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(編輯修改稿)
2025-07-24 17:46 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由于晶閘管造型和考慮散熱，因此體積大。軟啟動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)與保護(hù)及控制集于一體，強(qiáng)大的智能控制器全部發(fā)揮作用，由于采用機(jī)械冷風(fēng)能夠適用頻繁啟動(dòng)場(chǎng)合，電路簡(jiǎn)單便于維護(hù)和檢修。(2)旁路運(yùn)行軟啟動(dòng)器。旁路型軟啟動(dòng)器克服了在線(xiàn)運(yùn)行的缺點(diǎn)和技術(shù)難度，即電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)完成后旁路到接觸器上運(yùn)行?；乇芰司чl管在線(xiàn)運(yùn)行的缺點(diǎn)，尤其不需要機(jī)械風(fēng)冷。但是，同時(shí)也帶來(lái)四個(gè)方面的缺點(diǎn)：①電路復(fù)雜，系統(tǒng)可靠性降低：②強(qiáng)大的智能控制器不能充分利用，有的不能對(duì)電動(dòng)機(jī)保護(hù)：③增加成套裝置的體積和成本：④增加維護(hù)與檢修的難度。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(xiàn)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(xiàn)運(yùn)行的缺點(diǎn)。（圖1）圖1 在線(xiàn)運(yùn)行軟啟動(dòng)器電路圖(3)內(nèi)置晶閘管旁路型在線(xiàn)運(yùn)行軟啟動(dòng)器。內(nèi)置晶閘管旁路型在線(xiàn)運(yùn)行軟啟動(dòng)器（簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)置旁路型軟啟動(dòng)器），是在線(xiàn)運(yùn)行軟啟動(dòng)器內(nèi)部設(shè)計(jì)了一套機(jī)械觸頭與晶閘管并聯(lián)，在電機(jī)軟啟動(dòng)和軟停車(chē)過(guò)程中由晶閘管運(yùn)行，機(jī)械觸頭斷開(kāi)，當(dāng)電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)晶閘管斷開(kāi)，機(jī)械觸頭閉合。這套動(dòng)作過(guò)程是通過(guò)內(nèi)部控制自動(dòng)完成的，對(duì)外部接線(xiàn)來(lái)講是一個(gè)裝置，以稱(chēng)為在線(xiàn)運(yùn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是具備上述兩種類(lèi)型的所有優(yōu)點(diǎn)同時(shí)回避它們各自的缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：電路簡(jiǎn)單；自然風(fēng)冷；晶閘管只管啟動(dòng)停車(chē)，回避晶閘管在線(xiàn)運(yùn)行所帶來(lái)的功耗和散熱；體積小；強(qiáng)大智能控制器得以全面發(fā)揮，能對(duì)電動(dòng)機(jī)起到啟停與保護(hù)控制；節(jié)省成套空間；由于晶閘管和機(jī)械觸頭組合一體的設(shè)計(jì)，通過(guò)智能控制器實(shí)現(xiàn)了機(jī)械第3章 三相交流異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)觸頭無(wú)電弧，使得機(jī)械觸頭的電壽命等于機(jī)械壽命，與旁路型相比大大提高了系統(tǒng)的可靠性。節(jié)能：相比較旁路型而言的，由于內(nèi)部旁路型的機(jī)械觸頭采用了無(wú)電弧控制，其銀點(diǎn)的硬度降低，因此觸點(diǎn)的接觸電阻也降低；從而使機(jī)械觸頭的閉合壓力大大降低，機(jī)械觸頭的吸合磁力減小，降低了能耗和觸頭的能耗降低，與旁路型相比綜合起來(lái)能省50%以上。(4)軟啟動(dòng)的選型 在此有必要區(qū)分的是頻繁啟動(dòng)還是不頻繁啟動(dòng)，對(duì)于軟啟動(dòng)器來(lái)講，一般情況下如果啟動(dòng)時(shí)間不超過(guò)2min，不超過(guò)30次/小時(shí)，即可定為不頻繁啟動(dòng)，大于次數(shù)應(yīng)按頻繁啟動(dòng)考慮。頻繁場(chǎng)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~。不頻繁下充分利用管子的短時(shí)過(guò)載能力，所以在不頻繁啟動(dòng)的條件下，應(yīng)加大軟啟動(dòng)器的容量，~。軟啟動(dòng)要有過(guò)載保護(hù)、斷相保護(hù)和溫度補(bǔ)償功能的熱過(guò)載繼電器。具體選用時(shí)，要使電動(dòng)機(jī)的工作電流在熱元件整定電流范圍以?xún)?nèi)。工作時(shí)容易過(guò)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。第3章 三相交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)本章介紹交流調(diào)壓的原理，軟啟動(dòng)的設(shè)計(jì)主電路及幾種啟動(dòng)方式。最后應(yīng)用Matlab簡(jiǎn)單仿真。 晶閘管交流調(diào)壓電路用晶閘管對(duì)單相交流電壓進(jìn)行調(diào)壓的電路有多種形式，以應(yīng)用最廣泛的反并聯(lián)電路為例分析，晶閘管控制采用相位控制方式。(1)電阻性負(fù)載的情形0Utαα+πVTT1VT2~UsR單項(xiàng)交流反并聯(lián)電路如圖2示。當(dāng)電源電壓Us為正半周，控制角為α?xí)r，觸發(fā)晶閘管VT1使之導(dǎo)通。電源通過(guò)VT1向負(fù)載R供電，Us過(guò)零時(shí)，VT1自行關(guān)斷。Us負(fù)半周時(shí)在同一控制角α觸發(fā)VT2使之導(dǎo)通，電壓通過(guò)VT2向負(fù)載供電。不斷重復(fù)上述過(guò)程，在負(fù)載R上就得到正負(fù)對(duì)稱(chēng)的交流電壓，如圖3示。顯然，改變控制角α就可改變負(fù)載R上交流電壓和電流的大小。圖2 單項(xiàng)交流反并聯(lián)電路 圖3 單項(xiàng)交流調(diào)壓原理圖(2)電阻—電感性負(fù)載的情形當(dāng)交流調(diào)壓電路的負(fù)載是像交流電動(dòng)機(jī)那樣的電阻—電感性負(fù)載時(shí)，晶閘管的工作情況與電阻性負(fù)載時(shí)就不相同了，此時(shí)晶閘管的工作不只與觸發(fā)控制角α有關(guān)，還與負(fù)載電路的阻抗角φ參數(shù)有關(guān)。在單項(xiàng)交流調(diào)壓電路中，當(dāng)以阻抗角φ來(lái)表征電阻—電感性負(fù)載的參數(shù)情況時(shí)，通過(guò)一系列，得到如下結(jié)論：對(duì)電阻—電感性負(fù)載的，晶閘管調(diào)壓電路應(yīng)采用寬脈沖或脈沖列方式觸發(fā)，晶閘管控制角的正常移相范圍范圍為φ≤α≤180176。 軟啟動(dòng)器的主電路同步電壓采集 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VT1VT4VT3VT6VT5VT2M~ABC圖4 晶閘管組成的軟啟動(dòng)圖4以晶閘管組成的軟啟動(dòng)器的主電路圖。 圖中VT1—VT VT3—VT VT2—VT5三個(gè)反并聯(lián)普通晶閘管模塊串接在電動(dòng)機(jī)的三相電路中；M為電動(dòng)機(jī)。圖5在電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中通過(guò)控制電路中觸發(fā)相角控制模塊(寬脈沖或雙窄脈沖)來(lái)控制晶閘管的導(dǎo)通角θ的大小， 使電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)電壓根據(jù)所設(shè)定的規(guī)律進(jìn)行變化。這樣， 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大小、 啟動(dòng)方式及啟動(dòng)時(shí)間均可任意調(diào)整與選擇， 使電動(dòng)機(jī)處于最佳啟動(dòng)狀態(tài)。開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始觸發(fā)角α輸出開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始按線(xiàn)調(diào)整α開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始A/D采樣開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始到初始電壓?啟動(dòng)完畢？YNNY結(jié)束開(kāi)始開(kāi)始開(kāi)始圖6 斜坡電壓起動(dòng)程序流程圖以斜坡電壓起動(dòng)方式為例設(shè)計(jì)起動(dòng)控制流程圖，采用開(kāi)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。然后按照一定的觸發(fā)規(guī)律繼續(xù)發(fā)脈沖，使得電機(jī)的電壓按照線(xiàn)性斜坡上升。在起動(dòng)過(guò)程中要不斷的查詢(xún)?cè)O(shè)定的時(shí)間到達(dá)與否，時(shí)間到，則電機(jī)起動(dòng)完畢，軟起動(dòng)器旁路?！‰妱?dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器的幾種啟動(dòng)方式(1)斜坡電壓軟啟動(dòng)早期的軟啟動(dòng)器是以啟動(dòng)電壓為控制對(duì)象進(jìn)行軟啟動(dòng)的。tU0Us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。這種啟動(dòng)方式比傳統(tǒng)的自耦變壓器或Y—△降壓?jiǎn)?dòng)有了較大的進(jìn)步， 但在某些工作狀態(tài)下應(yīng)用時(shí)， 還會(huì)出現(xiàn)較大的二次沖擊電流， 而且容易損壞晶閘管。(2)恒流軟啟動(dòng)目前的軟啟動(dòng)器大都以啟動(dòng)電流為控制對(duì)象進(jìn)行軟啟動(dòng)的。啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的啟
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