文档介绍：目录
摘要 1
1三相异步电动机软启动器的设计 1
国内外研究现状 2
本课题研究内容 2
2 三相异步电动机的起动控制的研究 4
三相异步电动机的起动过程的分析 4
三相异步电机的启动方法 6
直接起动 7
传统减压起动 8
软启动 10
软起动的原理及分析 11
晶闸管调压原理 11
软起动的起动方式 13
3 软启动器的硬件电路设计 16
主要器件的介绍 16
KJ004功能介绍 16
KJ041功能介绍 18
主电路的选择 19
晶闸管相控调压原理 20
主回路设计 21
主回路电路 21
晶闸管参数选择 21
晶闸管触发电路 22
晶闸管保护电路 24
电压检测回路 25
同步信号检测 25
电压反馈回路 27
电压过/欠保护电路 28
电流检测回路 28
电流反馈回路 28
过电流保护电路 29
4 基于单片机的软起动器的设计 30
触发脉冲控制的软件设计 30
结束语 38
参考文献 39
摘要
三相异步电动机因具有结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉等优点,而广泛应用在工业、农业、交通运输业、国防工业以及其他各行各业中。但它也有明显的缺点,那就是起动转矩小,起动电流过大。这种情况对电机本身及周围电网都有非常不利的影响。为了减小异步电动机起动过程中对电网的冲击、消除传统降压起动设备的有级触点控制对异步电动机的冲击、改善异步电动机的起动特性,本文对基于单片机控制的晶闸管调压软起动器进行讨论。
本文首先阐述了软起动器晶闸管调压电路(即主电路)的工作原理,主要是基于晶闸管的三相异步电动机软启动器主电路设计和触发电路设计。然后是对电动机软启动器模式的设计,但主要还是软起动器的硬件电路设计。
本文设计的软起动器操作方便简单,能够使电机顺利起动。使之能达到了改善三相异步电动机起动性能的要求。在满足异步电动机起动转矩要求及降低起动电流的前提下,使电机能够平稳可靠起动。
关键词:异步电动机;晶闸管;软起动
1三相异步电动机软启动器的设计
国内外研究现状
我国软起动技术起步于上世纪80年代早期,目前生产电机启动器的厂家很多,先后也推出了多种品牌的软起动器。但由于国内自主开发和生产的能力相对较弱,对国外产品的依赖还是很严重。在技术上和可靠性上与国外同类产品尚有一定的差距。所以在整个软起动器市场上,占据统治地位的还是国外产品,国内产品所占的份额还是很低。
目前市场上生产的软启动器主要以机械式和三相反并联晶闸管方式为主。机械式启动器是目前使用比较广泛的启动方式,但它是有级起动,会产生二次冲击电流,启动电流仍然为标称电流的3~4倍,且有体积大、噪音大、维护费用高、无法适应恶劣环境等诸多弊端。
近三十年来,随着电力电子技术的发展,使无电弧开关和连续调节电流成为可能。电力半导体开关器件具有无磨损、寿命长、功耗小等特点,结合现代控制理论及微机控制技术,为实现电机的软起动提供了全新的思路。要突破传统的启动方式,是离不开电力电子技术和微机控制技术的发展的。
目前在国外,发达国家的电动机软起动产品主要是固态软起动装置——晶闸管软起动和兼作软起动的变频器。在生产工艺兼有调速要求时,采用变频装置。在没有调速要求使用的场合下,起动负载较轻时一般采用晶闸管软起动。在重载或负载功率特别大的时候,才使用变频软起动。晶闸管软起动装置是发达国家软起动的主流产品,各知名电气公司均有自己晶闸管软起动的品牌,在其功能上又各具特色。例如GE公司生产的ASTAT智能电机软起动器;ABB公司生产的PST、PSTB系列电机软起动器;施耐德公司的ATS46软起动器;德国SIEMENS公司的3RW22 SIKOSTART软起动器等等。目前,国外对晶闸管三相交流调压电路的研究己经从对控制电压、控制电机电流的开环、闭环方式,发展到通过建立比较准确实用的数学模型,找到适用于三相交流调压电路电机负载的控制方法,从而使三相交流调压电路电机负载性能更优[3]。另一方面,随着电力电子技术的发展,异步电动机向更加可靠、方便性好、小型化方向发展。
本课题研究内容
软启动器本质上是一种直流调压装置,用来实现软启动、软停车、实时监测以及各种保护功能。为了保证系统安全可靠地运行,可以充分发挥单片机的强大控制功能,由主控制电路对系统的关键器件和关键参数,例如过压、欠压、过流、过载、等进行实时监控。随着数字直流P