功能，但它的價格比軟起動器貴得 多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。 它利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)實現(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、實現(xiàn)計算機(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。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。 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。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； 。 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。起動時 ,晶閘 管的導(dǎo)通角從 0176。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來換取轉(zhuǎn)速 的降低。 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，可以使電機(jī)在全負(fù)載的情況下平滑起動和短時運行于低速狀 態(tài)。 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)電運行的產(chǎn)品面市。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。 異步電動機(jī)起動方案的研究 m 2 ???39。變頻調(diào)速屬于此類。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。這樣對 于不同運行方式 的電動機(jī)，都可采用同一控制設(shè)備來實現(xiàn)綜合節(jié)能保護(hù)控制功能了。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)計算標(biāo)準(zhǔn)軟件。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。而且這些起動設(shè)備還有一些固有的缺 點，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。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。第三章對分級變頻理論進(jìn)行深入的 分析 。 ?2????R X 1????????X39。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 。缺點 是體積大 ,重量大 ,且要消耗較多的有色金屬 ,故障率高 ,維修費用高。 旁路接觸器（正常運行） R,S,T 三相交流電源 380V/660V 電壓檢測 SCR 驅(qū)動電路 計算機(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。 ④ 攪拌機(jī)攪拌高粘性物質(zhì)時，如果突然起動，容易使攪拌機(jī)的攪臂和 傳送機(jī)構(gòu)過負(fù)荷。 分頻方法 由電網(wǎng)提供的 50Hz 的工頻電源，可產(chǎn)生各級子頻率系統(tǒng)，工頻的 ω 與子頻率系統(tǒng) 的 ω sub 的關(guān)系如下 : ω =ω sub ?r (31) 其中 r 為整數(shù)。 圖 31 分級變頻軟起動主電路結(jié)構(gòu)圖 它和三相晶閘管降壓軟起動器主電路相同 。 12 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 圖 33 50/3 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 同樣，可確定 、 10Hz 、 等頻率的觸發(fā)順序，輸出對應(yīng)頻率三相交流電 壓。 2 類工作狀態(tài)時，有 一相的兩只晶閘管都不導(dǎo)通，另外兩相各導(dǎo)通一只晶閘管，所以電流只能在導(dǎo)通的兩相之間 構(gòu)成回路，電流流過兩相負(fù)載電阻。因此，按照圖 33 所示順序觸發(fā)晶閘管， 電子軟起動器就可以輸出正轉(zhuǎn)矩最大的 25Hz 三相交流電壓。 4 分頻 ：用 50Hz 的連續(xù)四個周期波形分頻為 。