【毕业论文设计】交流电机软起动器控制系统设计.doc

毕业论文设计 交流电机软启动器控制系统设计 南京化工职业技术学院 毕业论文（设计）任务书 课 题 交流电机软启动器控制系统设计 2011年 10月 18日至2012 年 1月 7日共 8周 专业年级 电气化0942 学号姓名 0903290216万盼盼 指 导 教 师 袁和平 2011年 10月 18日 课题 来 源 发达的工业化国家，三相感应电动机消耗了大约70%的电能。电机直接起动存在较大的冲击，消耗了大量电能。直接起动方式虽然起动简单，但是电机在直接起动时会产生很大的瞬间电流冲击，造成许多危害，如过大的热应力极易导致绕组损坏，造成绕组绝缘提前老化，从而降低电动机的使用寿命;过大的起动电流将使感应电动机的起动转矩冲击很大;过大的起动电流还造成对电网的冲击，造成能源浪费，传统降压起动方法无法从根本上解决这些问题。因此研究三相感应电动机的软起动器，以此来克服上述电动机起动时的缺点，是很有现实意义和经济效益的。本文设计了三相电动机软起动器，主电路由三组反并联的晶闸管构成。通过控制晶闸管的触发角，可降低三相感应电动机定子电压，从而达到抑制起动电流冲击的目的。本设计采取开环控制系统利用移相电路控制晶闸管导通角，控制电路由积分电路、加法电路、反向电路及限幅电路形成触发模块的控制电压，触发模快由KC04、KC41及功放电路组成。软启动器是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置，国外称为Soft Starter。它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。运用不同的方法，控制三相反并联闸管的导通角，使被控电机的输入电压按不同的要求而变化，就可实现不同的功能。（1）能使电机起动电压以恒定的斜率平稳上升，起动电流小，对电网无冲击电流，减小负载的机械冲击。 　　（2）起动电压上升斜率可调，保证了起动过程的平滑性，起动电压可依据不同的负载在30%～70%Ue(Ue为额定电压)范围内连续可调。 　　（3）可以根据不同的负载设定起动时间。 　　（4）起动器还具有可控硅短路保护、缺相保护、过热保护、欠压保护。 三相交流电机广泛应用于拖动风机、皮带机、水泵、真空泵、潜水泵及压缩机等，故电机的起动、控制、运行及安全可靠性显得十分重要，尤其是大功率电机的起动及系统的保护。针对电机起动的优良性、控制的可靠性、保护功能的全面性，设计一种软起动控制系统，从而改善电机起动效果，提高系统保护与控制功能的完善性与可靠性。系统设计原理图通常，当电机功率大于7.skw时，须采用降压起动，故本文所设计的控制系统是针对广泛使用的大功率三相电机降压起动进行设计。摘 要 1 1三相异步电动机软启动器的设计 1 1.1 国内外研究现状 2 1.2 本课题研究内容 2 2 三相异步电动机的起动控制的研究 4 2.1 三相异步电动机的起动过程的分析 4 2.2 三相异步电机的启动方法 6 2.2.1 直接起动 7 2.2.2 传统减压起动 8 2.2.3 软启动 10 2.3 软起动的原理及分析 11 2.3.1 晶闸管调压原理 11 2.3.2 软起动的起动方式 13 3 软启动器的硬件电路设计 16 3.1 主要器件的介绍 16 3.1.1 KJ004功能介绍 16 3.1.2 KJ041功能介绍 18 3.2 主电路的选择 19 3.2.2 晶闸管相控调压原理 20 3.3 主回路设计 21 3.3.1 主回路电路 21 3.3.2 晶闸管参数选择 21 3.3.3 晶闸管触发电路 22 3.3.4 晶闸管保护电路 24 3.4 电压检测回路 25 3.4.1 同步信号检测 25 3.4.2 电压反馈回路 27 3.4.3 电压过／欠保护电路 28 3.5 电流检测回路 28 3.5.1 电流反馈回路 28 3.5.2 过电流保护电路 29 4 基于单片机的软起动器的设计 30 4.1 触发脉冲控制的软件设计 30 结束语 38 参考文献 39 摘 要 三相异步电动机因具有结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉等优点，而广泛应用在工业、农业、交通运输业、国防工业以及其他各行各业中。但它也有明显的缺点，那就是起动转矩小，起动电流过大。这种情况对电机本身及周围电网都有非常不利的影响。为了减小异步电动机起动过程中对电网的冲击、消除传统降压起动设备的有级触点控制对异步电动机的冲击、改善异步电动机的起动特性，本文对基于单片机控制的晶闸管调压软起动器进行讨论。 本文首先阐述了软起动器晶闸管调压电路(即主电路)的工作原