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摘 要：軟啟動(dòng)的調(diào)壓模塊一般由三相反并聯(lián)晶閘管組成，可以通過(guò)改變晶閘管的觸發(fā)角改變定子的電壓，方便控制，性能良好。文章對(duì)三相異步電機(jī)的啟動(dòng)進(jìn)行概述，分析了軟啟動(dòng)的原理和特性，介紹了軟啟動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成及作用，同時(shí)分析了軟啟動(dòng)技術(shù)的*性和實(shí)用性。
關(guān)鍵詞：三相異步電動(dòng)機(jī)；軟啟動(dòng)控制技術(shù)；晶閘管
0引言
傳統(tǒng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，對(duì)電力系統(tǒng)的各個(gè)部件造成重大影響，降低它們的使用壽命，甚至可能形成電網(wǎng)電壓驟降，從而影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，直接影響電網(wǎng)中的其余電氣設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如此大的電流不但加重了輸入線路、供電網(wǎng)和電機(jī)前方的開(kāi)關(guān)設(shè)施的負(fù)載，巨大的轉(zhuǎn)矩沖擊導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生劇烈的脈沖。還給用于動(dòng)力傳遞的輔助設(shè)施，如三角帶、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和用于動(dòng)力傳遞的機(jī)械設(shè)備帶來(lái)了機(jī)械沖擊，并且無(wú)法避免。
電動(dòng)機(jī)頻繁使用，再加上它直接啟動(dòng)帶來(lái)的各種危害，一種新的啟動(dòng)方式——軟啟動(dòng)應(yīng)運(yùn)而生，如今軟啟動(dòng)已廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，與傳統(tǒng)啟動(dòng)方式相比具有很多優(yōu)勢(shì)，而且軟啟動(dòng)也分為各種啟動(dòng)的方式，各種方式應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，比如輕載，重載。同時(shí)，軟啟動(dòng)所用材料也各有不同，不同的軟啟動(dòng)材料也有不同的特點(diǎn)，也有各種不同的利弊。因?yàn)殡姍C(jī)的問(wèn)題，造成工廠出現(xiàn)事故，直接或者間接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)重大的損失。
由此可以看出，電動(dòng)機(jī)既是為數(shù)眾多，廣泛應(yīng)用的動(dòng)力設(shè)備，同時(shí)又是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，電動(dòng)機(jī)的研究保護(hù)設(shè)計(jì)以及正確的使用，對(duì)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)有著較重要的意義。
1三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)控制
1.1啟動(dòng)過(guò)程
異步電動(dòng)機(jī)在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，各個(gè)行業(yè)如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)，都少不了異步電動(dòng)機(jī)，可見(jiàn)它在日常生活中對(duì)人們的重要性。
電動(dòng)機(jī)的電壓和電流呈正比，所以要把電壓全加到定子上的話可以減輕啟動(dòng)電流過(guò)大的沖擊，這就是降壓?jiǎn)?dòng)。一般降壓?jiǎn)?dòng)的時(shí)候，在這樣的情況下，它們的數(shù)值都不會(huì)很高：就是啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩在電壓的情況下，一同增加，一同減小。像這樣的情況，更適合需求啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩都不高的場(chǎng)合。
為了更加便利，可以采用這樣的辦法：在電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，為了避免造成諧波過(guò)大，首先可以采用星型連接的方式，在啟動(dòng)完成后把電路連接方式轉(zhuǎn)換成三角形連接。異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)要注意：?jiǎn)?dòng)需要的設(shè)備不要復(fù)雜，要簡(jiǎn)單，操作要方便；電動(dòng)機(jī)要有特別大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩；啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩相同的情況下，啟動(dòng)電流小的越適合人們應(yīng)用，功率損耗越小的越受到廣泛應(yīng)用。轉(zhuǎn)矩和啟動(dòng)電流是電機(jī)啟動(dòng)時(shí)的兩個(gè)重要參數(shù)，要兼顧這兩個(gè)方面來(lái)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。
1.2啟動(dòng)方法
1.1傳統(tǒng)減壓?jiǎn)?dòng)
根據(jù)電壓幅度的大小能不能連續(xù)可調(diào)，可以分為分步調(diào)壓和逐級(jí)調(diào)壓。分級(jí)電壓調(diào)節(jié)是把電壓分成幾個(gè)層次，用較低的電壓水平啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)，并在起動(dòng)的過(guò)程中逐漸變大電壓幅值，一直到電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。
1.2軟啟動(dòng)
三相反并聯(lián)晶閘管以星型方式連接，這樣的電流不會(huì)四處流動(dòng)，四處流動(dòng)會(huì)導(dǎo)致電路中的諧波變大，就好像三角形連接，這樣的連接效果就會(huì)導(dǎo)致電路中的諧波變大，損耗增加。
2三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)原理和控制方式
限流啟動(dòng)
如果電流限制設(shè)置得小，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩就會(huì)很小，從而無(wú)法啟動(dòng)。因?yàn)檫@種方法的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩不高，輕載情況更適用于限流啟動(dòng)，電流先以線性上升，到上限電流后平穩(wěn)，直到達(dá)到額定電壓，再恢復(fù)至額定電流，啟動(dòng)成功。啟動(dòng)成功后，電流值會(huì)從維持了一會(huì)的電流值下降，而之前的維持上限電流是為了等待電機(jī)成功啟動(dòng)，而啟動(dòng)成功后，則不需要電流如此之大，就會(huì)逐漸下降到額定電流。這樣的啟動(dòng)方式，避免了配置的損壞，而上限電流雖然維持了一會(huì)但不會(huì)對(duì)設(shè)備造成太大的影響。
三相異步電機(jī)軟啟動(dòng)工作原理中的交流調(diào)壓模塊是由三相反并聯(lián)晶閘管組成，控制方式有很多種，都是為了轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩來(lái)工作的。這樣的控制方式避免了種種不利因素，以良好的啟動(dòng)效果實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)。
3三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)
電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)系統(tǒng)模塊如圖2所示。三相交流電源下有同步電壓檢測(cè)模塊，電動(dòng)機(jī)接有電流檢測(cè)模塊，SCR驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)隔離電路都作用于反并聯(lián)晶閘管。晶閘管端電壓檢測(cè)模塊可以給功率因數(shù)角控制模塊發(fā)出信號(hào)，后32位ARM微處理器把信息投入到液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊，并且和RS485以太網(wǎng)進(jìn)行信息互相交流。其詳細(xì)工作過(guò)程如下：LPC2378通過(guò)檢測(cè)起動(dòng)接觸器的返回信號(hào)，了解電動(dòng)機(jī)需要軟起動(dòng)。當(dāng)晶閘管觸發(fā)角和啟動(dòng)時(shí)間小于閾值時(shí)，旁路啟動(dòng)器閉合，并斷開(kāi)啟動(dòng)接觸器，使得電機(jī)與電網(wǎng)相連。這樣保證了系統(tǒng)能源的充分利用，使啟動(dòng)后的電力資源直接供應(yīng)給電機(jī)，這樣不僅方便了供電，還提升了電網(wǎng)設(shè)備的耐用性，這種方法為多數(shù)電廠設(shè)備所采用。三相晶閘管可以控制觸發(fā)角度，所以啟動(dòng)時(shí)比較平滑，是連續(xù)的，便于啟動(dòng)調(diào)節(jié)。
1）功率單元：主要由六個(gè)晶閘管組成，每相由兩個(gè)晶閘管逆并聯(lián)，每相晶閘管的兩端由旁路接觸器并聯(lián)，旁路接觸器用于啟動(dòng)后的旁路軟起動(dòng)器。并聯(lián)電容是為了濾波。
2）檢測(cè)單元：三相電壓經(jīng)調(diào)節(jié)電路饋入控制器A/D通道，用于電壓監(jiān)測(cè)、過(guò)壓、欠壓保護(hù)等。第二種是利用檢測(cè)到的晶閘管電壓變換后的方波信號(hào)同時(shí)進(jìn)入A/D通道，并饋入控制器計(jì)算電機(jī)的功率因數(shù)角。
3）晶閘管觸發(fā)單元：晶閘管觸發(fā)單元能改變定子電壓，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)，是因?yàn)榫чl管觸發(fā)單元能與三相交流電源與三相異步電動(dòng)機(jī)相連。
4）外圍拓展單元：這些單元包括信號(hào)處理、信號(hào)隔離、功率放大、運(yùn)行參數(shù)和故障信息檢測(cè)顯示，還有鍵盤輸入電路等。外圍拓展的單元基本包含了與外部器件相關(guān)的功能與應(yīng)用。
文章對(duì)系統(tǒng)的硬件部分做了分析與應(yīng)用，同時(shí)對(duì)硬件部分在系統(tǒng)中的應(yīng)用做了介紹。硬件部分有主要器件、電源模塊、主電路、同步信號(hào)采集模塊、電流檢測(cè)電路，它們是硬件部分的各個(gè)模塊，起到不同的作用。
4安科瑞ARD系列智能電動(dòng)機(jī)保護(hù)器介紹與綜合選型
4.1產(chǎn)品簡(jiǎn)介
ARD該系列低壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，具有過(guò)載、斷相、不平衡、欠載、接地/漏電、堵轉(zhuǎn)等保護(hù)功能。可與接觸器、電動(dòng)機(jī)起動(dòng)器等電器元件構(gòu)成電動(dòng)機(jī)控制保護(hù)單元，具有遠(yuǎn)程自動(dòng)控制、現(xiàn)場(chǎng)直接控制、面板指示、信號(hào)報(bào)警、現(xiàn)場(chǎng)總線通信等功能。
應(yīng)用范圍：可廣泛應(yīng)用于煤礦、石化、冶煉、電力、建筑等行業(yè)的配電領(lǐng)域。
4.2產(chǎn)品選型
產(chǎn)品功能
說(shuō)明：“√”表示具備“■”表示可選
5結(jié)束語(yǔ)
文章介紹了三相異步電機(jī)的各個(gè)方面，包括了它的啟動(dòng)過(guò)程、啟動(dòng)方法、硬件設(shè)計(jì)、軟件設(shè)計(jì)。在三相異步電機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程中，應(yīng)盡量避免電壓降，過(guò)大的啟動(dòng)電流，同時(shí)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩也應(yīng)該列為重要的參數(shù)之一，不斷觀察啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以免電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)失敗。眾多啟動(dòng)方法中，應(yīng)用參數(shù)用到了電壓、電流、電磁轉(zhuǎn)矩，這些都可以作為電機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中啟動(dòng)的因素。今后電機(jī)的啟動(dòng)的發(fā)展方向會(huì)趨向節(jié)能，保護(hù)電機(jī)，效率高，耐用性高的方向，三相晶閘管應(yīng)用更受大多數(shù)電機(jī)的應(yīng)用，在以后的應(yīng)用中應(yīng)該加入一個(gè)快速熔斷器，防止在調(diào)壓的過(guò)程中晶閘管的損壞。
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