異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)

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1、異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)第1章概述1.1課題研究目的和意義電機(jī)是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，與電機(jī)配套的控制設(shè)備的性能己經(jīng)成為用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。電機(jī)的控制包括電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維修方便、運(yùn)行效率較高、工作特性較好等優(yōu)點(diǎn)，因而在電力拖動(dòng)平臺(tái)上等到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其耗電量約占全國發(fā)電量的40%左右。當(dāng)電機(jī)并入電網(wǎng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速的過程稱為電機(jī)的起動(dòng)過程。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能最重要的是起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此在電機(jī)的起動(dòng)過程中，如何降低起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一直是機(jī)電行業(yè)

2、的專家們探討的重要課題。三和異步電機(jī)是一種反電勢負(fù)載，即以反電勢來平衡外加電壓。電機(jī)在起動(dòng)開始時(shí)反電勢為零，沖擊電流很大。當(dāng)電機(jī)容量較大時(shí)，沖擊電流會(huì)對電網(wǎng)及其負(fù)載造成干擾，嚴(yán)重時(shí)甚至危害電網(wǎng)的安全運(yùn)行；起動(dòng)電流過大時(shí)，將使電機(jī)木身受到過大電磁力的沖擊，頻繁起動(dòng)，繞組會(huì)過熱。同時(shí)，由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使得負(fù)載使用壽命降低。n前最常見的是直接起動(dòng)方式，就是用閘刀開關(guān)或者接觸器把電機(jī)的定子繞組直接接到電網(wǎng)上。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是操作和起動(dòng)設(shè)備簡單，缺點(diǎn)是起動(dòng)電流很大。一般鼠籠式界步電機(jī)直接起動(dòng)的電流是額定電流的4?7倍，某些國產(chǎn)電機(jī)甚至可達(dá)8?12倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

3、是額定轉(zhuǎn)矩的1?2倍。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB755-65規(guī)定，三相感應(yīng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩至少不低于1.6倍的額定轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低15%時(shí)，，使接在同一電網(wǎng)的其它電機(jī)不致停轉(zhuǎn)。因此，肓接起動(dòng)通常只限于起動(dòng)時(shí)在電網(wǎng)中引起的電壓降落不超過10%-15%（對于經(jīng)常起動(dòng)的電機(jī)取10%,對于不經(jīng)常起動(dòng)的電機(jī)取15%）的場合。同時(shí)，直接起動(dòng)方法的應(yīng)用還受到電網(wǎng)容量的限制。若電網(wǎng)容量不夠大，則電機(jī)的起動(dòng)電流可能使得電網(wǎng)電壓顯著下降，影響接在同一電網(wǎng)的其它電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。為了解決直接起動(dòng)帶來的一系列問題，人們采用了各種降壓起動(dòng)的技術(shù)，目前應(yīng)用較為普遍的有自耦變壓器起

4、動(dòng)、串電阻或串電抗起動(dòng)、Y■△起動(dòng)和延邊三角形起動(dòng)等方法。這些傳統(tǒng)降壓起動(dòng)方法在很大程度上緩解了大容量電機(jī)在相對較小容量電網(wǎng)上起動(dòng)時(shí)的矛盾，但它們只是縮短了大電流沖擊的時(shí)間，并沒有從本質(zhì)上解決問題。而且這些起動(dòng)設(shè)備還存在一些固有的缺點(diǎn)：如對負(fù)載的適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、觸點(diǎn)繼電器控制、維修工作量大以及浪費(fèi)能源等等問題。隨著自動(dòng)化、機(jī)械化要求口益提高，這些矛盾變得更加突出。為了使電機(jī)能夠迅速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速正常工作，要求電機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且起動(dòng)電流不能太大。因此，總是希望在起動(dòng)電流較小的情況下，能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。近三十年來，隨著電力電子技術(shù)的

5、發(fā)展，使無電弧開關(guān)和連續(xù)調(diào)節(jié)電流成為可能。電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)功能實(shí)際上無磨損、壽命長、功耗小，加之微機(jī)控制技術(shù)，現(xiàn)代控制理論與電力電子技術(shù)的緊密結(jié)合，為電機(jī)的起動(dòng)節(jié)能提供了全新的思路沙。從而出現(xiàn)了電機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)。軟起動(dòng)技術(shù)具有傳統(tǒng)起動(dòng)方法無法比擬的優(yōu)勢。1.2電機(jī)起動(dòng)的現(xiàn)狀1.2.1傳統(tǒng)的異步電機(jī)的主要起動(dòng)方法(1)直接起動(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。電動(dòng)機(jī)直接全壓起動(dòng)吋，過大的起動(dòng)電流會(huì)在線路上產(chǎn)生較大的壓降，使電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大，影響并聯(lián)在電網(wǎng)上的其它設(shè)備的正常運(yùn)行，一般的要求是經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)引起的電網(wǎng)電壓變化不大于10%

6、,偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)引起的電網(wǎng)電壓變化不大于15%。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生短時(shí)的沖擊電流，如果將這種短時(shí)間的沖擊電流按周期函數(shù)分解，它將包含短時(shí)間的諧波電流，稱為短時(shí)間的諧波電流或快速變化諧波電流。我們知道，用電負(fù)荷中電動(dòng)機(jī)所占比例最大，在電氣動(dòng)力中占90%,用電量占60%以上，數(shù)量如此巨大的電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的諧波電流,使電網(wǎng)的諧波大量增加。電網(wǎng)諧波含量的增加，將導(dǎo)致電氣設(shè)備壽命縮短，網(wǎng)損加人，系統(tǒng)發(fā)生諧波諧振的可能性增加。同時(shí)，還可能引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)，儀表指示和電度計(jì)量不準(zhǔn)以及通信受干擾等一系列問題。直接全壓起動(dòng)還會(huì)在高壓開關(guān)分合

7、時(shí)產(chǎn)生陡度很大的操作過電壓，使定子繞組上電壓分布不均勻，對其絕緣造成極大的傷害。許多電機(jī)的自身故障都是由于絕緣受到傷害而引起的。綜合考慮，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下應(yīng)盡量避免采用電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)方式來保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。(2)定子回路串電抗器降壓起動(dòng)串電抗器后，起動(dòng)電流成比例降小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩則成平方關(guān)系地降小，因此電抗器阻值的選擇必須依據(jù)電起動(dòng)時(shí)阻力矩的情況，只有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于阻力轉(zhuǎn)矩時(shí)電機(jī)才能順利起動(dòng)，在大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)應(yīng)用中受限制。串聯(lián)電抗器起動(dòng)為有級降壓起動(dòng)，在全壓切換吋轉(zhuǎn)矩有躍變，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械沖擊。與直接全壓起動(dòng)相，操作過電壓的幾率會(huì)小些。但由于高頻

8、振蕩的隨機(jī)性，大幅值的操作過電壓還是有可能出現(xiàn)的。(3)自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器一般都有幾個(gè)抽頭，起動(dòng)電