文档介绍：1绪论
异步电动机的启动问题
电机是现代工、农业生产和交通运输的重要设备,与电机配套的控制设备的性能已成为用户关注的焦点。电机的控制主要包括电机的起动、调速和制动。三相交流鼠笼型异步电机因其结构简单,运行可靠和价格便宜而被广泛采用。据统计,其耗电量约占全国发电量的30%以上。当电机投入电网时,电机从静止状态升速到达稳定运行的转速,这一过程称为电机的起动过程。鼠笼式异步电机的起动性能最重要的是起动电流和起动转矩的大小。三相异步电机作为一种反电势负载,是用反电势来平衡外加电压。电机在起动开始时反电势为零,冲击电流很大。而当电机容量较大时,冲击电流会对电网及其负载造成较大干扰,严重时甚至危害电网的运行安全。起动电流过大时,将使电机本身受到过大电磁力的冲击;频繁起动,绕组会过热。另外,由于起动应力较大,使得负载使用寿命降低。
在电机的起动运行过程中,目前普遍采用的起动方法是直接起动,用这种方式来起动电机,其优点是起动设备和操作比较简单,而且起动转矩比采用降压起动时大,只要电网容量允许就能使用。但是,直接起动电流可以达到电机额定电流的4-7倍,最大的甚至超过10倍,大的起动电流将产生较大的线路压降,使得电网电压波动过大,影响电网上其他设备的正常工作;同时,由于过大的起动电流将在电机轴上产生过大的转矩,这一起动转矩可达到满转矩的160%-200%,这对机械和传动部件会带来不应有的损坏。此外在电机起动过程中,定子绕组中过大的起动电流,将使电机绕组绝缘过热而老化。在电机能耗制动过程中,也有大量的能量消耗在转子电阻上,影响电机的绝缘,甚至有可能会烧毁电机。而在要求电机频繁起动和制动的场合,希望获得较好的起动性能,比如快速起动同时减小起动冲击电流,及较好的制动性能等;除此之外,起动过程还要求起动设备简单、经济、可靠。为了实现上述的功能,必须解决电机直接起动带来的诸多问题,因此在很多电机控制装置中加上了软起动环节[1]。
电机软起动器简介
软起动概念起源于美国马歇尔航天中心,是一种采用电力电子技术、控制技术和微处理器技术等多种技术综合而成的全新电机起动控制方式冈。智能电机软起动器是一种集电机软起动、软停车及多种保护功能于一体的新型电机控制装置。它一般采用大功率双向晶闸管构成三相交流调压主回路;以微处理器及信号采样、保护环节构成控制器,通过控制晶闸管的触发角,调节晶闸管的开通时间,从而调节输出电压,使得起动电流缓慢上升,减少对电网的冲击;起动过程中引入电流负反馈控制,使起动电流按照一定的速度上升到设定值,从而使得电机平稳起动。电流负反馈的作用还表现在如果一旦出现电压波动情况,这时就可以通过调节晶闸管的导通角来调整电机的端电压,保证起动电流稳定,继而保证电机正常起动;而对于不同负载下对电机的不同起动要求,可以无级调整起动电流设定值,改变电机的起动时间来达到最佳起动时间控制的目的。所以电机软起动器可以实现电机无触点降压软起动、软停车等多种功能。用软起动控制起动电机时,晶闸管的输出电压逐渐上升,电机逐渐加速,直到晶闸管全通,电机工作在额定电压的机械特性上[27]。
软起动器的特点
软起动器相对于传统的起动方式,其突出的优点体现在:
,所以电子软起动器是无级调节的,能够连续稳定调节电机的起动,而传统起动的调节是分档的,即属于有级调节范围。
。软起动器在起动电机时,是通过逐渐增大晶闸管的导通角,使电机起动电流限制在设定值以内,因而冲击电流小,也可控制转矩平滑上升,保护传动机械、设备和人员。
,使电机在起动过程中保持恒流,确保电机平稳起动。
,可自由地无级调整至最佳的起动电流,节省电能。
2 异步电动机软启动原理
异步电动机的等效电路
三相异步电动机的定子电路和转子电路之间只有磁的联系,并无直接电的联系。如果能用一个等效电路来代替它,则可使三相异步电动机的运行分析更加简单,方便。经过频率和绕组折算,得到三相异步电动机的每相T型等效电路如图所示。
图2-1 异步电机等效电路图
Fig2-1 The equivalent circuit diagram of induction motor
等效电路中元件为定子电阻,为定子漏电抗,为折算以后的转子电阻,为折算以后的转子漏电抗,为定子铁心损耗所对应的等效电阻,为励磁电抗。图中的物理量为定子电压向量,为定子感应电动势向量,为转子感应电动势向量,为定子电流向量,为磁化电流向量,为转子电流向量。
由于异步电动机的定子、转子之间有气隙存在,空载电流(流经励磁支路)相对来说比较大,一般不可以忽略。但是为了简化计算,可以把励