異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)分析

【摘要】近三十多年來(lái)，國(guó)外對(duì)晶閘管三相交流調(diào)壓電路進(jìn)行了廣泛的研究，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，在某些領(lǐng)域應(yīng)用顯示出獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。文章對(duì)異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)做了分析。
【關(guān)鍵詞】異步電動(dòng)機(jī)；軟啟動(dòng)；晶閘管

　　電動(dòng)機(jī)作為重要的動(dòng)力裝置，已被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、國(guó)防軍事設(shè)施以及日常生活中。直流電動(dòng)機(jī)其調(diào)速在過(guò)去一直占統(tǒng)治地位，但由于本身結(jié)構(gòu)原因，例如換向器的機(jī)械強(qiáng)度不高，電刷易于磨損等，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)向高速大容量化發(fā)展的要求。而交流電動(dòng)機(jī)，特別是三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、價(jià)格低廉，而且堅(jiān)固耐用，慣量小，運(yùn)行可靠等優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了極廣泛的應(yīng)用，也正在發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。
　　一、軟啟動(dòng)的現(xiàn)狀
　　交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)相比存在許多優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)異步電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中又有許多弊病。所謂起動(dòng)過(guò)程是在交流傳動(dòng)系統(tǒng)中，當(dāng)異步電動(dòng)機(jī)投入電網(wǎng)時(shí)，其轉(zhuǎn)速由零開(kāi)始上升，轉(zhuǎn)速升到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的全過(guò)程。如不采用任何起動(dòng)裝置的情況下，直接加額定電壓到定子繞組起動(dòng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電機(jī)的起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4～8倍，其轉(zhuǎn)速也在很短時(shí)間內(nèi)由零上升到額定轉(zhuǎn)速。同時(shí)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩沖擊較大，一般可達(dá)額定轉(zhuǎn)矩的兩倍以上。起動(dòng)時(shí)過(guò)高的電流一方面會(huì)造成嚴(yán)重的電網(wǎng)沖擊，給電網(wǎng)造成過(guò)大的電壓降落，降低電網(wǎng)電能質(zhì)量并影響其他設(shè)備的正常運(yùn)行。而過(guò)大的轉(zhuǎn)矩沖擊又將造成機(jī)械應(yīng)力沖擊，影響電動(dòng)機(jī)本身及其拖動(dòng)設(shè)備的使用壽命。因此，通?？偸橇η笤谳^小的起動(dòng)起動(dòng)電流下得到足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，為此就要選擇合適的起動(dòng)方法。在選擇起動(dòng)方法時(shí)可以根據(jù)具體情況具體要求來(lái)選擇。
　　對(duì)三相鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流的限制，通常有定子串接電抗器起動(dòng)、Y-△起動(dòng)、自藕變壓器將壓起動(dòng)、延邊三角形起動(dòng)。而對(duì)繞線(xiàn)式交流電動(dòng)機(jī)，常采用轉(zhuǎn)子串接頻敏變阻器起動(dòng)、轉(zhuǎn)子串電阻分級(jí)起動(dòng)。但這些傳統(tǒng)的起動(dòng)方法都存在一些問(wèn)題。
　　1．定子串接電阻起動(dòng):由于外串了電阻，在電阻上有較大的有功損耗，特別對(duì)中型、大型異步電動(dòng)機(jī)更不經(jīng)濟(jì)，因此在降低了起動(dòng)電流的同時(shí)、卻付出了較大的代價(jià)— 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低得更多，一般只能用于空載和輕載。
　　2．Y--△起動(dòng):丫一△起動(dòng)方法雖然簡(jiǎn)單，只需一個(gè)Y一△轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)。但是Y--△起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)定子繞組六個(gè)出線(xiàn)端都要引出來(lái)，對(duì)于高電壓的電動(dòng)機(jī)有一定的困難，一般只用于△接法380v電動(dòng)機(jī)。
　　3．自禍變壓器將壓起動(dòng):自禍變壓器將壓起動(dòng)，比起定子串接電抗器起動(dòng)，當(dāng)限定的起動(dòng)電流相同時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩?fù)p失的較少;比起卜△起動(dòng)，有幾種抽頭供選用比較靈活，并且鞏/峨較大時(shí)，可以拖動(dòng)較大些的負(fù)載起動(dòng)。但是自禍變壓器體積大，價(jià)格高，也不能拖動(dòng)重負(fù)載起動(dòng)。
　　4．延邊三角形起動(dòng):采用延邊三角形起動(dòng)鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，除了簡(jiǎn)單的繞組接線(xiàn)切換裝置之外，不需要其他專(zhuān)用起動(dòng)設(shè)備。但是，電動(dòng)機(jī)的定子繞組不但為△接，有抽頭，而且需要專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)，制成后抽頭又不能隨意變動(dòng)。
　　隨著電力技術(shù) (尤其是集成電路、微處理器以及新一代電力電子器件)的不斷發(fā)展，異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過(guò)程中的起動(dòng)電流過(guò)高，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩過(guò)小等問(wèn)題得到了很好的解決。
　　從20世紀(jì)70年代開(kāi)始推廣利用晶閘管交流調(diào)壓技術(shù)制作的軟起動(dòng)器，以及
采用微控制器代替模擬控制電路，發(fā)展成為現(xiàn)代的電子軟起動(dòng)器。

二、軟啟動(dòng)的特點(diǎn)
　　電子軟起動(dòng)器相對(duì)于傳統(tǒng)的起動(dòng)方式，其突出的優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在:
　　1．電力半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)是無(wú)電弧開(kāi)關(guān)和電流連續(xù)的調(diào)節(jié)，所以電子軟起動(dòng)器是無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)的，能夠連續(xù)穩(wěn)定調(diào)節(jié)電機(jī)的起動(dòng)，而傳統(tǒng)起動(dòng)的調(diào)節(jié)是分檔的，即屬于有級(jí)調(diào)節(jié)范圍。
2．沖擊轉(zhuǎn)矩和沖擊電流小。軟起動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，是通過(guò)逐漸增大晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)起動(dòng)電流限制在設(shè)定值以?xún)?nèi)，因而沖擊電流小 ，也可控制轉(zhuǎn)矩平滑上升，保護(hù)傳動(dòng)機(jī)械、設(shè)備和人員。
3．軟起動(dòng)器可以引入電流閉環(huán)控制，使電機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中保持恒流，確保電機(jī)平穩(wěn)起動(dòng)。
4．根據(jù)負(fù)載情況及電網(wǎng)繼電保護(hù)特性選擇，可自由地?zé)o級(jí)調(diào)整至最佳的起動(dòng)電流，節(jié)省電能。
5．由于采用微機(jī)控制，可在起動(dòng)前對(duì)主回路進(jìn)行故障診斷，且數(shù)字化的控制具有較穩(wěn)定的靜態(tài)特性，不易受溫度、電源電壓及時(shí)間變化等因素的影響，因此提高了系統(tǒng)的可靠性，有助于系統(tǒng)維護(hù).
同時(shí)，軟起動(dòng)器還能實(shí)現(xiàn)直接計(jì)算機(jī)通訊控制，為自動(dòng)化控制打下良好的基
礎(chǔ)。
　　三、軟起動(dòng)的發(fā)展方向
1．短期展望:軟起動(dòng)將仍然以各種形式的降壓（限流）軟起動(dòng)為它的主要形式。從理論上說(shuō)，性能價(jià)格比高的產(chǎn)品將占有更大的市場(chǎng)份額.但是，在各種應(yīng)用場(chǎng)合，人們對(duì)于各種性能的側(cè)重面不同，使各類(lèi)起動(dòng)產(chǎn)品 (包括傳統(tǒng)的星三角起動(dòng))都可能會(huì)贏得自己的市場(chǎng)。
　　2．長(zhǎng)期展望:變頻軟起動(dòng)將成為軟起動(dòng)的主流。各種形式的降壓軟起動(dòng)將與星三角起動(dòng)等技術(shù)一起歸并為傳統(tǒng)的起動(dòng)技術(shù)。隨著變頻器價(jià)格的逐漸下降，可靠性的進(jìn)一步提高，未來(lái)成為主流產(chǎn)品的軟起動(dòng)裝置將是帶有軟切換功能的廉價(jià)的變頻器。

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