【正文】 (2－ 14) stNU ZtIUtK )()( ? (2－ 15) 由前面 等效電路， 221221 ?????? ??????????? ??? xxsrrZst (2－ 16) 在 1tt? 時(shí)，有 1)( 1 ?tKU ，此時(shí)有： 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 23 頁(yè) 22122121 )(?????? ??????????? ??????????? xxsrrtIU N （ 2－ 17) 解得：12212121)( rxxtIUrsN ??????? ????????????? （ 2－ 18） 在 1t 時(shí)間內(nèi)，電磁力矩為： 21 223stNUpem st sZf rUKnM ? ?? 或 2122290stNUem st sZn rUKM ? ?? （ 2－ 19） 將式（ 2－ 15）代入式（ 2－ 19）： sn rtIM em st 1222 )(90 ? ?? （ 2－ 20） 負(fù)載力矩可典型地表示為： ?stst KnM ?2 （ 2－ 21） 由拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式有： dtdJMMstem st ??? 2 ? ??? ??? sste m st MMdsGDnt1 221375 （ 2－ 22） 對(duì)負(fù)載力矩可以改寫成如下形式： 11 22 )1( )1(30 ?? ?? ??? NNst sn sPM （ 2－ 23） 將式（ 2－ 23）與（ 2－ 20）代入（ 2－ 22）解得： ? ? ?????????? sNNssPsrtIdsGDnt11222221)1()1()(33581?? （ 2－ 24） a． 對(duì)于恒電流起動(dòng) 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 24 頁(yè) 有 NIKtI 1)( ? ， 1K 限流倍數(shù)，（ 2－ 25） 以NNNN s IsrP 222 )1(3 ??? 代入式（ 2－ 24）得： ?? ?????? ? s NNNN ssssK s dsP GDsnt 1 212 2121 )1()1(3581 )()1( ??? （ 2－ 25） 由（ 2－ 22）可知起動(dòng)時(shí)間取決于電磁力矩和負(fù)載力矩之差，這涉及到負(fù)載的機(jī)械特性和 )(tKU 的變化。 15CLtA? ，1AmA avt ? (2－ 10) 式中： v －額定帶速， sm/ ； Ama －滿載平均起動(dòng)加速度，2/~ smaAm ? 因此傳動(dòng)系統(tǒng)平均起動(dòng)系數(shù)應(yīng)滿足 ： ZPinDFtvmKNTuAAmr??????????? ??? 29555 (2－ 11) 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 21 頁(yè) minAK 、 maxAK 、 AmK 將作為設(shè)計(jì)的依據(jù)，用于判斷軟起動(dòng)系統(tǒng)是否滿足輸送機(jī)的起動(dòng)要求。這樣便于研究 電 源傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu)控 制 設(shè) 備 電 動(dòng) 機(jī) 工 作 機(jī) 構(gòu)山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 18 頁(yè) 圖 2－ 5 電力拖動(dòng)系統(tǒng)一般組成 作用于電力拖動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩有電動(dòng)機(jī)的軸轉(zhuǎn)矩 M 和負(fù)載轉(zhuǎn)矩 LM ,設(shè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 J ，角速度為 ? ，則角動(dòng)量為 ?J ,根據(jù)動(dòng)力學(xué)規(guī)律，可得到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程式的一般形式： dtdJdtdJJdtdMM L ??? ???? )( (2－ 1) 一般 J 為常量，則 dtdJMM L ??? (22) 拖動(dòng)系統(tǒng)在起動(dòng)過(guò)程中，描述系統(tǒng)狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)方程為： dtdnJMM L ?? (2－ 3) 帶式輸送機(jī)的起 動(dòng)參數(shù)選擇 對(duì)于帶式輸送機(jī)起動(dòng)參數(shù)的要求，判斷某種軟起動(dòng)起動(dòng)是否滿足要求的主要依據(jù)是該軟起動(dòng)系統(tǒng)能否保證輸送機(jī)的張力（決定了輸送帶和各機(jī)械部件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度）和起動(dòng)性能在給定的安全度內(nèi)。雖然生產(chǎn)系統(tǒng)的具體結(jié)構(gòu)和負(fù)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(dòng)力學(xué)系統(tǒng)。該裝置起動(dòng)時(shí)的調(diào)速精度高，也可變速運(yùn)行，運(yùn)行可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作維護(hù)方便，價(jià)格低廉，缺點(diǎn)調(diào)速范圍小。其工作原理是利用傳動(dòng)介質(zhì)來(lái)傳遞動(dòng)力。 （ 3） 液力調(diào)速裝置。其工作原理 :通過(guò)控制器來(lái)調(diào)節(jié)功率器件中的柵極，使進(jìn)入功率器件的交流電源頻率發(fā)生變化，根據(jù)公式pfn 60?，改變頻率則改變電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可使電機(jī)按一定設(shè)定的速度起動(dòng)實(shí)現(xiàn)電 機(jī)的軟起動(dòng)，該裝置山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 17 頁(yè) 起動(dòng)時(shí)調(diào)速精度高，可以變速運(yùn)行。該裝置起動(dòng)時(shí)調(diào)速精度高，可以變速運(yùn)行，缺點(diǎn)是其成本和維護(hù)費(fèi)用高。 目前礦山長(zhǎng)距離帶式輸送機(jī)的起動(dòng)主要采用以下 3 種技術(shù) （ 1） 差動(dòng)輪系液粘調(diào)技術(shù)。當(dāng)然，電壓降低后，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩也隨之降低了，因此降壓起動(dòng)方法只適用于對(duì)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高的場(chǎng)合 (如驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、離心泵等 )。在一般情況下，直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流引起的電壓降落，對(duì)經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)只要不超過(guò) %10 ，對(duì)不經(jīng)常起動(dòng)的只要不超過(guò) %15 ，就允許采用直接起動(dòng)方法，而不致影響接在同一電網(wǎng)上的其他異步電動(dòng)機(jī)的正常工作。在電網(wǎng)容量不夠大或者電動(dòng)機(jī)本身不允許通過(guò)很大電流的情況下，必須采用限制或減小起動(dòng)電流的山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 16 頁(yè) 起動(dòng)方法。在電動(dòng)機(jī)直接接到電源上 起動(dòng) (即直接起動(dòng) )時(shí)，通常都將出現(xiàn)很大的起動(dòng)電流。 如果電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流很大，在電網(wǎng)容量不夠大時(shí)，就會(huì)使電網(wǎng)電壓顯著下降。起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和起動(dòng)電流是電動(dòng)機(jī)起動(dòng)性能中最重要的兩項(xiàng)指標(biāo)、一般在電動(dòng)機(jī)技術(shù)條件標(biāo)準(zhǔn)中都對(duì)它們規(guī)定了限值，以保證電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)能力。 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的安全要求 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，是指電動(dòng)機(jī)按正常工作條件接通電源時(shí)，從靜止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到以一定的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行的過(guò)程。起動(dòng)過(guò)程中，如果同時(shí)采集 )(tn 數(shù)據(jù)對(duì)于建模的精度是大好處的，但是從硬件的組成上比較麻煩，這就需要權(quán)衡。 )(*tI 是否可用應(yīng)以仿真輸出圖形 )(tn 是否適宜為標(biāo)準(zhǔn)。仿真軟件的任務(wù)就是預(yù)測(cè)由給定的電流曲線 )(*tI 引起的整個(gè)軟起動(dòng)過(guò)程。在硬件上落實(shí)對(duì)SCR 軟起動(dòng)裝置各項(xiàng)要求的可感知性的基礎(chǔ)上，將要求量化，再根據(jù)每一要求的重要程度給量化加權(quán)，得出評(píng)價(jià)函數(shù)，給出軟起動(dòng)過(guò)程的質(zhì)量評(píng)價(jià)。 我們軟起動(dòng)器的初級(jí)智能化可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)。 只有存在對(duì)象較大變異頻發(fā)的條件下，才需要對(duì)電流閉環(huán)無(wú)法抑制的擾動(dòng)作補(bǔ)償，就是按照獲悉的擾動(dòng)的性質(zhì)和強(qiáng)隊(duì)對(duì)電流給定 )(tI? 在線修正。由于 SCR 軟起 動(dòng)裝置電壓或電流閉環(huán)的響應(yīng)速度很快，又可以把電流給定 )(tI? 視同 )(tI ，電壓給定)(tU? 視同 )(tU ，只要精心構(gòu)建好 )(tI? 或 )(tU? 就可以演繹出任一種起動(dòng)方式所期望的結(jié)果。輸入變量 SCR 觸發(fā)角 )(t? 就是”象源“，它通過(guò)系統(tǒng)映射為“象”：由 )(tI 、 )(tU 、 )(tn 等變量表征的整個(gè)軟起動(dòng)過(guò)程。這類系統(tǒng)中的任一變量都可以視為“象源“，其他一切變量均是其映射生成的”象“。 但是如果對(duì)單輸入系統(tǒng)輸入變量為 )(tX ，且非零 )(tX 映射的 )(tYJ非零，則可以實(shí)現(xiàn) )(tYJ 的 )(tX 就是唯一的。 通過(guò)電流閉環(huán)實(shí)現(xiàn) SCR 多方式軟起動(dòng) 控制理論認(rèn)為，任何確定型多變量控制系統(tǒng)，都可以由輸入變量山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 13 頁(yè) )(tX 到輸出變量 )(tY 的映射來(lái)描述： )]([)( tXFtY ? ，其中 )(tX 是各輸入 )(1tX 、 )(2tX ， … )(tXm 的向量表示； )(tY 是各輸出 )(1tY 、 )(2tY ， … )(tYm的向量表示； [*]F 表示映射關(guān)系， )(tX 是“象源“， )(tY 是”象“。 SCR 軟起動(dòng)裝置無(wú)法超越它的感知能力。 對(duì)于一個(gè)智能化的軟起動(dòng)裝置，首先應(yīng)該包含對(duì)軟起動(dòng)過(guò)程作出評(píng)價(jià)的體系，其次能對(duì)對(duì)象作至少時(shí)離線辨識(shí)，最后裝置應(yīng)工作在反饋或前饋控制原則下，控制是在檢測(cè)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。 目前除了以 SCR 為主體的固態(tài)軟起動(dòng)裝置 ,應(yīng)用中還有液壓耦合軟起動(dòng)裝置 ,本文主要討論以晶閘管為主體的固態(tài)軟起動(dòng)裝置。 tIsmI1stt 2stt圖 2 . 4 脈 沖 恒 流 軟 起 動(dòng)山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 12 頁(yè) 軟起動(dòng)的控制 對(duì)一個(gè)好的軟起動(dòng)過(guò)程：應(yīng)該是對(duì)電網(wǎng)影響（包括諧波公害）小的；起動(dòng)耗時(shí)短的；沖擊電流量小的；機(jī)械沖擊力小的；噪聲小的；電動(dòng)機(jī)溫升小的過(guò)程；對(duì)于不同的用戶其 對(duì)每一指標(biāo)的側(cè)重點(diǎn)不同，所以產(chǎn)生廠家為一產(chǎn)品會(huì)配置如此多的起動(dòng)方式，以滿足不同的用戶需求，以達(dá)到占有市場(chǎng)的目的。顯然，這種起動(dòng)方式的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，適用于重載起動(dòng)，如皮帶輸送機(jī)、磨煤機(jī)的帶載起動(dòng)。圖 24 表示了脈沖恒流軟起動(dòng)方式的電流特性。 斜坡恒流軟起動(dòng)方式一般適用于空載或輕載起動(dòng)，也適 用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而增大的負(fù)載設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)、水泵等。起動(dòng)電流上升變化率和恒流值都可以任意設(shè)定，恒流值 smI 大小決定起動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短。從圖中可以看出，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程分為兩個(gè)階段，先為斜坡起動(dòng)階段，后為恒流起動(dòng)階段。這種起動(dòng)方式一般適用于起動(dòng)慣性大的場(chǎng)合 3. 斜坡恒流軟起動(dòng) 若控制起動(dòng)電流以一定的速率平穩(wěn)地增加，當(dāng)起動(dòng)電流增大到所設(shè)定的電流限定值 smI 時(shí)，就將起動(dòng)電流保持恒 定直至起動(dòng)結(jié)束。 stt －恒流起動(dòng)時(shí)間 Ut圖 2 . 1 斜 坡 電 壓 起 動(dòng)Isttt圖 2 . 2 恒 流 軟 起 動(dòng)山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 10 頁(yè) 圖 22 表示了這種恒流軟起動(dòng)方式的電流特性。 2. 恒電流起動(dòng) 目前的軟起動(dòng)器大都以起動(dòng)電流為控制對(duì)象進(jìn)行軟起動(dòng)的。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 9 頁(yè) 圖 中，起動(dòng)電壓先以設(shè)定的速率增加，然后再轉(zhuǎn)為額定電壓。 一般軟起動(dòng)方式 1. 斜坡電壓起動(dòng) 早期的軟起動(dòng)器是以起動(dòng)電壓為控制對(duì)象進(jìn)行軟起動(dòng)的。均提供了眾多的可資遴選的起動(dòng)方式；其中 SIEI 公司提供的起動(dòng)方式就有 10 種之多：普通負(fù)載標(biāo)準(zhǔn)起動(dòng)、高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩負(fù)載、常用泵、需帶突跳起動(dòng)的泵、輕型傳輸帶、重型傳輸帶、小慣量風(fēng)機(jī)、大慣量風(fēng)機(jī)、往復(fù)式壓縮機(jī)、螺旋式壓縮機(jī)。典型產(chǎn)品有雷諾爾公司的軟起動(dòng)器，提供起動(dòng)方式有：限流起動(dòng)、斜坡電壓起動(dòng)、轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動(dòng)、轉(zhuǎn)矩控 制、電壓控制 5 種。 軟起動(dòng)的方式主要指軟起動(dòng)裝置按什么原則規(guī)律將電動(dòng)機(jī)從零速升至額定轉(zhuǎn)速。該類電子式軟起動(dòng)器以晶閘管為主電路，微控制器作為核心控制單元來(lái)完成電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過(guò)程，已成為可能。為了使電動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速時(shí)達(dá)到它的額定轉(zhuǎn)矩，在經(jīng)歷了預(yù)先設(shè)定的時(shí)間后，又從星形接線轉(zhuǎn)換到三角形接線，在轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)的電流峰值反作用于供電電網(wǎng)；同樣，此時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩沖擊使傳動(dòng)單元還是落入“硬起動(dòng)”的俗套。為了降低這種高倍的起動(dòng) 電流，迄今為止使用得最普遍的是星三角磁力起動(dòng)器。眾所周知，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)刻出現(xiàn)的起動(dòng)電流最高可達(dá)電動(dòng)機(jī)額定電流的 15 倍，這樣大的電流不僅加重了進(jìn)線、供電電網(wǎng)以及接在電動(dòng)機(jī)前面的開(kāi)關(guān)電器的負(fù)荷，而且同時(shí)出現(xiàn)的巨大轉(zhuǎn)矩又會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)生猛烈的沖振，并且也給用作動(dòng)力傳輸?shù)妮o助設(shè)備（例如三角皮帶、變速機(jī)構(gòu)）和做功的機(jī)械設(shè)備帶來(lái)不可避免的機(jī)械沖擊。 軟起動(dòng)的由來(lái)與發(fā)展 三相交流電動(dòng)機(jī)發(fā)明以來(lái)，經(jīng)歷了 100 多年的歷程。 山東科技大學(xué)繼續(xù)教育學(xué)生畢業(yè)論文用紙 第 7 頁(yè) 2. 電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng) 與傳統(tǒng)起動(dòng)設(shè)備相比，軟起動(dòng)器具有更好的起動(dòng)控制性能及保護(hù)性能。 隨著電力電子技術(shù)的進(jìn)步和發(fā)展，一 種稱為軟起動(dòng)器 (或固態(tài)軟起動(dòng)器 )的新型起動(dòng)設(shè)備正在工業(yè)中推廣應(yīng)用。但它們還存在著明顯不足之處，如沒(méi)解決電動(dòng)機(jī)起動(dòng)瞬間電流沖擊問(wèn)題，而且上述起動(dòng)設(shè)備在起動(dòng)過(guò)程中需進(jìn)行電壓切換，電動(dòng)機(jī)也將有瞬時(shí)大電流沖擊問(wèn)題。這時(shí)，由于定子繞組阻抗的增加，使起動(dòng)電流減小，起動(dòng)完畢后再將其余支路接入電源。 5. 部分繞組起動(dòng) 若正常運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的定子每相繞組由兩條或多條并聯(lián)支路組成。采用不同的抽頭比例，即可適應(yīng)不同的起動(dòng)要求。 根據(jù)延邊三角形接法時(shí)的特點(diǎn)，定子每相繞組所承受的電壓，小于三角形接法時(shí)的電壓 1U ,但大于星形接法時(shí)的 31U 。起動(dòng)時(shí)，定子繞組的一部分仍接成三角形，剩下的部分接成星形。延邊三角形起動(dòng)方法是從 ??Y 起動(dòng)方法演變而來(lái)的，不同之處僅在定子每相繞組中多一個(gè)中間抽頭。使用時(shí)可根據(jù)起動(dòng)電流和所需要的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來(lái)選擇，這種起動(dòng)方法的 缺點(diǎn)是增加了設(shè)備費(fèi)用。而自耦變壓器起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于不受定子繞組接法的限制并且變比 ak 可以改變。自耦變壓器原、副邊電壓之比為 ak ，于是經(jīng)過(guò)自耦變壓器降壓后，加在電動(dòng)機(jī)上的端電壓降為aNkU ，則電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流stNast IkI 1?。 山東科