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软起动器的数字模型工作原理毕业论文 1 异步电机的起动问题 电动机是工业、农业和交通运输的重要设备，而且，随着社会生产的日益发展，电动机的应用将会越来越广，与电机配套的控制设备的性能也必将成为用户关注的焦点。电动机的控制主要包括电机的起动、调速和制动。三相交流鼠笼式异步电动机因其结构简单，运行可靠和价格便宜而被广泛采用。 异步电动机的起动是指电机从静止状态加速到工作转速的整个过程。评定电动机的起动性能主要有两个指标：起动电流倍数和起动转矩倍数。希望在起动时有较大的起动转矩以带动负载快速达到正常转速，但不希望有较大的起动电流。一台普通的鼠笼式的异步电动机，如不采取任何施在额定电压下直接起动，它的起动电流较大而起动转矩并不相应增大。因为三相异步电动机是一种反电势负载，即以反电势来平衡外加电压。电动机的反电势随着转子转速的增加而逐渐增 大，电动机在起动开始时反电势为零，所以起动时的冲击电流很大。当电动机容量较大时，冲击电流会对电网及其负载造成干扰，严重时甚至危害电网的安全运行；起动电流过大时，将使电动机本身受到过大电磁力的冲击，如果经常起动，还有绕组过热的危险。同时，由于起动应力较大，使得负载设备使用寿命降低[1]。 传统的直接起动是用闸刀开关或接触器把电动机的定子绕组直接接到额定电压的电网上。直接起动的优点是操作和起动设备最简单，缺点是起动电流很大。一般鼠笼式异步电动机直接起动电流倍数，严重情况下，可能达到十倍以上，起动转矩倍数。按国家标准GB755-65规定，三相感应电动机的最大转矩至少不低于1.6倍额定转矩，当电网电压降低15％％－[2]。采用这些起动方式起动时降低了加在定子绕组的电压，起到了一定的限流作用，但仍存着以下问题。 （1）它们通常是靠接触器来切换电压达到降压目的，所以无法从根本上解决起动瞬时电流尖峰的冲击； （2）起动转矩不可调，起动中存在二次冲击电流，对负载产生冲击转矩，当电网电压下降太低时，可能造成电动机堵转； （3）起动过程中，由于接触器是带载切换，因而容易造成接触器触点拉弧损坏。 为了使电动机能够转动起来，并很快达到额定转速正常工作，要求电动机具有足够大的起动转矩且起动电流不能太大。因此，总是希望在起动电流比较小的情况下，能获得较大的起动转矩。随着电力电子技术的发展，电力半导体开关使无电弧开关和连续调节电流成为可能，以上所提及的直接起动的缺点都可以得到解决。本文即研究这种基于电力电子器件和电力电子技术的起动方法，通常称之为软起动。 2 电力电子软起动方法 传统的降压起动方法能在一定程度上解决鼠笼式异步电动机的起动电流较大的问题，但是由于传统的起动设备都是有切换触点的，控制不连续，这样就难免在起动过程中给电动机造成冲击，且传统的方法起动电流仍较大。所以传统的起动方法仅适用于中小型电机的起动控制，而对大功率的电动机来说，并不是理想的方案。 近三十多年来，随着电力电子技术的发展，电力半导体开关使无电弧开关和电流连续的调节成为可能。电力半导体器件的开关具有无磨损、寿命长、功耗小的特点。加之微机控制技术与电力电子技术的紧密结合，为电动机的起动节能提供了全新的思路，这样，就出现了采用电力半导体器件用于电动机起动控制的新型起动方式。 目前有两种电动机起动新方式：变频器和软起动器。变频器是目前应用较为广泛的节能型电气传动设备，通过改变电机电源的频率和电压，可实现多种功能。具有电动机软起动功能和电机调速功能，在电机起动上是理想的设备。如在西方、日本等国家，就广泛采用变频器于起动控制。这种变频起动方式的优点是性能可靠，可同时用于电动机调速控制，不足之处是目前变频器的造价仍较高、维护保养较困难，而且在不需要调速控制的场合，不能充分发挥其变频调速功能，因此不适合在我国大量推广应用。八十年代初一些欧美国家则成功研制了以微处理器控制大功率晶闸管组件的软起（制）动产品（也称Soft Starter），它不仅解决了传统降压起动方法存在的问题，也克服了变频调速带起动方法存在的不足，现已大量投放市场。软起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。[3] 这种软起动器（调压式）主回路采用晶闸管三相交流调压电路（在功率较小时可采用三只双向晶闸管，而功率较大时用三对反并联的晶闸管即可），其等效电路如图1所示。利用晶闸管进行调压，其输出电压大小由晶闸管的导通角决定，而晶闸管的导通角又与其控制角有关[4]。控制角越小，输出越大。因此，只需在电动机起动过程中通过控制晶闸管控制角的大小，可使电动机的定子端电压和起动电流根据工作要求设定的规律进行变化。这样，电动机的起动方式和起动电流均可任意调整和设置，使之处于最佳的起动过程。软起动器其实质是降压起动，与传统降压起动不同之处在于无机械触点，起动电压和起动电流任意可调。 图