【導(dǎo)讀】年制定和修定了強(qiáng)制性的國家標(biāo)準(zhǔn):《三相異步電動機(jī)經(jīng)濟(jì)運行》。了很大的促進(jìn)作用,但對中壓電動機(jī)則收效甚微。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)電運行的產(chǎn)品面市。電動機(jī)的傳統(tǒng)起動裝置主要有:“Y-Δ”起動器、自藕降壓起動器、飽和電抗器。傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備在很大程度上緩解了大容量電機(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。異步電動機(jī)起動過程的長短也是需要考慮的問題。轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載的反轉(zhuǎn)矩，電動機(jī)加速運轉(zhuǎn)。在相同的轉(zhuǎn)動慣量下轉(zhuǎn)矩的差額越大，機(jī)組。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。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。電磁轉(zhuǎn)矩小的特點限制了電子軟起動器的應(yīng)用范圍。率，從而達(dá)到調(diào)速的目的，因此，這種調(diào)速方式是轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速。

　　

【正文】 同 。每個支路反并聯(lián)兩支晶閘管。通過控制晶閘 管的導(dǎo)通，使每兩個工頻電源周期導(dǎo)通一個正半波和一個負(fù)半波，則產(chǎn)生 25Hz 電源波形。 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。而每五個工頻電源周期選擇連續(xù)導(dǎo)通三個正半波，再連續(xù)導(dǎo)通三個負(fù) 半波，則可形成 10Hz 電源波形。利用上述方法形成 25Hz 波形時，在兩個正半波和兩個負(fù)半 波中選一個正半波和一個負(fù)半波，有四種組合，即有四種方法形成 25Hz 波形，但相位不同。 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。四種方法將 C 相轉(zhuǎn)換為 25Hz 后的相位 為 :600， 300， 1200 ， 2100。將以上各種相位進(jìn)行組合，可以得到 64 種不同的三相交流電 11 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 源，需選出產(chǎn)生正轉(zhuǎn)矩最大的一種。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。比較后發(fā)現(xiàn) A 相的相位為 0 0 ， B 相的 相位為 600， C 相的相位為 2100正轉(zhuǎn)矩最大。雖然轉(zhuǎn)矩不平衡，但正轉(zhuǎn)矩最大。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。 圖 32 25Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 將 50Hz 的三相平衡系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成 50/3Hz 的三相電源系統(tǒng)時，各相相位有六種可能。每 相取不同的相位，共有 216 種組合。在這 216 種組合中， A 相相位取 0o， B 相相位取 1000， ， C 相相位 取 2600正轉(zhuǎn)矩最大。 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。因此使用軟起動器起動交流電機(jī)時，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。 以下就是各個子頻率的波形： 13 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 圖 34 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 圖 35 10 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 14 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 圖 36 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 圖 37 Hz 三相電源系統(tǒng)的波形圖 15 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 各級子頻率觸發(fā)角的計算 應(yīng)用變頻調(diào)速時，通常希望電機(jī)的主磁通 m 保持不變，因為 m 增大將引起磁路過分 飽和，激磁電流將大大增加 : m 減小，所能提供的輸出功率將隨之下降，電動機(jī)的容量得 不到充分的利用 [6]。另外，電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩亦可以保持不變。 若忽略定子的漏阻抗壓 降，則有 U1≈Eg= (311) 式中 :Eg―― 氣隙磁通在定子每相中感應(yīng)電動勢的有效值 f1―― 定子頻率 N1―― 定子每相繞組串聯(lián)匝數(shù) KN1―― 基波繞組系數(shù) m―― 每極氣隙磁通量 故要保持 m 不變，應(yīng)使定子端電壓與頻率成比例的調(diào)節(jié)，即當(dāng)頻率 f1下調(diào)時，必須同 UE ?? ??? ???常數(shù) [7]?？紤]到低頻起動時， U1和 ， s 時降低 U1，使 1 ??f1 f g 1 KNm N11 較大，轉(zhuǎn)子阻抗很小，因而定子阻抗壓降所占的份量就比較顯著， 不再能忽略，可以在計算 觸發(fā)角時把電壓 U1抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。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。 先求出與之對應(yīng)的各級子頻率的導(dǎo)通半波內(nèi)的有效值，結(jié)果如下 : ??f1＝ f/2=25Hz 時， U2(??) ?U( ) ??110V 對應(yīng)的 U(??)=156V 2 ??f1＝ f/3= 時， U3(??) ?U( ) ??75V 對應(yīng)的 U(a)=130V f1＝ f/4= 時， 3 ??U4(??) ?U( ) ??60V 對應(yīng)的 U(a)=120V 4 16 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 ??f1＝ f/5=10Hz 時， U5(??) ?U( ) ??50V 對應(yīng)的 U(a)=112V f1＝ f/8=10Hz 時， 5 ??U8(??) ?U( ) ??35V 對應(yīng)的 U(a)=99V 8 根據(jù)電壓有效值定義，軟起動控制器的交流調(diào)壓電路的輸出電壓 (50Hz)有效 1 值 為 : (313) ?? ?????U2Sa???????? U( )= 隨 a 值不同，該調(diào)壓器有兩種不同的工作狀態(tài) :在同一時刻，每一相有一只 晶閘管導(dǎo)通，稱為 1 類工作狀態(tài) 。在同一時刻，有一相兩只晶閘管都不導(dǎo)通，另兩相各有一 只晶閘管導(dǎo)通，稱為 2 類工作狀態(tài)。 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。 1 類工作狀態(tài)時，每相都 有一只晶閘管導(dǎo)通，三相電壓、電流及所有的晶閘管都是對稱的，因此三相電源中心與三相 負(fù)載中心電位相等 [10]。此時，電機(jī)定子 A 相電壓 Usa=Ua=Umsin(ω t)。 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。此時，電機(jī)定子 A 相由壓： Usa ???1 Uab ???1 ???Umsin( ) ?t ??t ?Umsin( 2?????) ??????3 ?t ??Umsin( ???) 或 2 2 ?? 3 ?? 2 6 Usa???1 Uac???1 ???Umsin( ) ??t ?Umsin( t ??2?????) ?????3 ??Umsin( t ?????) 2 2 ?? 3 ?? 2 6 當(dāng)觸發(fā)角 a 不同時，輸出的電壓波形也不相同，計算有效值的表達(dá)式就要作相應(yīng)的改 變 [8]。可以分以下幾種情況進(jìn)行討論 : U ??U ??U t a =0 時，電路工作于 1 類工作狀態(tài)， 1 ??sa a U m sin( ) U ?? Um2 2 ?? ?? m ??220V 輸出電壓有效值為 ?? ?? 0 sin ( ) ( ) 2 0 ??/3 時，電路工作于 1 類工作狀態(tài)與 2 類工作狀態(tài)交替工作狀態(tài)，電壓波 形可分成六段 : (a)當(dāng) 0≤?t 時， A 相截止， Usa= 0 (b)當(dāng) ≤?t ??/3 時，三相導(dǎo)通， U ??U ??U t sa a m sin( ) 1 3Um sin( (c)當(dāng) ??/3≤?t ??/3+ 時， A， B 兩相導(dǎo)通， Usa??2 Uab?? 2 ?t ????6 ) 17 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 (d)當(dāng) ??/3+ ≤?t 2 ??/3 時，三相導(dǎo)通， U ??U ??U t sa (e)當(dāng) 2??/3≤?t 2??/3+ 時， A， C 兩相導(dǎo)通， a 1 m sin( ) 3Um sin( ?t ??Usa??(f)當(dāng) 2 ??/3+ ≤?t ??時，三相導(dǎo)通， U ??U ??U 2 Uac??t 2 ??6 ) 輸出電壓有效值的表達(dá)式為 : ??sa a m ????sin( ) 3 2 ??U a ?? 1 ?? U 2 2 ?? ???? ?? U 2 ?t ?? ??) ( ) ( ) ??[ 3 ?? m sin ( ) ( ) 2 3 ??3 2 m sin ( 6 2?? 2???? 3 ?? ?????? U 2 2 ??t ???? ?? U 2 ?t ?? ??t ???? U 2 2 ??t ??3 3 ???m sin ( ) ( ) 3 2??3 2 m sin ( 6 ) ( ) 2??3 ????m sin ( ) ( )] (314) 計算后可得 :當(dāng) 0 ??/3 時，輸出電壓有效值的變化范圍是 220V 184V 3. 當(dāng) ??/3≤a≤??/2 時，電路全部按 2 類工作狀態(tài)，電壓波形可分成四段 : (a)當(dāng) 0≤wt≤a 時， A 相截止， Usa = 0 (b)當(dāng) a≤wt（ ??/3）＋ a 時， A、 B 兩相導(dǎo)通， Usa＝ Uab/2= 3 Umsin(wt+??/6)/2 (c)當(dāng) ??/3＋ a≤wt2??/3+a 時， A、 C 兩相導(dǎo)通， Usa＝ Uac/2= 3 Umsin(wt－ ??/6)/2 （ d） 2??/3＋ a≤wt??時， A 相截止， Usa＝ 0 輸出電壓有效值的表達(dá)式為 ?? ?? 2 2