【文章內(nèi)容簡介】 接起動時，一般起動電流為其額定電流值的4～7倍，起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1—2倍。在一般情況下，直接起動時起動電流引起的電壓降落，對經(jīng)常起動的電動機只要不超過，對不經(jīng)常起動的只要不超過，就允許采用直接起動方法，而不致影響接在同一電網(wǎng)上的其他異步電動機的正常工作。如果電網(wǎng)容量不夠大而不能直接起動時，可以采用降低電壓的辦法即降壓起動。當(dāng)然，電壓降低后，起動轉(zhuǎn)矩也隨之降低了，因此降壓起動方法只適用于對起動轉(zhuǎn)矩要求不高的場合(如驅(qū)動風(fēng)機、離心泵等)。如果既要求起動電流小、同時又要求起動轉(zhuǎn)矩大，那么就需要采用起動性能好的異步電動機，如深榴式、雙鼠籠式異步電動機，或繞線式異步電動機。目前礦山長距離帶式輸送機的起動主要采用以下3種技術(shù)（1） 差動輪系液粘調(diào)技術(shù)。差動輪系液粘調(diào)速裝置主要由行星齒輪減速器與可控液粘離合器組成，其主要工作原理通過調(diào)節(jié)離合器中的油壓利用摩擦片間所形成的油膜的動力粘性來傳遞動力，并控制減速器輸出軸的轉(zhuǎn)速，達到輸送機的軟起動。該裝置起動時調(diào)速精度高，可以變速運行，缺點是其成本和維護費用高。（2） 變頻調(diào)速裝置，變頻調(diào)速裝置主要由功率器件－IGBT絕緣柵極可控晶體管、控制器與電抗器組成。其工作原理:通過控制器來調(diào)節(jié)功率器件中的柵極，使進入功率器件的交流電源頻率發(fā)生變化，根據(jù)公式，改變頻率則改變電動機轉(zhuǎn)速，可使電機按一定設(shè)定的速度起動實現(xiàn)電機的軟起動，該裝置起動時調(diào)速精度高，可以變速運行。調(diào)速范圍大，缺點是控制裝置成本高，控制系統(tǒng)變得復(fù)雜，使用維護費用也高。（3） 液力調(diào)速裝置。液力調(diào)速裝置主要由液力耦合器、電動執(zhí)行器，稀油潤滑裝置與油箱等組成。其工作原理是利用傳動介質(zhì)來傳遞動力。通過調(diào)節(jié)耦合器工作腔內(nèi)充液量的多少，來控制耦合器輸出軸的速度，達到輸送機的軟起動。該裝置起動時的調(diào)速精度高，也可變速運行，運行可靠，結(jié)構(gòu)簡單，操作維護方便，價格低廉，缺點調(diào)速范圍小。 電機起動特性分析電力拖動系統(tǒng)一般是由電動機，生產(chǎn)機械、傳動機構(gòu)、工作機構(gòu)和電源組成，如圖所示，在電力拖動系統(tǒng)中，電動機將取自電網(wǎng)的電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，帶動生產(chǎn)機械按照預(yù)期的運行規(guī)律實現(xiàn)生產(chǎn)工藝過程。雖然生產(chǎn)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和負載特性各部相同，但是從理論分析的角度均可以把它們抽象為單一轉(zhuǎn)軸的動力學(xué)系統(tǒng)。該系統(tǒng)只具有一個負載轉(zhuǎn)矩和一個轉(zhuǎn)動慣量。這樣便于研究圖2－5 電力拖動系統(tǒng)一般組成作用于電力拖動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩有電動機的軸轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩,設(shè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動慣量為，角速度為，則角動量為,根據(jù)動力學(xué)規(guī)律，可得到系統(tǒng)運動方程式的一般形式： (2－1)一般為常量，則 (22)拖動系統(tǒng)在起動過程中，描述系統(tǒng)狀態(tài)的運動方程為： (2－3) 帶式輸送機的起動參數(shù)選擇對于帶式輸送機起動參數(shù)的要求，判斷某種軟起動起動是否滿足要求的主要依據(jù)是該軟起動系統(tǒng)能否保證輸送機的張力（決定了輸送帶和各機械部件的設(shè)計強度）和起動性能在給定的安全度內(nèi)。在起動時，最大張力不大于輸送帶許用動張力，對鋼繩芯膠帶D2N22101標(biāo)準規(guī)定動安全系數(shù)起動中，又為了保證輸送機平穩(wěn)，避免發(fā)生共振等動力學(xué)現(xiàn)象，輸送機的起動時間應(yīng)大于下分支輸送機帶縱向應(yīng)力波由機頭傳到機尾的時間 , (2－4)－輸送機帶縱向應(yīng)力波的傳遞速度 －輸送機的帶長1．帶式輸送機軟起動參數(shù)的計算輸送帶許用最大加速力根據(jù)DIN22101設(shè)計標(biāo)準，輸送帶許用的最大起動張力為： (2－5)式中 －帶強，－帶寬，－動安全系數(shù)因此輸送帶許用的最大加速度力為： (2－6)式中 －滿載起動時的張力，－滿載運行阻力傳動系統(tǒng)最大有效驅(qū)動圓周力 (2－7) －電機功率；＝起動系數(shù)，；－傳動系數(shù)比；－傳動滾筒直徑；－電機額定速度；－單個傳動單元折算到傳動滾筒外圓的等效直線運動質(zhì)量 －滿載輸送機等效總質(zhì)量由起動中作用到輸送帶上的最大起動力不超過許用值，即，因此傳動系統(tǒng)在任何時刻的最大起動系數(shù)滿足： (2－8)最小的起動系數(shù)滿足要提供足夠的起動力矩（最小起動力矩）克服輸送機的靜止力矩，并使輸送帶和載荷在給定的起動時間內(nèi)加速到額定帶速，因此傳動系統(tǒng)最小起動系數(shù)應(yīng)滿足： (2－9)傳動系統(tǒng)平均起動系數(shù) 傳動系統(tǒng)平均起動系數(shù)決定了輸送機的起動時間，為了保證輸送機起動平穩(wěn)，避免發(fā)生潛在地動力學(xué)問題，輸送機的滿載起動時間應(yīng)滿足下列兩個公式，應(yīng)根據(jù)計算取大值。， (2－10)式中：－額定帶速，；－滿載平均起動加速度，因此傳動系統(tǒng)平均起動系數(shù)應(yīng)滿足： (2－11)、將作為設(shè)計的依據(jù)，用于判斷軟起動系統(tǒng)是否滿足輸送機的起動要求。 異步電動機起動的機械特性由電機學(xué)原理，可作如下假設(shè)a忽略空間和時間諧波、b忽略磁飽和、c忽略鐵損耗，可畫出如圖所示的感應(yīng)電機等效電路圖：圖26 異步電動機型等效電路圖中，為定子電壓；為定子電勢；為定子電流； 為勵磁電流；為轉(zhuǎn)差率；、為定子繞組的電阻和漏抗；、為轉(zhuǎn)子繞組的電阻和電抗的折算值；為與定子鐵芯損耗相對應(yīng)的等值電阻；為與主磁通相對應(yīng)的定子繞組電路的電抗；為與輸出功率相對應(yīng)的附加電阻。因為起動時，很小和轉(zhuǎn)子電流相比可以忽略，即在忽略鐵損耗和勵磁電流下，電流為： (2－12)電磁功率，同步機械角速度，則電機的電磁轉(zhuǎn)矩為： (2－13)我們將起動過程分成兩個部分，在約束條件下的起動，直接起動的階段所以起動過程的時間： (2－14) (2－15)由前面等效電路， (2－16)在時，有，此時有： （2－17)解得： （2－18）在時間內(nèi)，電磁力矩為： 或 （2－19）將式（2－15）代入式（2－19）： （2－20）負載力矩可典型地表示為： （2－21）由拖動系統(tǒng)運動方程式有： （2－22）對負載力矩可以改寫成如下形式： （2－23）將式（2－23）與（2－20）代入（2－22）解得： （2－24）a． 對于恒電流起動有，限流倍數(shù)，（2－25）以代入式（2－24）得： （2－25）由（2－22）可知起動時間取決于電磁力矩和負載力矩之差，這涉及到負載的機械特性和的變化。當(dāng)時，即為恒轉(zhuǎn)矩負載此時，式（2－25）變?yōu)椋? （2－26）可求得解析解 （2－27）給定一個和值，由式（2－15）和式（2－16）求出與時間的關(guān)系，以式（2－18）求得值，代入式（2－27）求得值。對于或2，只能用數(shù)值積分的方法計算式（2－25），對于皮帶運輸機可近似看成恒轉(zhuǎn)矩負載，所以本文只對的負載情形討論。圖2－7電壓比曲線[24]起動條件， （2－28）由前面式（8）得 （2－29）由式（2－22），起動時間，恒轉(zhuǎn)矩起動時間 （2－29）式中： . 由于是常數(shù)，設(shè),從式（2－29）解得： （2－30）式（2－30）代入（2－29）則： （2－31）式（2－30）和式（2－31）代入（2－28）得與的關(guān)系：（2－32）圖2－8 恒轉(zhuǎn)矩起動時的電流曲線圖2－9 電壓比曲線 c. 電機以一定加速度起動由于膠帶機在起停過程中會在膠帶中產(chǎn)生很大地應(yīng)力波動，嚴重影響著膠帶機的安全使用，為了限制起動過程中的應(yīng)力波動，國外資料推薦使用三角形或正弦形加速度曲線，該文獻中推薦了一如圖所示的梯形加速度曲線，可以滿足膠帶機安全起動過程中，很好抑制應(yīng)力波動的影響。圖中取加速時間為,其中設(shè) （基波振動周期），加速度曲線的計算式為： （2－33）式中：－膠帶機的速度；按上式涉及的加速度曲線可有效消除膠帶機起動時的應(yīng)力波動，使膠帶的動應(yīng)力達到最小。 電機轉(zhuǎn)速的加速度曲線響應(yīng)如下： （2－34）第一階段電機加速度加速運動， （2－35）時， （2－36）第二段電機速度 （2－37）時， （2－38）第三段電機速驅(qū)曲線 （2－39）令時，,代入上式得： （2－40）則起動時間 （2－41）對電機以該加速度曲線起動的特性分析加速度加速起動階段 （2－42）在這段時間內(nèi)，電磁轉(zhuǎn)矩為：，對負載轉(zhuǎn)矩，對很轉(zhuǎn)矩負載考慮， （2－43）起動時間為(基波振動周期)，設(shè)對應(yīng)的轉(zhuǎn)差為，. （2－44）將式代入上式。 （2－45）由解得：