畢業(yè)設(shè)計(jì)--大型異步電機(jī)軟起動(dòng)的研究

1、<p>　　xxxx大學(xué)文華學(xué)院 </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) [論文] </p><p>　　題目: 大型異步電機(jī)軟起動(dòng)的研究 </p><p>　　院 (系)專業(yè)：電氣工程及其自動(dòng)化</p><p>　　答辯時(shí)間： </p><p>　　xxxx大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文</p&g

2、t;<p>　　本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） </p><p><b>　　開題報(bào)告</b></p><p>　　題目:大型異步電機(jī)軟起動(dòng)的研究</p><p><b>　　II </b></p><p>　　xxxx大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文</p><p>　　1.

3、課題的目的、意義、國(guó)內(nèi)外概況和預(yù)測(cè) </p><p>　　1.1 課題的目的 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)的非經(jīng)濟(jì)運(yùn)行情況,早已引起國(guó)家有關(guān)部門的重視,并分別于 1990 年和 1995</p><p>　　年制定和修定了強(qiáng)制性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn):《三相異步電動(dòng)機(jī)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行》(GB12497-1995)。國(guó)</p><p>　　家希望依此來規(guī)范三相異步

4、電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行,國(guó)標(biāo)的發(fā)布對(duì)低壓電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行起</p><p>　　了很大的促進(jìn)作用,但對(duì)中壓電動(dòng)機(jī)則收效甚微。其原因是:(1)中壓電動(dòng)機(jī)一般容量較</p><p>　　大,一旦發(fā)生故障,其影響也大,因此對(duì)節(jié)電措施可靠性的要求就更高; (2)中壓電動(dòng)機(jī)節(jié)</p><p>　　電措施受電力電子功率器件耐壓水平的限制,節(jié)電產(chǎn)品的開發(fā)在技術(shù)上難度更大一些。</

5、p><p>　　到目前為止,國(guó)內(nèi)尚無成型的中壓電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)和節(jié)電運(yùn)行的產(chǎn)品面市。 </p><p>　　1.2 課題的意義 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)裝置主要有: “Y-Δ ”起動(dòng)器、自藕降壓起動(dòng)器、飽和電抗器。</p><p>　　傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備在很大程度上緩解了大容量電機(jī)在較小容量電網(wǎng)上起動(dòng)時(shí)的矛盾，</p>&

6、lt;p>　　但是它們只是相對(duì)減小了大電流的沖擊并未在本質(zhì)上解決問題。而且這些起動(dòng)設(shè)備還有</p><p>　　一些固有的缺點(diǎn)，如對(duì)負(fù)載適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、維修工作量大等等。隨著工</p><p>　　業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化、機(jī)械化要求的提高，此類矛盾日益突出。 </p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的長(zhǎng)短也是需要考慮的問題。在整個(gè)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，電磁&l

7、t;/p><p>　　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</p><p>　　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)械來說，起動(dòng)過程的</p><p>　　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)過程，對(duì)電動(dòng)機(jī)有不同的起</p><p><b>　　動(dòng)時(shí)間要求。

8、</b></p><p>　　過去的起動(dòng)裝置大多采用接觸器，屬于有觸點(diǎn)系統(tǒng)，容易磨損引發(fā)故障，起動(dòng)特性</p><p>　　不好。為了達(dá)到無觸點(diǎn)控制，獲得靈活多變的良好的起動(dòng)特性，在 80 年代初期鼠籠型</p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)電子軟起動(dòng)器誕生。軟起動(dòng)控制器是一種新型節(jié)能設(shè)備，在歐美國(guó)家已得到</p><p>　　大量的應(yīng)

9、用。它利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，以后又融入了功率因素控制技</p><p>　　術(shù)，在控制裝置的研究上，正圍繞著提高起動(dòng)力矩、實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控、完善檢</p><p>　　測(cè)和自診斷功能以及提高產(chǎn)品可靠性、改進(jìn)制造工藝、降低成本等方面努力。 </p><p>　　電子軟起動(dòng)器采用使定子電壓逐漸增大至額定電壓的方法，使交流異步電機(jī)平滑起</p&g

10、t;<p>　　動(dòng)，減少交流異步電機(jī)的起動(dòng)電流，降低起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。由于三相交流異步電機(jī)</p><p>　　的電磁轉(zhuǎn)矩與定子電壓的平方成正比，當(dāng)定子電壓降低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩就會(huì)降低很多，而</p><p>　　電子軟起動(dòng)器是采用降壓起動(dòng)，降壓并不降頻，所以利用傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器起動(dòng)三相交</p><p>　　流異步電機(jī)時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩很小。電磁轉(zhuǎn)矩小的特點(diǎn)

11、限制了電子軟起動(dòng)器的應(yīng)用范圍。 </p><p>　　本文介紹的分級(jí)變頻，可以使傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器在降低定子電壓的同時(shí)降低定子電</p><p>　　壓的頻率，按同步轉(zhuǎn)速由低到高分級(jí)起動(dòng)，減小起動(dòng)過程的能量損耗，克服傳統(tǒng)電子軟</p><p>　　起動(dòng)器電磁轉(zhuǎn)矩小的缺點(diǎn)，可以使電機(jī)在全負(fù)載的情況下平滑起動(dòng)和短時(shí)運(yùn)行于低速狀</p><p>　　

12、態(tài)。另外，分級(jí)變頻還可以使電子軟起動(dòng)器輸出負(fù)相序電壓，使電機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)。 </p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外概況 </p><p>　　20 世紀(jì) 60 年代以來，由于生產(chǎn)發(fā)展的需要和節(jié)省電能的要求，促使世界各國(guó)重視</p><p>　　交流調(diào)速技術(shù)的研究與發(fā)展。尤其是 20 世紀(jì) 70 年代以后，由于科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展為</p><p&

13、gt;　　交流調(diào)速的發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的技術(shù)條件和物質(zhì)基礎(chǔ)。從此，交流調(diào)速理論及應(yīng)用技</p><p><b>　　1 </b></p><p>　　術(shù)大致沿下述四個(gè)方面發(fā)展。 </p><p>　　xxxxx大學(xué)文華學(xué)院畢業(yè)論文</p><p>　?。?）電力電子器件的蓬勃發(fā)展和迅速換代促進(jìn)了變流技術(shù)的迅速發(fā)展和變流裝

14、置</p><p>　　的現(xiàn)代化（2）脈寬調(diào)制（PWM）技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用優(yōu)化了變頻裝置的性能，適用于各類</p><p>　　交流調(diào)速系統(tǒng)，為交流調(diào)速技術(shù)的普及發(fā)揮了重大作用。（3）矢量變化控制技術(shù)的誕生</p><p>　　和發(fā)展奠定了現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)高性能化的基礎(chǔ)（4）微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與大規(guī)模集</p><p>　　成電路的迅速發(fā)展和廣

15、泛應(yīng)用為現(xiàn)代交流調(diào)速系統(tǒng)的成功應(yīng)用提供了重要的技術(shù)手段</p><p><b>　　和保證。 </b></p><p>　　2.課題要研究的內(nèi)容</p><p>　　2.1 異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方案的研究 </p><p><b>　　m</b></p><p><b>

16、　　2 ?</b></p><p><b>　　'</b></p><p><b>　　UR/ S</b></p><p><b>　　Te</b></p><p><b>　　1</b></p><p>&

17、lt;b>　　???</b></p><p><b>　　?</b></p><p><b>　　'</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　???</b></p><p&g

18、t;<b>　　2</b></p><p><b>　　'</b></p><p><b>　　?2</b></p><p><b>　　1</b></p><p><b>　　R1?CR2/ S</b></p>

19、<p><b>　　?</b></p><p><b>　　X1???CX2?</b></p><p>　　從式中可看出，在電動(dòng)機(jī)的參數(shù)已知和轉(zhuǎn)差率 s 不變時(shí)，感應(yīng)電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩和所</p><p>　　加的電源電壓的平方成正比，電壓越大，電磁轉(zhuǎn)矩就大。 </p><p>　　2.1.

20、1 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的基本類型 </p><p>　　由異步電動(dòng)機(jī)工作原理可知，從定子傳入轉(zhuǎn)子的電磁功率 Pm 可分為兩部分：一部</p><p>　　分 Pd=（1-s）Pm 是拖動(dòng)負(fù)載的有效功率；另一部分是轉(zhuǎn)差功率 Ps=sPm，與轉(zhuǎn)差率 s 成</p><p>　　正比。轉(zhuǎn)差功率如何處理、是消耗掉還是回饋給電網(wǎng)，可衡量異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的效</p>

21、;<p>　　率高低。因此按轉(zhuǎn)差功率處理方式的不同可以把現(xiàn)代異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)分為三類。 </p><p>　?。?）轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速系統(tǒng) </p><p>　　全部轉(zhuǎn)差功率都轉(zhuǎn)換成熱能的形式而消耗掉。晶閘管調(diào)壓調(diào)速屬于這一類。在異步</p><p>　　電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)中，這類系統(tǒng)的效率最低，是以增加轉(zhuǎn)差功率的消耗為代價(jià)來?yè)Q取轉(zhuǎn)速</p>

22、<p>　　的降低。但是由于這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，所以對(duì)于要求不高的小容量場(chǎng)合還有一定應(yīng)用。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)差功率回饋型調(diào)速系統(tǒng) </p><p>　　轉(zhuǎn)差功率一小部分消耗掉，大部分則通過交流裝置回饋給電網(wǎng)。轉(zhuǎn)速越低，回饋的</p><p>　　功率越多。繞線式異步電動(dòng)機(jī)串級(jí)調(diào)速和雙饋屬于這一類。顯然這類調(diào)速系統(tǒng)效率較高。 </p&g

23、t;<p>　?。?）轉(zhuǎn)差功率不變型調(diào)速系統(tǒng) </p><p>　　轉(zhuǎn)差功率中轉(zhuǎn)子銅損部分的消耗是不可避免的，但在這類系統(tǒng)中，無論轉(zhuǎn)速高低，</p><p>　　轉(zhuǎn)速功率的消耗基本不變，因此效率很高。變頻調(diào)速屬于此類。目前在交流調(diào)速系統(tǒng)中，</p><p>　　變頻調(diào)速應(yīng)用最多、最廣泛，可以構(gòu)成高動(dòng)態(tài)性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，取代直流調(diào)速。變</p&g

24、t;<p>　　頻調(diào)速技術(shù)及其裝置仍是 21 世紀(jì)的主流技術(shù)和主流產(chǎn)品。 </p><p>　　2.2 繞線式異步電動(dòng)機(jī)的串級(jí)調(diào)速和雙饋調(diào)速系統(tǒng) </p><p>　　繞線式異步電動(dòng)機(jī)在工業(yè)中應(yīng)用較多，它的傳統(tǒng)調(diào)速方法是在轉(zhuǎn)子回路串電阻調(diào)</p><p>　　速。這中調(diào)速方式的本質(zhì)是利用改變消耗于轉(zhuǎn)子外串電阻中的轉(zhuǎn)差率功率來改變轉(zhuǎn)差</p>

25、<p>　　率，從而達(dá)到調(diào)速的目的，因此，這種調(diào)速方式是轉(zhuǎn)差功率消耗型調(diào)速。這種調(diào)速方式</p><p>　　雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，但是調(diào)速是有級(jí)的，而且耗能多，效率低，是的調(diào)速性能和</p><p><b>　　2 </b></p><p><b>　　xx</b></p><p>

26、;　　經(jīng)濟(jì)性能很差。目前，這種調(diào)速方式正在逐漸被淘汰。 </p><p>　　2.3 電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器 </p><p>　　圖 1 中，采用三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管串聯(lián)于電動(dòng)機(jī)的三相供電電路上,利用晶閘管的</p><p>　　電子開關(guān)特性,通過控制其觸發(fā)脈沖、觸發(fā)角的大小來改變晶閘管的開通時(shí)間,從而改變</p><p>　　電動(dòng)機(jī)定子輸入電壓的大

27、小,以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)過程。當(dāng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)完成后即</p><p>　　端電壓升至額定電壓時(shí),三相旁路接觸器 K 吸合,使電動(dòng)機(jī)直接并網(wǎng)運(yùn)行。起動(dòng)時(shí),晶閘</p><p>　　管的導(dǎo)通角從 0°\u24320X始上升,逐漸增大,電動(dòng)機(jī)的端電壓也從零開始上升,直至達(dá)到滿足</p><p>　　起動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求,保證起動(dòng)成功。另外運(yùn)用不同的設(shè)定方法,使被控電動(dòng)

28、機(jī)的輸入電壓按不</p><p>　　同的要求而變化,就可以實(shí)現(xiàn)不同的控制功能。 </p><p>　　2.3.1 軟起動(dòng)器的起動(dòng)方法 </p><p>　　串接于電源與被控電動(dòng)機(jī)之間的軟起動(dòng)器通過控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角,使電動(dòng)</p><p>　　機(jī)電流從零開始以預(yù)設(shè)函數(shù)關(guān)系逐漸上升,直至起動(dòng)結(jié)束,實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。通常根據(jù)預(yù)設(shè)函</p&

29、gt;<p>　　數(shù)及相應(yīng)關(guān)系,軟起動(dòng)一般有如下幾種方法。 </p><p>　?。?） 限電流軟起動(dòng) </p><p>　　限電流軟起動(dòng)可歸納為斜坡恒流軟起動(dòng)、階躍起動(dòng)和脈沖沖擊起動(dòng)三種方式。①斜</p><p>　　坡恒流軟起動(dòng)：這種起動(dòng)方式是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的初始階段電流逐漸增加,當(dāng)電流達(dá)到預(yù)</p><p>　　先設(shè)定的值后

30、保持恒定,直到起動(dòng)完畢。起動(dòng)過程中,電流上升變化的速率可以根據(jù)電動(dòng)</p><p>　　機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大,則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大,起動(dòng)時(shí)間短。該方法應(yīng)用較多,特別</p><p>　　適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載。②階躍起動(dòng):這種方式是電動(dòng)機(jī)開機(jī)時(shí)即起動(dòng),在最短時(shí)間內(nèi)使</p><p>　　起動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值,通過調(diào)節(jié)起動(dòng)電流設(shè)定值,可以達(dá)到快速起動(dòng)效果。③脈沖沖&

31、lt;/p><p>　　擊起動(dòng): 電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)開始階段,讓晶閘管在極短時(shí)間內(nèi),以較大電流導(dǎo)通一段時(shí)間后</p><p>　　回落,再按原設(shè)定值線性上升,進(jìn)入恒流起動(dòng)。該起動(dòng)方法適用于重載需要克服較大靜摩</p><p>　　擦的場(chǎng)合。上述三種電動(dòng)機(jī)限電流軟起動(dòng)曲線如圖 2 所示。電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)最大電流不</p><p>　　超過預(yù)先設(shè)定的電流,通

32、常該值的設(shè)定范圍為額定電流的 0.4~4 倍。 </p><p>　?。?） 電壓斜坡起動(dòng) </p><p>　　這種方式是通過設(shè)定電動(dòng)機(jī)的輸入電壓的線性上升速率來完成電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程。</p><p>　　由于電壓在起動(dòng)過程中是線性變化的,可以保證電動(dòng)機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。 </p><p>　?。?） 轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng) </p><

33、p><b>　　3 </b></p><p><b>　　xx</b></p><p>　　選取控制量為電磁轉(zhuǎn)矩 T,并根據(jù)應(yīng)用的要求在給定的區(qū)間內(nèi)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩,尤</p><p>　　其是在起動(dòng)、停止期間控制加速轉(zhuǎn)矩,實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)運(yùn)行特性的控制,同時(shí)可以清除浪涌</p><p>　　轉(zhuǎn)矩

34、以保護(hù)傳動(dòng)機(jī)械。如果轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)時(shí)間過長(zhǎng),通過轉(zhuǎn)矩突跳克服靜轉(zhuǎn)矩,加快起動(dòng)</p><p><b>　　周期。 </b></p><p>　　2.4.軟起動(dòng)研究方案和利用 MATLAB 軟件仿真波形 </p><p>　　2.4.1 變頻軟起動(dòng) &

35、lt;/p><p>　　我們知道變頻器實(shí)際上是一種電壓、頻率控制裝置(VVVF)，其控制方式有電壓、頻</p><p>　　率比例控制(V/F)、空間電壓矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)等。由于變頻器在改變頻率</p><p>　　的同時(shí)，也按比例地改變其輸出電壓的幅值，因而能實(shí)現(xiàn)無過流軟起動(dòng)及調(diào)速節(jié)能運(yùn)行。 </p><p>　　由于變頻器一般

36、都采用交—直—交電壓型逆變方式，因而可方便地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)能量?jī)?yōu)</p><p>　　化(AEO)功能、自動(dòng)電動(dòng)機(jī)適配(AMA)功能以及自動(dòng)電壓調(diào)整(AVR)功能。由此得到啟發(fā)，</p><p>　　將變頻器的 VVVF 功能分開就可實(shí)現(xiàn) VV—VF，或 VV—CF 功能，即恒頻調(diào)壓功能。這樣對(duì)</p><p>　　于不同運(yùn)行方式的電動(dòng)機(jī)，都可采用同一控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)綜合節(jié)

37、能保護(hù)控制功能了。對(duì)</p><p>　　于需調(diào)速運(yùn)行和調(diào)速節(jié)能的設(shè)備，讓變頻器以 VVVF 實(shí)現(xiàn)變頻控制；對(duì)于不需要調(diào)速運(yùn)</p><p>　　行，且經(jīng)常處于輕載或空載運(yùn)行的設(shè)備。則采用 VV—CF 控制方式，利用變頻器進(jìn)行恒</p><p>　　頻調(diào)壓節(jié)電優(yōu)化控制。實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。 </p><p>　　在此，文章主要研究大型異步電動(dòng)機(jī)交交

38、分級(jí)變頻起動(dòng)。交-交變頻器與交-直-交</p><p>　　變頻器相比，沒有明顯的中間濾波環(huán)節(jié)，電網(wǎng)交流電被直接變換成可調(diào)頻調(diào)壓的交流電。</p><p>　　因?yàn)榻?交變頻器采用晶閘管自然換流方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；而且交-交變頻器能</p><p>　　夠直接進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換，效率較高。交-交變頻器最高輸出頻率是電網(wǎng)輸入頻率的 1／3～1</p>&

39、lt;p>　?。?，適合于低速大功率拖動(dòng)的場(chǎng)合。 </p><p>　　2.4.2 分級(jí)變頻起動(dòng) </p><p>　　在分級(jí)變頻起動(dòng)問題上，有很多問題。例如：1.分幾次變頻，在各種頻率下的 ABC</p><p>　　三相相角差；2.晶閘管控制問題，各相觸發(fā)角角度；3.檢測(cè)電源電壓和反饋電流；4.單</p><p>　　片機(jī)輸入輸出控

40、制；5.諧波問題。 </p><p>　　2.4.3 分級(jí)變頻原理 </p><p>　　在定子電壓下降的同時(shí)將頻率下調(diào),將會(huì)減少電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的損失,就可以解決傳統(tǒng)</p><p>　　軟起動(dòng)器的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小的問題.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</p><p>　　低的值開始,分級(jí)上升,最后達(dá)到 50 Hz.分級(jí)變頻雖然可以實(shí)

41、現(xiàn)變頻,但不能使頻率連續(xù)</p><p>　　地變化,只能使頻率分級(jí)變化,而且各級(jí)頻率都是 50 Hz 的 1/n,即 50 Hz 的分頻. </p><p>　　由電網(wǎng)提供的 50 Hz 的工頻電源,可產(chǎn)生各級(jí)子頻率系統(tǒng),工頻的ω net 與子頻率系</p><p>　　統(tǒng)的ω sub 的關(guān)系如下 </p><p>　　ω net=ω

42、sub·r (1) </p><p>　　其中,r 為分頻數(shù),且 r 為整數(shù). </p><p>　　由表 1 可知,從 50 Hz 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 25 Hz,有的</p><p>　　為正序如 12.5 Hz.因?yàn)檎蚩僧a(chǎn)生較大的正轉(zhuǎn)矩,所以對(duì) 25Hz 子頻率系統(tǒng)來說,需要打</p><

43、;p>　　破平衡,改變相位角,使之不平衡.重新定義子頻率系統(tǒng)的ω sub 與相位角關(guān)系如下 </p><p><b>　　4 </b></p><p><b>　　xx</b></p><p>　　由式(3),式(4)可計(jì)算出各級(jí)子頻率系統(tǒng)的相位角.本課題將利用 MATLAB/SIMULINK</p>

44、<p>　　庫(kù)中的傅立葉模塊,計(jì)算出對(duì) r 的不同取值對(duì)應(yīng)的子頻率系統(tǒng)電壓的相位角。 </p><p>　　要得到起動(dòng)時(shí)的最大正轉(zhuǎn)矩,需選出最優(yōu)化的組合.利用三相電路的對(duì)稱分量法對(duì)</p><p>　　各種組合的三相電源系統(tǒng)進(jìn)行分析。 </p><p>　　2.4.4 在 Matlab 等軟件中進(jìn)行仿真計(jì)算 </p><p>　　目

45、前，MATLAB已經(jīng)成為國(guó)際上最流行的科學(xué)與工程計(jì)算的軟件工具。MATLAB </p><p>　　給出了矩陣函數(shù)和特殊矩陣的專門庫(kù)函數(shù)，大部分算術(shù)運(yùn)算符可以照搬到數(shù)組的運(yùn)算，</p><p>　　使之在處理數(shù)字信號(hào)處理、建模、模式識(shí)別、自動(dòng)控制、優(yōu)化等領(lǐng)域的問題時(shí)，顯得十</p><p>　　分簡(jiǎn)潔、高效。MATLAB 的繪圖功能十分方便，在調(diào)用繪圖函數(shù)時(shí)調(diào)整

46、自變量可以繪</p><p>　　出不同顏色的點(diǎn)、線、復(fù)線和多重線。在國(guó)際學(xué)術(shù)界，MATLAB已經(jīng)被確認(rèn)為準(zhǔn)確、</p><p>　　可靠的科學(xué)計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)軟件。在設(shè)計(jì)研究單位和工業(yè)部門，MATLAB 是進(jìn)行高效研究和</p><p>　　開發(fā)的首選軟件工具。</p><p>　　（1） 建模及仿真</p><p>

47、　　根據(jù)原理分析,對(duì)起動(dòng)過程建立模型，在不同起動(dòng)方式下進(jìn)行仿真，對(duì)定子電流(有</p><p>　　效值)、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩這些常量進(jìn)行波形比較，得出最終相應(yīng)的結(jié)論。</p><p>　　3. 課題研究進(jìn)展計(jì)劃 </p><p><b>　　5 </b></p><p><b>　　xx</b></

48、p><p>　　第一階段：2 月 9 日－2 月 22 日，收集和整理相關(guān)文獻(xiàn)資料和數(shù)據(jù)，選擇好待翻譯的文</p><p>　　獻(xiàn)，完成開題報(bào)告。 </p><p>　　第二階段：2 月 23 日——3 月 22 日，討論比較各軟起動(dòng)方案和設(shè)計(jì)主回路 </p><p>　　第三階段：3 月 23 日——4 月 12 日，變頻調(diào)速系統(tǒng)控制算法的研究

49、及其波形的仿真 </p><p>　　第四階段：4 月 13 日——4 月 26 日，軟起動(dòng)控制器初步設(shè)計(jì) </p><p>　　第五階段：4 月 27 日——5 月 10 日，嚴(yán)格按形式和內(nèi)容的要求完成畢業(yè)論文，做好答</p><p><b>　　辯準(zhǔn)備。 </b></p><p><b>　　4. 參考文獻(xiàn)

50、 </b></p><p>　　1. 李華德交流調(diào)速控制系統(tǒng)</p><p>　　2. 宋書中交流調(diào)速系統(tǒng)</p><p>　　電子工業(yè)出版社 2003 </p><p>　　機(jī)械工業(yè)出版社 2000 </p><p>　　3．呂鋒.異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)器.華北電力技術(shù)，2

51、001 年 6 期</p><p>　　4．徐甫榮.交流異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù).電氣時(shí)代，2003 年 8 期</p><p>　　5．張紹文.電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)及其應(yīng)用.唐山學(xué)院學(xué)報(bào)，2003 年 6 期</p><p>　　6．佘致廷.基于分級(jí)變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器的研究.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)，2004 年 12 月</p><p>　　7. 徐甫榮

52、交流異步電機(jī)軟起動(dòng)及優(yōu)化節(jié)能控制技術(shù)研究，電氣傳動(dòng)自動(dòng)化，2003 年 1</p><p><b>　　期</b></p><p>　　8. 蘇金明 MATLAB 實(shí)用教程</p><p>　　電子工業(yè)出版社 2005 </p><p>　　9. 劉叔軍 MATLAB7.0 控制

53、系統(tǒng)應(yīng)用與實(shí)例</p><p>　　機(jī)械工業(yè)出版社 2006 </p><p><b>　　6 </b></p><p>　　華中科技大學(xué)文華學(xué)院 </p><p>　　畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) [論文] </p><p>　　題目:大型異步電機(jī)軟起動(dòng)的研究</p><p

54、><b>　　目錄 </b></p><p>　　摘 要 ........................................................ 1 </p><p>　　ABSTRACT ..................................................... 2 </p><p&

55、gt;　　1 緒論 ....................................................... 1 </p><p>　　1.1 引言 ..................................................... 1 </p><p>　　1.2 傳統(tǒng)軟起動(dòng)器原理概述 ............................

56、......... 2 </p><p>　　1.3 分級(jí)變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器原理概述............................ 2 </p><p>　　1.4 本文的主要內(nèi)容 ........................................... 3 </p><p>　　2 異步電機(jī)軟起動(dòng)器基本原理分析 ..............

57、................. 4 </p><p>　　2.1 異步電機(jī)的起動(dòng)性能分析 ................................... 4 </p><p>　　2.2 異步電機(jī)的幾種起動(dòng)方法 ................................... 5 </p><p>　　2.2.1 異步電機(jī)的直接起動(dòng)法與降壓起動(dòng)法

58、........................ 5 </p><p>　　2.2.2 異步電機(jī)的電子式晶閘管降壓軟起動(dòng)法 ...................... 7 </p><p>　　2.3 軟起動(dòng)器的應(yīng)用和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀............................ 8 </p><p>　　3 高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器的理論研究 ..........

59、......................... 9 </p><p>　　3.1 分頻原理及方法 ........................................... 9 </p><p>　　3.1.1 分頻原理 ............................................... 9 </p><p>　　3.1.

60、2 分頻方法 ............................................... 9 </p><p>　　3.2 分級(jí)變頻相位組合 ........................................ 10 </p><p>　　3.3 各級(jí)子頻率觸發(fā)角的計(jì)算 .................................. 16 </p

61、><p>　　4 對(duì)軟起動(dòng)器起動(dòng)過程的建模及仿真 ............................ 20 </p><p>　　4.1 仿真模型 ................................................ 20 </p><p>　　4.1.1 三相電源模塊 .................................

62、......... 20 </p><p>　　4.1.2 脈沖生成模塊及晶閘管組模塊 ............................ 20 </p><p>　　4.1.3 變頻模塊 .............................................. 21 </p><p>　　4.1.4 電機(jī)及測(cè)量顯示模塊 .........

63、........................... 22 </p><p>　　4.2 仿真結(jié)果及分析 .......................................... 23 </p><p>　　結(jié)束語 ...................................................... 28 </p><p>　　

64、參考文獻(xiàn) .................................................... 29 </p><p><b>　　xx</b></p><p><b>　　摘 要 </b></p><p>　　三相籠型異步電動(dòng)機(jī)因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便、價(jià)格便宜以及慣性小等</p>

65、;<p>　　優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。隨著各領(lǐng)域生產(chǎn)機(jī)械的不斷更新和發(fā)展，</p><p>　　對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能要求越來越高。傳統(tǒng)的直接起動(dòng)方式與降壓起動(dòng)方式因各有其局限性，</p><p>　　如不能有效減少起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的大電流沖擊，對(duì)負(fù)載適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、維修工</p><p>　　作量大等等已越來越不能適應(yīng)生產(chǎn)發(fā)

66、展的要求。為獲得良好多變的起動(dòng)性能，采用晶閘管做</p><p>　　主電路的電子式軟起動(dòng)器得到大量的運(yùn)用。</p><p>　　本文研究的采用分級(jí)變頻的軟起動(dòng)裝置使電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩增大，可以應(yīng)用于傳統(tǒng)軟起</p><p>　　動(dòng)器較少涉及的重載起動(dòng)的場(chǎng)合，拓展了其應(yīng)用范圍。論文對(duì)分級(jí)變頻理論進(jìn)行了深入剖析，</p><p>　　利用 MATL

67、AB 對(duì)起動(dòng)過程進(jìn)行仿真，其中包含了各個(gè)頻率下最大正轉(zhuǎn)矩的三相電壓波形和</p><p>　　各個(gè)頻率下的電壓傅立葉分解的諧波分布，論證了理論的可行性。本文最后給出了仿真實(shí)驗(yàn)</p><p>　　結(jié)果，仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該軟起動(dòng)器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能實(shí)現(xiàn)速度閉環(huán)控制的</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)，使軟起動(dòng)控制技術(shù)提高了一步，并且有持續(xù)研究開發(fā)的前景，有望在較廣

68、泛的應(yīng)用領(lǐng)</p><p><b>　　域得到推廣應(yīng)用。</b></p><p>　　關(guān)鍵詞:異步電動(dòng)機(jī);軟起動(dòng)器;晶閘管;分級(jí)變頻;高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　xx</b></p><p>　　Large-scale asynchronous motor soft start <

69、;/p><p>　　Development</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The three phase squirrel cage induction machine is most used in</p><p>　　industry, agriculture, traff

70、ic area and etc because of its simple structure, </p><p>　　stable running, convenient maintaining, and small inertia. With the </p><p>　　development of machines in production area

71、, the more excellent start </p><p>　　performance is desired. Conventional start methods include direct start </p><p>　　and reduced-voltage start can't fit the request for production

72、because they </p><p>　　have some localization such as huge current impact, bad adaptive faculty</p><p>　　for load, uncontinuous start current, heavy maintaining work. For good </p>

73、<p>　　start performance, electronic formula soft starter has been used well </p><p>　　which uses GTO as main circuit. A high torque soft starter is studied in</p><p>　　thi

74、s paper. First, discrete frequency theory is used to improve start torque </p><p>　　so that the soft starter can be used in more areas. </p><p>　　This paper introduces in detail the soft s

75、tarter's principle, use </p><p>　　MATLAB to simulate the start process, prove the feasibility. It has four </p><p>　　start modes: the ramp voltage start, the limit current start, t

76、he ramp speed </p><p>　　start and the discrete frequency start. Experiment results are given in the </p><p>　　end. It proves that this soft starter has advantages such as simple structure, </

77、p><p><b>　　xx</b></p><p>　　high start torque, speed closed loop control etc., develops the technology</p><p>　　of soft start, has wide application foreground. </p>&

78、lt;p>　　Key Words: induction machine; soft starter; GTO; discrete </p><p>　　frequency; high start torque </p><p><b>　　1.1 引言 </b></p><p><b>　　xx</b><

79、;/p><p><b>　　1 緒論 </b></p><p>　　異步電動(dòng)機(jī),是由氣隙旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電流相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩,從而實(shí)現(xiàn)</p><p>　　機(jī)電能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能量的一種交流電機(jī)。 異步電動(dòng)機(jī)按照轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)分為兩種形式:有鼠籠</p><p>　　式（鼠籠式異步電機(jī)）、繞線式異步電動(dòng)機(jī)。異步電動(dòng)機(jī)是各類

80、電動(dòng)機(jī)中應(yīng)用最廣、需要量</p><p>　　最大的一種。各國(guó)的以電為動(dòng)力的機(jī)械中，約有 90％左右為異步電動(dòng)機(jī)，其中小型異步電</p><p>　　動(dòng)機(jī)約占 70％以上。在電力系統(tǒng)的總負(fù)荷中，異步電動(dòng)機(jī)的用電量占相當(dāng)大的比重。在中</p><p>　　國(guó)，異步電動(dòng)機(jī)的用電量約占總負(fù)荷的 60％多。 </p><p>　　電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)是交流電

81、機(jī)最基本、最重要的一個(gè)問題,它同電機(jī)的調(diào)速同等重要。從三</p><p>　　相異步電動(dòng)機(jī)固有機(jī)械特性的分析可知,如果在額定電壓下直接起動(dòng)三相異步電動(dòng)機(jī),由于</p><p>　　最初起動(dòng)瞬間主磁通 m 約減少到額定值的一半,功率因數(shù)</p><p>　　當(dāng)大,其起動(dòng)電流約為額定電流的 4~7 倍,而起動(dòng)力矩并不大。 </p><p>　　又

82、很低,造成了起動(dòng)電流相</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)裝置主要有: “Y-Δ ”起動(dòng)器、自藕降壓起動(dòng)器、飽和電抗器。傳統(tǒng)</p><p>　　的降壓起動(dòng)設(shè)備在很大程度上緩解了大容量電機(jī)在較小容量電網(wǎng)上起動(dòng)時(shí)的矛盾，但是它們</p><p>　　只是相對(duì)減小了大電流的沖擊并未在本質(zhì)上解決問題。而且這些起動(dòng)設(shè)備還有一些固有的缺</p><p&g

83、t;　　點(diǎn)，如對(duì)負(fù)載適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、維修工作量大等等。隨著工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)自動(dòng)化、</p><p>　　機(jī)械化要求的提高，此類矛盾日益突出。 </p><p>　　異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程的長(zhǎng)短也是需要考慮的問題。在整個(gè)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，電磁轉(zhuǎn)矩</p><p>　　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。</p>

84、;<p>　　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)械來說，起動(dòng)過程的時(shí)間長(zhǎng)短對(duì)勞動(dòng)</p><p>　　生產(chǎn)率的影響是很大的，因而對(duì)不同的生產(chǎn)過程，對(duì)電動(dòng)機(jī)有不同的起動(dòng)時(shí)間要求。 </p><p>　　過去的起動(dòng)裝置大多采用接觸器，屬于有觸點(diǎn)系統(tǒng)，容易磨損引發(fā)故障，起動(dòng)特性不</p><p>　　好。為了達(dá)到無觸點(diǎn)控制，獲得靈活多變的良好的

85、起動(dòng)特性，在 80 年代初期鼠籠型異步電</p><p>　　動(dòng)機(jī)電子軟起動(dòng)器誕生。軟起動(dòng)控制器是一種新型節(jié)能設(shè)備，在歐美國(guó)家已得到大量的應(yīng)用。</p><p>　　它利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)實(shí)現(xiàn)降壓起動(dòng)，以后又融入了功率因素控制技術(shù)，在控制裝置的</p><p>　　研究上，正圍繞著提高起動(dòng)力矩、實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)控、完善檢測(cè)和自診斷功能以及提</p>

86、<p>　　高產(chǎn)品可靠性、改進(jìn)制造工藝、降低成本等方面努力。 </p><p>　　電子軟起動(dòng)器采用使定子電壓逐漸增大至額定電壓的方法，使交流異步電機(jī)平滑起動(dòng)，</p><p>　　減少交流異步電機(jī)的起動(dòng)電流，降低起動(dòng)時(shí)對(duì)電網(wǎng)的沖擊。由于三相交流異步電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)</p><p>　　矩與定子電壓的平方成正比，當(dāng)定子電壓降低時(shí)，電磁轉(zhuǎn)矩就會(huì)降低很多，而電

87、子軟起動(dòng)器</p><p>　　是采用降壓起動(dòng)，降壓并不降頻，所以利用傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器起動(dòng)三相交流異步電機(jī)時(shí)，電</p><p>　　磁轉(zhuǎn)矩很小。電磁轉(zhuǎn)矩小的特點(diǎn)限制了電子軟起動(dòng)器的應(yīng)用范圍。 </p><p><b>　　1 </b></p><p><b>　　xx</b></p>

88、<p>　　本文介紹的分級(jí)變頻，可以使傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器在降低定子電壓的同時(shí)降低定子電壓的</p><p>　　頻率，按同步轉(zhuǎn)速由低到高分級(jí)起動(dòng)，減小起動(dòng)過程的能量損耗，克服傳統(tǒng)電子軟起動(dòng)器電</p><p>　　磁轉(zhuǎn)矩小的缺點(diǎn)，可以使電機(jī)在全負(fù)載的情況下平滑起動(dòng)和短時(shí)運(yùn)行于低速狀態(tài)。另外，分</p><p>　　級(jí)變頻還可以使電子軟起動(dòng)器輸出負(fù)相序電壓，

89、使電機(jī)處于電磁制動(dòng)狀態(tài)。 </p><p>　　1.2 傳統(tǒng)軟起動(dòng)器原理概述 </p><p>　　傳統(tǒng)軟起動(dòng)的實(shí)質(zhì)是降壓起動(dòng),與“Y-Δ ”起動(dòng)和自藕降壓起動(dòng)的工作原理是一樣的,</p><p>　　不同之處在于電壓并非突變而是利用無觸點(diǎn)電子開關(guān)控制其電壓平穩(wěn)上升,設(shè)備力矩以電壓</p><p>　　上升速度的平方上升(電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩近似與定子

90、電壓的平方成正比)。它的主要構(gòu)成是串接于電</p><p>　　源與被控電機(jī)之間的三相反并聯(lián)晶閘管及其電子控制電路。 </p><p>　　用單片機(jī)控制觸發(fā)角的大小,改變電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電壓的大小。運(yùn)用不同的方法,控制三相反</p><p>　　并聯(lián)晶閘管的導(dǎo)通角,使被控電機(jī)的輸入電壓按不同的要求而變化,從而實(shí)現(xiàn)不同的功能。當(dāng)</p><p>　　

91、起動(dòng)完成后,由程序控制將接觸器閉合,短接所有晶閘管,使電機(jī)直接投網(wǎng)運(yùn)行,以避免在元</p><p>　　件上的持續(xù)損耗,同時(shí)也避免了相控元件引起的電流波形畸變及功率因數(shù)低等問題?！败浧?lt;/p><p>　　動(dòng)”實(shí)質(zhì)上就是按照預(yù)先設(shè)定的控制模式進(jìn)行的降壓起動(dòng)過程。傳統(tǒng)的軟起動(dòng)控制有限流起</p><p>　　動(dòng)，斜坡電壓起動(dòng)，轉(zhuǎn)矩控制起動(dòng)，轉(zhuǎn)矩加突跳起動(dòng)等等。 <

92、;/p><p>　　傳統(tǒng)的軟起動(dòng)器和變頻器是兩種完全不同用途的產(chǎn)品。變頻器是用于需要調(diào)速的地方，</p><p>　　其輸出不但改變電壓而且同時(shí)改變頻率;軟起動(dòng)器實(shí)際上是個(gè)調(diào)壓器，用于電機(jī)起動(dòng)時(shí)，輸</p><p>　　出只改變電壓并沒有改變頻率。變頻器具備所有軟起動(dòng)器功能，但它的價(jià)格比軟起動(dòng)器貴得</p><p>　　多，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜得多。 &l

93、t;/p><p>　　1.3 分級(jí)變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器原理概述 </p><p>　　分級(jí)變頻就是使軟起動(dòng)器能像變頻器一樣實(shí)現(xiàn)變頻，在電機(jī)起動(dòng)過程中，使電壓頻率從</p><p>　　一個(gè)比較小初值分級(jí)逐步增大至 50Hz，從而提高低電壓時(shí)的轉(zhuǎn)矩。但是分級(jí)變頻并不能使</p><p>　　軟起動(dòng)器的輸出電壓頻率連續(xù)地變化，它只能產(chǎn)生工頻的幾分頻(即

94、工頻的幾分之一)，使頻</p><p>　　率分步離散地增加:6.25Hz~10Hz~12.5Hz ~16.7Hz~25Hz~50Hz。進(jìn)行最后一次頻率切</p><p>　　換(25Hz~50Hz)時(shí)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速約為額定轉(zhuǎn)速的一半，起動(dòng)過程并沒有結(jié)束，所以切換到 50Hz</p><p>　　后，仍采用傳統(tǒng)的軟起動(dòng)方法繼續(xù)起動(dòng)，即改變觸發(fā)角，逐漸增大定子

95、繞組的端電壓。雖然</p><p>　　分級(jí)變頻的后半部分是和傳統(tǒng)的軟起動(dòng)方法一樣的，但是它改善了軟起動(dòng)器控制低速運(yùn)行的</p><p>　　電機(jī)的能力，使電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)，電流較小，轉(zhuǎn)矩較大，所以采用分級(jí)變頻的軟起動(dòng)控制</p><p>　　器可以使帶額定負(fù)載起動(dòng)的電機(jī)實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。 </p><p><b>　　2 </b&

96、gt;</p><p>　　1.4 本文的主要內(nèi)容 </p><p><b>　　xx</b></p><p>　　本文研究多級(jí)降頻的變頻高轉(zhuǎn)矩軟起動(dòng)器，使得起動(dòng)轉(zhuǎn)矩提高進(jìn)行了仿真研究。本文第</p><p>　　二章詳細(xì)介紹了傳統(tǒng)軟起動(dòng)器的起動(dòng)原理及運(yùn)行方式等;第三章對(duì)分級(jí)變頻理論進(jìn)行深入的</p>&l

97、t;p>　　分析;第四章是利用 MATLAB 對(duì)分級(jí)變頻起動(dòng)過程進(jìn)行建模及仿真，驗(yàn)證理論的可行性;結(jié)論</p><p>　　部分總結(jié)了本文主要完成的工作和取得的研究成果，并對(duì)軟起動(dòng)器的進(jìn)一步研究進(jìn)行了展</p><p><b>　　望。 </b></p><p><b>　　3 </b></p><

98、;p><b>　　xx</b></p><p>　　2 異步電機(jī)軟起動(dòng)器基本原理分析 </p><p>　　2.1 異步電機(jī)的起動(dòng)性能分析 </p><p>　　鼠籠式異步電機(jī)雖然有構(gòu)造簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、維護(hù)方便、效率與功率因素等指標(biāo)較高等</p><p>　　優(yōu)點(diǎn)，但也存在起動(dòng)特性較差的缺點(diǎn)。</p>

99、<p>　　感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能包括下列幾項(xiàng)：</p><p>　　(1)起動(dòng)電流倍數(shù) Ist/ IN；</p><p>　　(2)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩倍數(shù)Tst/ IN；</p><p><b>　　(3)起動(dòng)時(shí)間；</b></p><p>　　(4)起動(dòng)時(shí)繞組中消耗的能量和繞組的發(fā)熱；</p><

100、p>　　(5)起動(dòng)設(shè)備的簡(jiǎn)單性和可靠性；</p><p>　　(6)起動(dòng)時(shí)的過渡過程。</p><p>　　最重要的是起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。為了使電機(jī)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)起來，并很快達(dá)到額定轉(zhuǎn)</p><p>　　速正常工作，要求電動(dòng)機(jī)且有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且起動(dòng)電流不能太大，以免電網(wǎng)產(chǎn)生過大的</p><p>　　電壓降落而直接影響接在電網(wǎng)上的

101、其他電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，總是希望在起動(dòng)</p><p>　　電流比較小的情況下，能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。電動(dòng)機(jī)如不采取任何措施而直接投入電網(wǎng)起</p><p>　　動(dòng)時(shí)，往往不能滿足上述要求，因?yàn)樗钠饎?dòng)電流過大，約為額定電流的 4-7 倍。</p><p>　　圖 2-1異步電機(jī)等效電路圖 </p><p>　　起動(dòng)電流很大的原

102、因，從物理現(xiàn)象看，起動(dòng)時(shí) n=0，s=l，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)以同步轉(zhuǎn)速切割轉(zhuǎn)子，</p><p>　　在短路的轉(zhuǎn)子繞組中感應(yīng)很大的電動(dòng)勢(shì)和電流，引起與它平衡的定子電流的負(fù)載分量也跟著</p><p>　　急劇增加，以致定子電流很大;從等效電路來看，正常運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率 s 很小(0.01~0.05)，所</p><p>　　以凡 RS/ s 很大，從而限制了定、轉(zhuǎn)子電流，但起動(dòng)

103、時(shí) s=1， RS/ s 很小，隨之整個(gè)電動(dòng)機(jī)</p><p>　　的等效阻抗很小，所以起動(dòng)電流很大。對(duì)于起動(dòng)電流很大，但起動(dòng)轉(zhuǎn)矩卻不大，因?yàn)殡姶呸D(zhuǎn)</p><p>　　矩 Tem??CT?mI2cos?2；起動(dòng)時(shí)，s=1，轉(zhuǎn)子頻率(轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的頻率) f2?f1，</p><p><b>　　4 </b></p>&l

104、t;p><b>　　xx</b></p><p>　　轉(zhuǎn)子漏電抗 X2???2?f2L2??。遠(yuǎn)大于轉(zhuǎn)子電阻 R2，使轉(zhuǎn)子功率因數(shù)角????arctan(</p><p><b>　　/)</b></p><p><b>　　X2?R2</b></p><p>　　接

105、近 900，cos?2很小，所以盡管 I2很大，但其有功分量 I2cos?2卻不大；其次，由于</p><p>　　起 動(dòng) 電 流 很 大 ， 定 子 繞 組 的 漏 阻 抗 壓 降 增 大 ， 使 感 應(yīng) 電 動(dòng) 勢(shì)E1減 小 ， 主 磁 通 中</p><p><b>　　??</b></p><p><b>　　E1<

106、;/b></p><p><b>　　m</b></p><p>　　4.44 fNK</p><p>　　: 隨 之 減 小 。 ?m變 小 ，I2</p><p>　　c o s2不 大 ， 所 以 起 動(dòng) 轉(zhuǎn) 矩</p><p><b>　　1</b><

107、;/p><p><b>　　TN1</b></p><p>　　Tem??CT?mI2cos?</p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　并不大。</b></p><p>　　利用感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的較準(zhǔn)確??形等效電路(圖 2-1)，可

108、以分析出起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 Tst：(忽略勵(lì)磁</p><p><b>　　支路) </b></p><p><b>　　2'</b></p><p><b>　　Tst</b></p><p><b>　　?</b></p><p&g

109、t;<b>　　?</b></p><p><b>　　2</b></p><p><b>　　f</b></p><p><b>　　??</b></p><p><b>　　?</b></p><p>&l

110、t;b>　　???</b></p><p><b>　　m pU R</b></p><p><b>　　112</b></p><p><b>　　' ?2???</b></p><p><b>　　RX</b></

111、p><p><b>　　1?</b></p><p><b>　　???</b></p><p><b>　　X'</b></p><p><b>　　12?</b></p><p><b>　　?2?</b&

112、gt;</p><p>　　?? (2-1) </p><p><b>　　1R11</b></p><p><b>　　2</b></p><p>　　式表明:(1)電源頻率和電機(jī)參數(shù)不變時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和電源電壓平方成正比。</p>&l

113、t;p>　　(2)當(dāng)電源的頻率和電壓一定時(shí)，漏電抗( X1????1X2??)越小，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩越大。</p><p>　　(3)對(duì)于繞線轉(zhuǎn)子感應(yīng)電動(dòng)機(jī)，在轉(zhuǎn)子回路內(nèi)串入適當(dāng)附加電阻 RST，可提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，當(dāng)</p><p><b>　　'</b></p><p>　　轉(zhuǎn)子回路總電阻的折算值(''</p&g

114、t;<p>　　R2??Rst)等于電機(jī)的總漏抗( X1???X2?)時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩達(dá)到最大</p><p>　　值，等于最大電磁轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　(4) X1??和 X2'?隨電源頻率的降低而減小，所以起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨電源頻的降低而增大。</p><p>　　2.2 異步電機(jī)的幾種起動(dòng)方法 </p><p>

115、　　2.2.1 異步電機(jī)的直接起動(dòng)法與降壓起動(dòng)法 </p><p><b>　　(1)直接起動(dòng) </b></p><p>　　直接起動(dòng)是最簡(jiǎn)單的起動(dòng)方式,起動(dòng)時(shí)通過閘刀或接觸器將電動(dòng)機(jī)直接接到電網(wǎng)上。直</p><p>　　接起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)設(shè)備簡(jiǎn)單,起動(dòng)速度快。但是,直接起動(dòng)危害很大,主要表現(xiàn)在: </p><p>　

116、?、匐娋W(wǎng)沖擊:過大的起動(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)</p><p>　　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)</p><p>　　作,造成設(shè)備的有害跳閘。同時(shí)過大的起動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)繞組發(fā)熱,從而加速絕緣老化,影響</p><p><b>　　電機(jī)壽命。 </b>

117、;</p><p>　?、跈C(jī)械沖擊:過大的沖擊轉(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</p><p><b>　　5 </b></p><p><b>　　xx</b></p><p>　　磨損,導(dǎo)致?lián)舸龣C(jī),轉(zhuǎn)軸扭曲,聯(lián)軸節(jié)、傳動(dòng)齒輪損傷和皮帶撕裂等。 </p>&l

118、t;p>　?、蹖?duì)生產(chǎn)機(jī)械造成沖擊:起動(dòng)過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷,縮短</p><p>　　使用壽命,影響傳動(dòng)精度,甚至影響正常的過程控制。 </p><p>　　所有這些均給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來威脅,同時(shí)也使起動(dòng)能量損耗,尤其當(dāng)頻繁起停</p><p>　　時(shí)更是如此。因此對(duì)電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)有以下限制條件:①生產(chǎn)機(jī)械是否允許拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)直接

119、</p><p>　　起動(dòng),這是先決條件;②電動(dòng)機(jī)的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的 10~15%;③起動(dòng)過程中的</p><p>　　電壓降△U 應(yīng)不大于額定電壓的 15%。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</p><p>　　求采用一定的起動(dòng)設(shè)備,方可完成正常的起動(dòng)操作。 </p><p><b>　　(2)降壓起動(dòng)

120、 </b></p><p>　　降壓起動(dòng)的目的是減小起動(dòng)電流,但它同時(shí)也使起動(dòng)轉(zhuǎn)矩下降了。關(guān)于重載起動(dòng),對(duì)帶有</p><p>　　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)。傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)有以下幾種方法: </p><p>　?、傩切?三角形轉(zhuǎn)換器:這種方法適用于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組采用△接法的電動(dòng)機(jī)。定子</p><p>　　

121、有 6 個(gè)接頭引出,接到轉(zhuǎn)換開關(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。起動(dòng)</p><p>　　電壓為 220 V,運(yùn)行電壓為 380 V。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)過程中消耗能</p><p>　　量少。缺點(diǎn)是有二次電流沖擊,設(shè)備故障率高,需要經(jīng)常維護(hù),因此在頻繁起動(dòng)的設(shè)備上不宜</p><p>　　使用。在轉(zhuǎn)換過程中,由于瞬變電勢(shì)和電動(dòng)機(jī)

122、剩磁產(chǎn)生的電勢(shì)往往與電源電壓有相位差,嚴(yán)重</p><p>　　時(shí)會(huì)產(chǎn)生電壓相加,引起過大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩,因此大大地限制了它的使用。由于起動(dòng)</p><p>　　電壓為運(yùn)行電壓的 1/,故其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 1/3,只能用在空載或輕載(負(fù)載率小</p><p>　　于 1/3)起動(dòng)的設(shè)備上。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&l

123、t;/p><p>　　高電動(dòng)機(jī)的功率因數(shù)和效率。 </p><p>　?、谧择钭儔浩鹘祲浩饎?dòng):三相自耦變壓器（也稱補(bǔ)償器)高壓邊接電網(wǎng),低壓邊接電動(dòng)機(jī),</p><p>　　一般有幾個(gè)分接頭,可選擇不同的電壓比,相對(duì)于不同起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的負(fù)載,在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)后再將</p><p>　　其切除。其優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電壓可以選擇,如 0.65、0.8 或 0.9UN

124、,以適應(yīng)不同負(fù)載的要求。缺點(diǎn)</p><p>　　是體積大,重量大,且要消耗較多的有色金屬,故障率高,維修費(fèi)用高。 </p><p>　?、鄞趴剀浧饎?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)過程中電壓</p><p>　　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</p><p>　　實(shí)現(xiàn)