【正文】 控制，使電機(jī)在起動(dòng)過程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。而軟起動(dòng)的電壓從初始電壓開始連續(xù)平穩(wěn)的增大，從圖中的的那根曲線連續(xù)平滑的不斷向右平行移動(dòng)，一直平移到與額定電壓那根曲線重合時(shí)為止，那么電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩就會(huì)平滑地增大，一直到轉(zhuǎn)矩為最大值時(shí)為止，起動(dòng)過程也就結(jié)束，這樣在起動(dòng)過程中電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩是平滑的而不是跳躍的，起動(dòng)過程是平穩(wěn)的，所以被稱為軟起動(dòng)。圖中表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；表示電動(dòng)機(jī)空載轉(zhuǎn)速；表示電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩；表示電動(dòng)機(jī)額定電壓；表示電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；表示電動(dòng)機(jī)在最大轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)差率。用軟起動(dòng)器起動(dòng)電機(jī)時(shí)，晶閘管的輸出電壓逐漸增加，電動(dòng)機(jī)逐漸加速，直至晶閘管全導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)工作在額定電壓的機(jī)械特性上。以微處理器及信號(hào)采集、保護(hù)環(huán)節(jié)構(gòu)成控制器，通過控制晶閘管的觸發(fā)角，調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無觸點(diǎn)降壓軟起動(dòng)、軟停車和空載、輕載的節(jié)能及保護(hù)功能。軟起動(dòng)器是一種用于控制鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的新設(shè)備，集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能且多種保護(hù)功能于一體的新型電機(jī)控制裝置?！≤浧饎?dòng)技術(shù)　軟起動(dòng)技術(shù)概述以上介紹的四種降壓起動(dòng)方式是傳統(tǒng)的起動(dòng)方法，這些起動(dòng)方法使得異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中的起動(dòng)電流過高的問題得到了改善。延邊三角形降壓起動(dòng)還具有體積小，質(zhì)量輕，允許經(jīng)常起動(dòng)，節(jié)省有色金屬與黑色金屬等優(yōu)點(diǎn)。其值比星形三角形起動(dòng)時(shí)的星形接法高，因此起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較星形三角形起動(dòng)時(shí)大，能用于重載起動(dòng)。所以延邊三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩與三角形聯(lián)結(jié)時(shí)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩之比和它們的起動(dòng)電流之比，可以認(rèn)為是相同的，取決于中間抽頭的位置。延邊三角形聯(lián)結(jié)與三角形聯(lián)結(jié)相比較，它們的電阻和感抗的比值并沒有改變，因此起動(dòng)時(shí)定子功率因數(shù)不變。起動(dòng)時(shí)，電源電壓為額定值，三相繞組的1239部分為星形聯(lián)結(jié)，7896為三角形聯(lián)結(jié)，如圖58（b）所示。當(dāng)起動(dòng)結(jié)束后，把繞組改接成三角形，電動(dòng)機(jī)就進(jìn)入正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。延邊三角形降壓起動(dòng)是利用電動(dòng)機(jī)引出九個(gè)出線端（即每相定子繞組多引出一個(gè)出線端）來達(dá)到減壓起動(dòng)的目的的一種聯(lián)結(jié)法。但它的缺點(diǎn)就是起動(dòng)電壓只能降到，不能象自耦補(bǔ)償起動(dòng)那樣，可以按不同的負(fù)載選擇不同的起動(dòng)電壓。星形三角形降壓起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是體積小，重量輕，對使用者來說，減少了設(shè)備投資，節(jié)約銅與硅鋼片，物美價(jià)廉，運(yùn)行可靠，檢修方便。電網(wǎng)中的起動(dòng)電流（定子繞組線電流）應(yīng)為定子每相繞組中的起動(dòng)電流的倍。這兩種聯(lián)結(jié)方式的原理圖如圖59所示。起動(dòng)時(shí)，先接通電源開關(guān)，將開關(guān)投向“Y”位置，定子繞組連接成星形，電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)；當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，可將開關(guān)迅速投向△側(cè)，使定子繞組連接成三角形運(yùn)行，起動(dòng)過程結(jié)束。起動(dòng)時(shí)，將異步電動(dòng)機(jī)三相定子繞組接成星形，等起動(dòng)完成后，再接成三角形，從而異步電動(dòng)機(jī)需要六個(gè)出線端。它的缺點(diǎn)是體積大，質(zhì)量大，價(jià)格高，起動(dòng)線路較復(fù)雜，滑塊觸點(diǎn)氧化，需維護(hù)檢修。換句話說：如果采用自耦變壓器降壓起動(dòng)，則起動(dòng)電流變化的比值和轉(zhuǎn)矩變化的比值是相等的，都是直接起動(dòng)時(shí)的。降壓起動(dòng)時(shí)電網(wǎng)供給自耦變壓器的原級(jí)起動(dòng)電流為 (58)所以，當(dāng)采用自耦變壓器進(jìn)行降壓起動(dòng)時(shí)，如果自耦變壓器的變比為，則電網(wǎng)提供的起動(dòng)電流等于電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流的，而和電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)電壓時(shí)的直接起動(dòng)電流相比，只相當(dāng)于的。圖中只繪出單相， 和分別表示自耦變壓器一次電壓和一次電流，亦即電網(wǎng)電壓和電流；和分別表示變壓器的二次電壓和二次電流，亦即電動(dòng)機(jī)定子的電壓和電流，和分別表示變壓器的一次繞組及二次繞組匝數(shù)（即抽頭部分的匝數(shù)）。起動(dòng)時(shí)，把開關(guān)投向起動(dòng)邊，即端，電動(dòng)機(jī)的定子繞組通過自耦變壓器接到三相電源上，這時(shí)自耦變壓器一次繞組加全壓，而電動(dòng)機(jī)定子電壓僅為抽頭部分的電壓值，電動(dòng)機(jī)減壓起動(dòng)；當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到穩(wěn)定值后，開關(guān)投向運(yùn)行邊，即端，這樣自耦變壓器被短接，電動(dòng)機(jī)的定子繞組被接上全壓，進(jìn)入正常運(yùn)行。 自耦變壓器降壓起動(dòng)是利用一臺(tái)自耦變壓器（又稱為起動(dòng)補(bǔ)償器）降低加到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓以起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，待電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后，再把電動(dòng)機(jī)直接接到電源上去。如果起動(dòng)時(shí)電機(jī)端電壓降低到額定電壓的倍，則起動(dòng)電流降低到額定電壓時(shí)起動(dòng)電流的，而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩則降到原來的，因此該起動(dòng)方式只能用于空載或輕載的情況。鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)定子回路串電阻或串電抗起動(dòng)，由于起動(dòng)時(shí)定子繞組串入的電阻或電抗器起到了分壓作用，使加在電機(jī)上的端電壓降低，因此減小了起動(dòng)電流。圖中是主開關(guān)，起到隔離電源的作用。令代表直接起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流，則： (51)如果采用串電阻起動(dòng)，起動(dòng)電阻為Rq，則串電阻后的起動(dòng)電流為： (52)如果采用串電抗起動(dòng)，起動(dòng)電抗為Xq，則串電抗后的起動(dòng)電流為： (53)如果令： (54)亦即通過定子回路串電阻或者電抗使起動(dòng)電流從下降為或者，從而滿足電網(wǎng)穩(wěn)定要求的數(shù)值。起動(dòng)時(shí)，故起動(dòng)時(shí)異步機(jī)可以用短路阻抗代替。但是，定子回路串電阻將增加起動(dòng)損耗，浪費(fèi)電能，只有在電動(dòng)機(jī)的容量較小時(shí)才允許使用，大中型電機(jī)則采用串電抗起動(dòng)?！《ㄗ永@組串電阻或串電抗降壓起動(dòng)從減小起動(dòng)電流和改善電網(wǎng)電壓品質(zhì)的角度來看，定子回路串電阻和定子回路串電抗都能減小起動(dòng)電流，使得電網(wǎng)承受的沖擊電流減少，對改善電網(wǎng)的穩(wěn)定性是有利的，即定子回路串電阻或串電抗的效果是一樣的。降壓之后在起動(dòng)電流滿足要求的情況下，還要校核起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是否滿足要求。在研究起動(dòng)時(shí)，可以用短路阻抗來等效異步電動(dòng)機(jī)。由于輕載，故電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩很容易滿足負(fù)載要求。降壓起動(dòng)雖然能減小起動(dòng)電流，但是起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也大大減小了，所以降壓起動(dòng)一般適用于中、大容量的異步電動(dòng)機(jī)輕載貨空載起動(dòng)。三相交流電源經(jīng)由組合開關(guān)，熔斷器，,，交流接觸器KM的主觸點(diǎn)到電動(dòng)機(jī)定子繞組，構(gòu)成了主電路。因此盡管直接起動(dòng)方法簡單．起動(dòng)設(shè)備也簡單，價(jià)格便宜，但為了限制電和機(jī)械的沖擊，以及保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，在某種場合，就得采取減壓起動(dòng)方式，或者在繞線式異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電路中串入阻抗進(jìn)行起動(dòng)。還可能使欠壓保護(hù)動(dòng)作，造成用電設(shè)備的有害跳閘。其危害很大電網(wǎng)沖擊大。具有起動(dòng)設(shè)備簡單，起動(dòng)速度快的優(yōu)點(diǎn), 而且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩比采用降壓起動(dòng)時(shí)大。其特點(diǎn)是:電機(jī)端子少(一般為三端子電機(jī))，可帶載起動(dòng)、高電流峰值和大壓降起動(dòng)，設(shè)備簡易。在這種起動(dòng)方式下，起動(dòng)電流約為標(biāo)稱電流的47倍?！≈苯悠饎?dòng)直接起動(dòng)，也就是全壓起動(dòng)，是一種最簡單的起動(dòng)方法也是三相異步電動(dòng)機(jī)應(yīng)用最多的一種起動(dòng)方法。圖41 異步電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性曲線異步電動(dòng)機(jī)幾個(gè)特殊點(diǎn)：(1)理想空載運(yùn)行點(diǎn)：s=0, ,T=0,(實(shí)際運(yùn)行時(shí)間）。根據(jù)產(chǎn)品目錄，做出其機(jī)械特性，工程上用于電動(dòng)機(jī)選型。參數(shù)表達(dá)式為 (46)用于分析各個(gè)參數(shù)對于電動(dòng)機(jī)性能的影響?！∞D(zhuǎn)矩特性和電磁關(guān)系分析　轉(zhuǎn)矩平衡方程式 異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上各種機(jī)械功率除以轉(zhuǎn)子機(jī)械角速度就得到相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩。(2) 在輸電線上造成很大的電壓損失，使電網(wǎng)負(fù)載端的電壓降低?！∑饎?dòng)電流過大的危害起動(dòng)電流過大會(huì)造成如下影響：(1) 大的起動(dòng)電流會(huì)在線路和電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生損耗，而引起電動(dòng)機(jī)繞組過熱。不同負(fù)載和不同供電容量電網(wǎng)，對電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能的要求是不一樣的。　起動(dòng)的基本要求拖動(dòng)生產(chǎn)機(jī)械的異步電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過程中，要求起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩并且起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大越好，保證起動(dòng)過程很快結(jié)束，使生產(chǎn)機(jī)械能夠較快的達(dá)到正常運(yùn)行。如果機(jī)械負(fù)載要求的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，而電網(wǎng)容量相對于電動(dòng)機(jī)來說又不很大，則主要考慮如何減小起動(dòng)電流。在選擇異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法時(shí)，必須根據(jù)電網(wǎng)容量和機(jī)械負(fù)載對起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的要求等具體情況進(jìn)行具體分析。而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大是由于起動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)子漏抗遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子電阻使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)接近90度，所以盡管電流很大但其有功分量卻不大。因?yàn)樗钠饎?dòng)電流很大而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩并不大。因此，我們總是希望在起動(dòng)電流比較小的情況下，能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。為使電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)起來，并很快達(dá)到額定轉(zhuǎn)速而正常工作，要求電機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；但又希望起動(dòng)電流不要太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的電壓降落而影響接在電網(wǎng)上的其他電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。4　異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)原理分析　起動(dòng)理論分析異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能和直流電動(dòng)機(jī)一樣，包括以下幾項(xiàng)：起動(dòng)電流倍數(shù)、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)、起動(dòng)時(shí)間、起動(dòng)時(shí)繞組中消耗的能量和繞組發(fā)熱、起動(dòng)設(shè)備的簡單性和可靠性、起動(dòng)時(shí)的過渡過程。第一種形式的轉(zhuǎn)子大多數(shù)采用梨形半閉口槽。氣隙太大，電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的功率因數(shù)降低；氣隙太小，使裝配困難，運(yùn)行不可靠，高次諧波磁場增強(qiáng)，從而使附加損耗增加以及使啟動(dòng)性能變差。風(fēng)扇則用來通風(fēng)冷卻電動(dòng)機(jī)。其他部分：端蓋、風(fēng)扇等。當(dāng)用銅時(shí)，銅導(dǎo)條與端環(huán)之間須用銅焊或銀焊的方法把他們焊接起來。如果去掉鐵心，整個(gè)繞組的外型就像一個(gè)“鼠籠”。鼠籠式轉(zhuǎn)子繞組不必由外界電源供電，因此可以自行閉合而構(gòu)成短路繞組。100kW以下的異步電動(dòng)機(jī)一般采用鑄鋁轉(zhuǎn)子。圖33 繞線形轉(zhuǎn)子與外加變阻器的連接1— 集電環(huán)；2—電刷；3—變阻器② 籠形繞組：在轉(zhuǎn)子鐵心的每一個(gè)槽中插入一根銅條，在銅條兩端各用一個(gè)銅環(huán)（稱為端環(huán)）把導(dǎo)條連接起來，稱為銅排轉(zhuǎn)子，如上圖所示。（2）轉(zhuǎn)子繞組異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組分為繞線形與籠形兩種，由此分為繞線轉(zhuǎn)子異步電動(dòng)機(jī)與籠形異步電動(dòng)機(jī)。槽絕緣的材料和厚度有電機(jī)的耐熱等級(jí)和工作電壓來定，如E級(jí)絕緣的電機(jī)一般采用附有聚脂薄膜的青殼紙作為槽絕緣。定子三相繞組的六個(gè)出線端都引至接線盒上，首端分別標(biāo)為U1, V1, W1 ，末端分別標(biāo)為U2, V2, W2 。線圈由絕緣銅導(dǎo)線或絕緣鋁導(dǎo)線繞制。每個(gè)繞組即為一相，每個(gè)繞組在空間相差120176。圖32　定子鐵心及沖片示意圖（左）定子鐵心 （右）定子沖片（3）定子繞組：定子繞組是三相電動(dòng)機(jī)的電路部分，三相電動(dòng)機(jī)有三相繞組，通入三相對稱電流時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場。從這些觀點(diǎn)來看，半閉口槽是較好的。這時(shí)定子繞組由高強(qiáng)度漆包圓銅線（或鋁線）繞成，經(jīng)過槽口分散嵌入槽內(nèi)；起優(yōu)點(diǎn)是槽口較小，可以減小氣隙磁阻，使產(chǎn)生一定數(shù)量的旋轉(zhuǎn)磁場所需的激磁電流減小，從而提高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)。通用的槽形有三種：（1）半閉口槽；（2）半開口槽；（3）開口槽。為了減少旋轉(zhuǎn)磁場在鐵心中引起的損耗，如圖32所示。吊環(huán)：一般是用鑄鋼制造，安裝在機(jī)座的上端，用來起吊、搬抬三相電動(dòng)機(jī)。 軸承蓋：也是鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型的，它的作用是固定轉(zhuǎn)子，使轉(zhuǎn)子不能軸向移動(dòng)，另外起存放潤滑油和保護(hù)軸承的作用。通常，機(jī)座的外表要求散熱性能好，所以一般都鑄有散熱片。機(jī)座：鑄鐵或鑄鋼澆鑄成型，它的作用是保護(hù)和固定三相電動(dòng)機(jī)的定子繞組。三相電動(dòng)機(jī)的定子一般由外殼、定子鐵心、定子繞組等部分組成。此外，還有端蓋、軸承、接線盒、吊環(huán)等其他附件，如圖31所示。異步電機(jī)主要作為電動(dòng)機(jī)運(yùn)行，常稱為異步電動(dòng)機(jī)。ODE3ODE23的確定步長的函數(shù)解法ODE2使用固定步長的經(jīng)典2階RungeKutta公式的方法，也稱為Heun方法ODE1固定步長的Euler方法3　鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的物理結(jié)構(gòu)　籠型異步電動(dòng)機(jī)基本結(jié)構(gòu)交流旋轉(zhuǎn)電機(jī)可分成同步電機(jī)和異步電機(jī)兩大類，如果電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速與定子旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)速相等，轉(zhuǎn)子與定子旋轉(zhuǎn)磁場在空間同步地旋轉(zhuǎn)，這種電機(jī)就稱為同步電機(jī)。Discrete針對無連續(xù)狀態(tài)系統(tǒng)的特殊解法。由于ODE23S是單步方法，因此，有時(shí)它要比ODE15S快一些。此解法是基于最新的數(shù)值差分公式，如果仿真使用ODE45時(shí)運(yùn)行很慢，可以試一試此解法。但此解法不適合用于不連續(xù)的系統(tǒng)。ODE113變階次的AdamsBashforthMoulton解法。有時(shí)對輕度的剛性方程，它可以比ODE45更有效。是默認(rèn)解法，通常也是第一選擇。各種解法及其說明見表21：表21　Simulink數(shù)值解法表 Simulink解法解法說明ODE45通常情況下是最好的單步解法。一般來說，使用變步長的自適應(yīng)解法是較好的選擇?！∷惴ㄟx擇Simulink提供了許多微分方程的解法。在某種情況下，也可以建立一個(gè)只有源模塊和顯示模塊的系統(tǒng)。圖21　Simulink模型元素關(guān)聯(lián)圖Simulink模型并不一定要包含全部的三種元素，在實(shí)際應(yīng)用中通?？梢匀鄙倨渲械囊粋€(gè)或兩個(gè)。輸出顯示形式包括圖形顯示、示波器顯示和輸出到文件或MATLAB工作空間三種。系統(tǒng)模塊作為中心模塊是Simulink仿真建模所要解決的主要部分：信號(hào)源為系統(tǒng)的輸入，它包括常數(shù)信號(hào)源、函數(shù)信號(hào)發(fā)生器（如信號(hào)波和階躍函數(shù)波等）和用戶自己在Matlab中創(chuàng)建的自定義信號(hào)。S函數(shù)使Simulink更加充實(shí)、完備，具有更強(qiáng)的處理能力。另外，它還提供一套圖形動(dòng)畫的處理方法，使用戶可以方便地觀察到仿真的整個(gè)過程。它是用模塊組合的方法來使用戶能夠快速、準(zhǔn)確的創(chuàng)建動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)模型的，特別是對于復(fù)雜的非線性系統(tǒng)，它的效果更為明顯。因此，Matlab已成為世界上應(yīng)用最廣泛的工程計(jì)算應(yīng)用軟件之一。Matlab語言集計(jì)算、數(shù)據(jù)可視和程序設(shè)計(jì)于一體，并能用人們熟悉的符號(hào)表示出來，在工程計(jì)算方面具有不可比擬的優(yōu)越性；它還為圖形處理提供了豐富的函數(shù)。這些工具箱就是專業(yè)部分?；静糠职?矩陣的各種運(yùn)算和各種變換、代數(shù)和超越方程求解、數(shù)值積分等。數(shù)值積分時(shí)自動(dòng)按精度選擇步長，自動(dòng)檢測和顯示程序錯(cuò)誤的能力強(qiáng)，易于調(diào)試。能繪制三維曲線和曲面，如果數(shù)據(jù)齊全，通常只需要一條命令即可繪出圖形。這些都減輕了編程和調(diào)試的工作量。(2)人機(jī)界面適合科技人員：Matlab的程序與科技人員的書寫習(xí)慣相近，因此，它易讀易寫，易于科技人員交流。在控制界，很多著名專家和學(xué)者為其擅長的領(lǐng)域開發(fā)了工具箱，而其中很多工具箱己經(jīng)成為該領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)。這使它成為國際控制領(lǐng)域應(yīng)用最廣的首選軟件工具。2　Matlab/Si