【正文】 此時(shí)，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(shí)，輸出的電壓波形也不相同，計(jì)算有效值的表達(dá)式就要作相應(yīng)的改 變 [8]。此時(shí)，電機(jī)定子 A 相電壓 Usa=Ua=Umsin(ω t)。 因三相電源是一個(gè)平衡對(duì)稱系統(tǒng)，這里只計(jì)算 A 相定子電壓。 先求出與之對(duì)應(yīng)的各級(jí)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(shí)， U2(??) ?U( ) ??110V 對(duì)應(yīng)的 U(??)=156V 2 ??f1＝ f/3= 時(shí)， U3(??) ?U( ) ??75V 對(duì)應(yīng)的 U(a)=130V f1＝ f/4= 時(shí)， 3 ??U4(??) ?U( ) ??60V 對(duì)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(shí)， U5(??) ?U( ) ??50V 對(duì)應(yīng)的 U(a)=112V f1＝ f/8=10Hz 時(shí)， 5 ??U8(??) ?U( ) ??35V 對(duì)應(yīng)的 U(a)=99V 8 根據(jù)電壓有效值定義，軟起動(dòng)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(shí)刻，每一相有一只 晶閘管導(dǎo)通，稱為 1 類工作狀態(tài) ?？紤]到低頻起動(dòng)時(shí)， U1和 ， s 時(shí)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(jì)算 觸發(fā)角時(shí)把電壓 U1抬高一些，以便近似地補(bǔ)償定子壓降。另外，電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩亦可以保持不變。因此使用軟起動(dòng)器起動(dòng)交流電機(jī)時(shí)，可使頻率離散的增加 :→10Hz→→ →25Hz→50Hz ，提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)在全負(fù)載的情況下平滑起動(dòng)，拓展軟 起動(dòng)器的 使用范圍。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。 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(shí)，各相相位有六種可能。雖然轉(zhuǎn)矩不平衡，但正轉(zhuǎn)矩最大。利用三相電路的對(duì)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。四種方法將 C 相轉(zhuǎn)換為 25Hz 后的相位 為 :600， 300， 1200 ， 2100。利用上述方法形成 25Hz 波形時(shí)，在兩個(gè)正半波和兩個(gè)負(fù)半 波中選一個(gè)正半波和一個(gè)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。 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。每個(gè)支路反并聯(lián)兩支晶閘管。 分級(jí)變頻軟起動(dòng)主電路結(jié)構(gòu)圖如圖 31 所示。由于是以半波為導(dǎo)通單位，所以四個(gè) 周期共有 8 個(gè)過(guò)零點(diǎn)，以 a 相為參考，各相過(guò)零點(diǎn)的相位是：檔距 45 度 表 34 A 相 0 180/4 360/4 540/4 720/4 900/4 1080/4 1260/4 B 相 120/4 300/4 480/4 ＝ 120 660/4 840/4 1020/4 1200/4 1380/4 C 相 120/4 60/4 240/4 420/4 600/4 780/4 960/4 ＝ 240 1140/4 每相有八個(gè)起點(diǎn)選擇，每個(gè)過(guò)零點(diǎn)都可以作為起點(diǎn)，所以每相有八個(gè)選擇，三相共有 8 的 3 次方個(gè)組合，共 512 個(gè)組合。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(guò)零點(diǎn)，以 a 相為參考，各相過(guò)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(guò)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。 紅色數(shù)據(jù)（粗體）為最大轉(zhuǎn)矩選擇組合。重新定義子頻率系統(tǒng)的 ω sub 與相位角關(guān)系如下 : ω sub?ta =0 (36) 仍設(shè) A 相相位角為 0 度，由式 (31)，式 (33 )，式 (36)可得 ?? ??n ?? 2 ??/ 3 B ?? r (37) ??C ?n??????2 ??/ 3 r (38) 對(duì)應(yīng)的子頻率系統(tǒng)電壓如下 : ?? ?????n ???2 ??/ 3 U ??U sin( sub t ) (39) B ?? r ?? ???n??????2 ??/ 3 U ??U sin( sub t ) (310) C 分級(jí)變頻相位組合 r 2 分頻 ：用 50Hz 的連續(xù)兩個(gè)周期波形分頻為 25Hz。n/21 (35) 則 r 與各級(jí) f 之間關(guān)系如下表 : 表 31 三相平衡系統(tǒng)分級(jí)序列 對(duì)象 負(fù)序 不平衡 正序 負(fù)序 不平衡 ? 9 R 2 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 3 4 5 6 ? F(Hz) 25 10 ? 由上表可知，從 50Hz 產(chǎn)生的三相平衡的各級(jí) 子頻率系統(tǒng)有的為負(fù)序如 25Hz，有的為正 序如 。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 設(shè)各級(jí)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(duì)應(yīng)的 B 相子頻率有如下關(guān)系 ： ω sub實(shí)現(xiàn)了真正的平滑升頻軟起動(dòng)，并且提高 了起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，減小了起動(dòng)電流，更適合于需重載起動(dòng)的負(fù)載。 為了提高電子式軟起動(dòng)器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降低起動(dòng)電流，采用了分級(jí)交 交變頻的方法， 利用原軟起動(dòng)器的硬件結(jié)構(gòu)，通過(guò)巧妙地控制三相晶閘管的觸發(fā)順序，在改變電壓的同時(shí)也 改 變 交 流 電 的 頻 率 ， 實(shí) 現(xiàn) 了 高 轉(zhuǎn) 矩 的 V/f 控 制 軟 起 動(dòng) 。提出的分級(jí)變頻就是使傳統(tǒng)軟起動(dòng)器輸 出電壓的頻率從一個(gè)較低的 值開(kāi)始 ,分級(jí)上升 ,最后達(dá)到 50 Hz。雖然取得很大成績(jī)，但應(yīng)看到由 于國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)，生產(chǎn)產(chǎn)品的能力弱，對(duì)國(guó)外公司的依賴性還很?chē)?yán)重。隨著改革開(kāi)放，經(jīng)濟(jì)高速 發(fā)展，形成了一個(gè)巨大的市場(chǎng)，很多先進(jìn)的產(chǎn)品從發(fā)達(dá)國(guó)家進(jìn)口，在我國(guó)運(yùn)行良好，滿足了 我國(guó)生產(chǎn)和生活需要。另外，對(duì)于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于重載 場(chǎng)合，應(yīng)用軟起動(dòng)器 (不帶旁路接觸器 )則具有輕載節(jié)能的效果。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。 軟起動(dòng)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。采用軟起動(dòng)器不僅可以減少機(jī)器磨損，還可以保護(hù)負(fù)載峰值時(shí)的能量傳送裝置 .③ 運(yùn)行中的起重機(jī)和升降機(jī)所吊的負(fù)載在急速起動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)很容易發(fā)生擺動(dòng)或振蕩，軟起動(dòng)器 非常適用于這些場(chǎng)合。該起動(dòng)方法 ,在一般負(fù)載中較少應(yīng)用 ,適用 于重載并需克服較大靜摩擦的起動(dòng)場(chǎng)合。 4)脈沖沖擊起動(dòng)。開(kāi)機(jī) ,即以最短時(shí)間 ,使起動(dòng)電流迅 速達(dá)到設(shè)定值 ,即為階躍起動(dòng)。 7 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 該起動(dòng)方式是應(yīng)用最多的起動(dòng)方式 ,尤其適用于風(fēng)機(jī)和泵類負(fù)載的起動(dòng)。起動(dòng)過(guò)程中 ,電流上升變 化的速率是可以根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。 2)斜坡恒流軟起動(dòng)。這種起動(dòng)方式最簡(jiǎn)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。其簡(jiǎn)單的控制框圖如圖 22 所示。在軟起動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐 漸增加。另外，由于在整個(gè)電 動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中，電磁轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載的反轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)加速運(yùn)轉(zhuǎn)，在相同的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量下轉(zhuǎn)矩 的差額越大，機(jī)組加速越快，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大的機(jī)械起動(dòng)就較慢，對(duì)于重復(fù)起動(dòng)的生產(chǎn)機(jī)械來(lái)說(shuō)， 起動(dòng)過(guò)程的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)勞動(dòng)生產(chǎn)率的影響是 很大的，因而對(duì)不同的生產(chǎn)過(guò)程，對(duì)電動(dòng)機(jī)應(yīng)有 不同的起動(dòng)時(shí)間要求。 這類降壓起動(dòng)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(dòng)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(duì)減小了大電流的沖擊并未在本質(zhì)上解決問(wèn)題。其它還有延邊三角形起動(dòng) ,定子 串電阻起動(dòng)等方法。 ⑤ 對(duì)于繞線式異步電動(dòng)機(jī) ,可在轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實(shí)現(xiàn)起動(dòng) ,待起動(dòng)完 成后再將其切除。 ④ 對(duì)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(dòng) ,待起動(dòng)完成后再 將其切除。 ③ 磁控軟起動(dòng)器 :磁控軟起動(dòng)器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理 ,在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)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(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加 ,起動(dòng)特性變軟 ,并可 實(shí)現(xiàn)軟停車(chē)。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可以選擇 ,如 、 或 ,以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。在電動(dòng)機(jī)輕載或空載運(yùn)行時(shí) ,也可利用該起動(dòng)設(shè)備做降壓運(yùn)行 ,以提 高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率。在轉(zhuǎn)換過(guò)程中 ,由于瞬變電勢(shì)和電動(dòng)機(jī)剩磁產(chǎn)生的電勢(shì)往往與電源電壓有相位差 ,嚴(yán)重 時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓相加 ,引起過(guò)大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩 ,因此大大地限制了它的使用。這種起動(dòng)設(shè)備的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單 ,起動(dòng)過(guò)程中消耗能 量少 。定子 有 6 個(gè)接頭引出 ,接到轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)上 ,起動(dòng)時(shí)采用星形接法 ,起動(dòng)完畢后再切換成 △ 接法。關(guān)于重載起動(dòng) ,對(duì)帶有 大的峰值負(fù)載的生產(chǎn)機(jī)械 ,就不能用這種方式起動(dòng)。對(duì)于中、大功率的電動(dòng)機(jī)一般都不允許 直接起動(dòng) ,而要 求采用一定的起動(dòng)設(shè)備 ,方可完成正常的起動(dòng)操作。② 電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的 10~15%。 所有這些均給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來(lái)威脅 ,同時(shí)也使起動(dòng)能量損耗 ,尤其當(dāng)頻繁起停 時(shí)更是如此。 ② 機(jī)械沖擊 :過(guò)大的沖擊轉(zhuǎn)矩往往造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣 5 華中科技大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文 磨損 ,導(dǎo)致?lián)?穿燒機(jī) ,轉(zhuǎn)軸扭曲 ,聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)齒輪損傷和皮帶撕裂等。但是 ,直接起動(dòng)危害很大 ,主要表現(xiàn)在 : ① 電網(wǎng)沖擊 :過(guò)大的起動(dòng)電流 (空載起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的 4~7 倍 ,帶載起動(dòng)時(shí)可達(dá) 8~10 倍或更大 ),會(huì)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(dòng) 作 ,造成設(shè)備的有害跳閘。 異步電機(jī)的幾種起動(dòng)方法 異步電機(jī)的直接起動(dòng)法與降壓起動(dòng)法 (1)直接起動(dòng) 直接起動(dòng)是最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方式 ,起動(dòng)時(shí)通過(guò)閘刀或接觸器將電動(dòng)機(jī)直 接接到電網(wǎng)上。 (4) X1??和 X239。39。