電子軟啟動(dòng)器主電路設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)論文（2012 屆）（電子軟啟動(dòng)器主電路設(shè)計(jì)）學(xué)生姓名馬海堂學(xué)號(hào)_0408080122系別_信息與電子系專業(yè)班級(jí)自動(dòng)化0801指導(dǎo)教師一杜群羊完成日期_摘要大功率感應(yīng)電動(dòng)機(jī)因?yàn)檗D(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，如果直接啟動(dòng)的話，其起動(dòng)電流往往會(huì)很高， 會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生電流沖擊，影響電網(wǎng)其它設(shè)備不能正常運(yùn)行，或者啟動(dòng)電流超過過電流保護(hù) 整定值而動(dòng)作，造成電動(dòng)機(jī)無法起動(dòng)、無法運(yùn)行等現(xiàn)象。軟啟動(dòng)降壓?jiǎn)?dòng)性能好，成本低，而且它為無觸點(diǎn)啟動(dòng)，啟動(dòng)平滑。而實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能 有兩種方法第一是用雙向晶閘管來觸發(fā)，本文選用了第二種單向晶閘管反并聯(lián)的方法實(shí) 行。本課題主要針對(duì)硬件設(shè)計(jì)，以電力電子技術(shù)相關(guān)知識(shí)進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)三相異步電動(dòng)

2、機(jī)軟啟動(dòng)。而三相異步電動(dòng)機(jī)額定功率 10KW額定電壓380V額定電流20A。關(guān)鍵詞： 晶閘管；控制電路；脈沖變壓器；軟啟動(dòng)；保護(hù)電路ABSTRACTHigh-power induction motor inertia maybe big, if it starts up directly, the starting current produces high current shock for the grid, so other devices cannot run normally. Or starting current is more than the setting value of

3、 over current protection so that the power is turned off, that causes the motor can not startup or run.The soft start performance is good, low cost, and it for non-contact startup, start flowing. To implement this function have two kinds of methods, first is using the TRIAC, this paper chooses the s

4、econd method that is two thrystors in reverse parallel.This subject mainly focus on hardware design using power electronics technology, realize soft start-up of three-phase asynchronous motor. And the three-phase asynchronous motor has rated power 10KW,rated voltage 380V and rated current 20A.Keywor

5、ds: Thyristor; Control circuit; Pulse transformer; Soft start-up; Protection circuit目錄摘 要 2ABSTRACT 3目 錄 41 緒論 51.1 課題背景 51.2 本課題研究目的及意義 錯(cuò)誤！未定義書簽。2 電子軟啟動(dòng)相關(guān)的理論與技術(shù) 72.1 電子軟啟動(dòng)器有關(guān)知識(shí) 72.1.1 電子軟啟動(dòng)的概念以及它有哪些特性和變壓器的差異性 72.1.1.1 電子軟啟動(dòng)器的工作原理 7.2.1.1.2 7.2.1.2電子軟啟動(dòng)特點(diǎn)和啟動(dòng)方法 7.2.1.3電子軟啟動(dòng)器主要功能 1. 02.1.4電子軟啟動(dòng)器主要用于哪些

6、場(chǎng)合 1. 32.1.5最適宜軟啟動(dòng)器作輕載運(yùn)行的場(chǎng)合 143 本課題的整體方案 153.1 本課題分析和選擇 153.2 設(shè)計(jì)的思想 166參考數(shù)據(jù)和選擇 176.2 晶閘管選擇 176.2.1選用 kp20 晶閘管要注意事項(xiàng) 1. 7622 Rao Rbo Rco的選擇錯(cuò)誤！未定義書簽。6.2.3 電源電路中電解電容的選擇 1.76.2.4 散熱器的選擇 1.77 保護(hù)電路 197.1晶閘管過電流保護(hù) 197.2晶閘管過電壓保護(hù) 197.3晶閘管的散熱功能的保護(hù) 197.2 過電流保護(hù) 208 三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)總結(jié) 219 結(jié)論 21致 謝 22參考文獻(xiàn) 231 緒論1.1 課題背景電

7、動(dòng)機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，是工業(yè)、農(nóng)業(yè)和交通運(yùn)輸重要設(shè)備。改革開放以來，隨 著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，許多工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)能力迅速提高和隨之而來的大、重型生產(chǎn)設(shè) 備不斷涌現(xiàn)，其生產(chǎn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)電機(jī)容量也越來越大。同步電動(dòng)機(jī)以其可調(diào)的功率因數(shù)和 輸出轉(zhuǎn)矩對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)不敏感等良好的運(yùn)行性能，在大功率電氣傳動(dòng)領(lǐng)域獨(dú)占鰲頭，是 驅(qū)動(dòng)大型風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)、高爐鼓風(fēng)機(jī)、短路實(shí)驗(yàn)機(jī)組的優(yōu)勢(shì)機(jī)型，更是抽水蓄能電 站必不可能少的關(guān)鍵設(shè)備。鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)以其低成本、高可靠性和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)在各 行業(yè)中應(yīng)用廣泛。三相異步電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)性能主要是啟動(dòng)電流和啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小。為了提 高工作效率和電動(dòng)機(jī)壽命增長(zhǎng)，選擇一種更好的起動(dòng)

8、方式對(duì)功率和壽命的增長(zhǎng)是不可缺少 的。電子軟起動(dòng)器的誕生，已經(jīng)從很大程度上提供了解決這個(gè)技術(shù)難題的有效手段，而且 近年來隨著電力電子技術(shù)以及智能控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電子軟起動(dòng)器已經(jīng)逐步取代了傳 統(tǒng)的起動(dòng)方法，例如“ 丫 一”降壓起動(dòng)、自耦變壓器降壓起動(dòng)以及磁性調(diào)壓起動(dòng)等。所 謂電子軟起動(dòng)器，就是使用晶閘管調(diào)壓技術(shù)，采用單片機(jī)控制的起動(dòng)器，在用戶規(guī)定的起 動(dòng)時(shí)間內(nèi)自動(dòng)地將起動(dòng)電壓連續(xù)平滑地上升，直到達(dá)到額定電壓，從而達(dá)到有效控制起動(dòng) 電流的目的。1.2 本課題研究目的及意義 電子軟起動(dòng)器是一種能實(shí)現(xiàn)電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車和多種保護(hù)功能的電機(jī)控制裝置。軟 起動(dòng)器起動(dòng)電機(jī)，電壓由零慢慢提升到額定電壓，起

9、動(dòng)電流就由傳統(tǒng)的過載；中擊電流不 可控，變成為可控。而且，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)起動(dòng)電流的大小，起動(dòng)全過程平滑的起動(dòng)運(yùn)行 不存在；中擊。待電機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，起動(dòng)過程結(jié)束，軟起動(dòng)器中晶閘管旁路的接觸器 閉合，這樣可以降低品閘管的熱損耗，延長(zhǎng)軟起動(dòng)器的使用壽命，還可以提高工作效率， 使電網(wǎng)避免諧波污染。軟起動(dòng)器同時(shí)還 能夠?qū)崿F(xiàn)軟停車，軟停車與軟啟動(dòng)過程相反，電 壓逐漸降低，轉(zhuǎn)數(shù)逐漸下降到零。本課題主要意義有二大方面：第一改善電動(dòng)機(jī)電流過大使電動(dòng)機(jī)使用壽命降低和電網(wǎng) 安全運(yùn)行的問題。第二電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，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 因此電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)對(duì)社會(huì)的發(fā)展起到了重要意義，也是社會(huì)文明進(jìn)步

10、不可缺少的重要部 分。2 電子軟啟動(dòng)相關(guān)的理論與技術(shù)2.1 電子軟啟動(dòng)器有關(guān)知識(shí)2.1.1 電子軟啟動(dòng)的概念和它有哪些特性以及變壓器的不同之處電子軟啟動(dòng)器是一種集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多種保護(hù)功能于一體的新穎 電機(jī)控制裝置。電子軟啟動(dòng)器具有很多優(yōu)點(diǎn)比如：無沖擊電流、恒流起動(dòng)、可自由地?zé)o極 調(diào)壓至最佳起動(dòng)電流以及節(jié)能等。2.1.1.1 電子軟啟動(dòng)器與傳統(tǒng)減壓起動(dòng)方式的差異性電子軟起動(dòng)與傳統(tǒng)減壓?jiǎn)?dòng)方式的不同之處是：（1）無沖擊電流。軟啟動(dòng)器在起動(dòng)電機(jī)時(shí)，通過逐漸增大晶閘管導(dǎo)通角，使電機(jī)起 動(dòng)電流從零線性上升至設(shè)定值。對(duì)電機(jī)無沖擊，提高了供電可靠性，平穩(wěn)起動(dòng)，減少對(duì)負(fù) 載機(jī)械的沖擊 轉(zhuǎn)矩，

11、延長(zhǎng)機(jī)器使用壽命。（2）有軟停車功能，即平滑減速，逐漸停機(jī)，它可以克服瞬間斷電停機(jī)的弊病，減 輕對(duì)重載機(jī)械的沖擊，避免高程供水系統(tǒng)的水錘效應(yīng)，減少設(shè)備損壞。（3）起動(dòng)參數(shù)可調(diào)，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。2.1.1.2 電子軟啟動(dòng)器的工作原理軟起動(dòng)器結(jié)合了電力電子技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)，是專為三相異步電動(dòng)機(jī) 設(shè)計(jì)的一種全數(shù)字智能化起動(dòng)設(shè)備。其基本原理是通過對(duì)功率器件即可控硅的控制而實(shí)現(xiàn) 對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停止控制，控制其內(nèi)部晶閘管的導(dǎo)通角，使電機(jī)輸入電壓從零以預(yù)設(shè)函 數(shù)關(guān)系逐漸上升，直至起動(dòng)結(jié)束，之后電機(jī)全電壓運(yùn)行。在軟起動(dòng)過程中，電機(jī)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

12、 逐漸增加，轉(zhuǎn)速也逐漸增加。主要工作原理為：三對(duì)反并聯(lián)的晶閘管串接于電動(dòng)機(jī)的三相 電路上，通過單片機(jī)輸出觸發(fā)信號(hào)，改變導(dǎo)通程度，調(diào)節(jié)電機(jī)的起動(dòng)電壓，并引入電壓和 電流反饋，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，并可控制電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流的大小。2.1.2 軟啟動(dòng)特點(diǎn)和啟動(dòng)方法2.1.2.1 電子軟啟動(dòng)特點(diǎn) 啟動(dòng)電壓可調(diào)，保證電機(jī)啟動(dòng)的最小啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，避免電機(jī)過熱和能源浪費(fèi)； 控制電機(jī)平滑啟動(dòng)，使得啟動(dòng)電流沖擊減少； 啟動(dòng)電流可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整，使得啟動(dòng)損耗減少，以最小的電流產(chǎn)生最佳的轉(zhuǎn)矩； 啟動(dòng)時(shí)間可調(diào)，在該時(shí)間范圍內(nèi)，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸上升，避免轉(zhuǎn)速?zèng)_擊； 對(duì)傳動(dòng)機(jī)械的機(jī)械保護(hù)，清除轉(zhuǎn)矩浪涌并降低沖擊電流； 自由停車和軟

13、停車可選，軟停車快慢可調(diào)； 恒定的加減速，不需要測(cè)速機(jī)，即使當(dāng)電機(jī)負(fù)載變化時(shí)也是如此； 有相序、缺相、過熱、啟動(dòng)過程過流、運(yùn)行過程過流和過載的檢測(cè)及保護(hù)，其過流 值和過載值可調(diào)。2.122 軟啟動(dòng)方法 斜坡升壓軟起動(dòng)；見圖2這種起動(dòng)方式最簡(jiǎn)單，不具備電流閉環(huán)控制，僅調(diào)整晶閘 管導(dǎo)通角，使之與時(shí)間成一定函數(shù)關(guān)系增加。其缺點(diǎn)是，由于不限流，在電機(jī)起動(dòng)過程中, 有時(shí)要產(chǎn)生較大的沖擊電流使晶閘管損壞，對(duì)電網(wǎng)影響較大，實(shí)際很少應(yīng)用。 斜坡恒流軟起動(dòng)；見圖3這種起動(dòng)方式是在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的初始階段起動(dòng)電流逐漸增 加，當(dāng)電流達(dá)到預(yù)先所設(shè)定的值后保持恒定，直至起動(dòng)完畢。起動(dòng)過程中，電流上升變化 的速率是可以根據(jù)電

14、動(dòng)機(jī)負(fù)載調(diào)整設(shè)定。電流上升速率大，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，起動(dòng)時(shí)間短。該起動(dòng)方式是應(yīng)用最多的起動(dòng)方式，尤其適用于風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載的起動(dòng)。 ）脈沖沖擊起動(dòng)；見圖4開機(jī)即以最短時(shí)間使起動(dòng)電流迅速達(dá)到設(shè)定值，即為階躍 起動(dòng)。通過調(diào)節(jié)起動(dòng)電流設(shè)定值，可以達(dá)到快速起動(dòng)效果。 階躍起動(dòng)；見圖5在起動(dòng)開始階段，讓晶閘管在極短時(shí)間內(nèi)，以較大電流導(dǎo)通一段 時(shí)間后回落，再按原設(shè)定值線性上升，連人恒流起動(dòng)。該起動(dòng)方法在一般負(fù)載中較少 應(yīng)用，適用于重載并需克服較大靜摩擦。2.1.3軟啟動(dòng)器主要功能為了使軟啟動(dòng)器更佳完美必須借助于單片機(jī)進(jìn)行控制，它通常具備以下主要功能。2.131自檢功能軟啟動(dòng)器通電后，單片機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行自檢功能，

15、如果出現(xiàn)故障則立即開啟警報(bào)功能2.1.3.2額定電流設(shè)定電動(dòng)機(jī)額定電流應(yīng)為軟啟動(dòng)器額定電流的70%100%.旦軟啟動(dòng)器的額定電流確定下來，那么也同時(shí)設(shè)定了電子過載保護(hù)器的跳閘等級(jí).2.133軟啟動(dòng)功能軟啟動(dòng)器接到單片機(jī)起動(dòng)命令，軟啟動(dòng)器會(huì)自動(dòng)進(jìn)入起動(dòng)過程序在規(guī)定的是時(shí)間內(nèi)（一般在0.560s可調(diào)）輸出一個(gè)呈線性上升的電壓給電動(dòng)機(jī)。初始電壓為電動(dòng)機(jī)的起動(dòng) 電壓。初始電壓一般設(shè)定為 10%60的電動(dòng)機(jī)額定電壓；終于電壓為電動(dòng)機(jī)的額定電壓。 在起動(dòng)操作前，起動(dòng)電壓的大小、上升時(shí)間等參數(shù)均可預(yù)先設(shè)定。對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩可在 5%90的鎖定轉(zhuǎn)矩值之間調(diào)節(jié)。軟啟動(dòng)器的起動(dòng)特性曲線如圖2-1所示。31h加速斜坡

16、轉(zhuǎn)矩100%1丨rn初始 轉(zhuǎn)矩 11起動(dòng)運(yùn)行圖2-1軟啟動(dòng)器的起動(dòng)特性曲線2.134脈沖突跳起動(dòng)功能如果負(fù)載在靜止?fàn)顟B(tài)和具有較大阻力距的狀態(tài)下起動(dòng)，可在斜坡軟啟動(dòng)開始之前用脈沖突跳起動(dòng)。比如向電動(dòng)機(jī)施加 95%勺額定電壓、時(shí)間0.5s，以克服電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的助力 距。軟啟動(dòng)器可提供 500頰定電流的電流脈沖，調(diào)整時(shí)間范圍為 0.42s。突跳起動(dòng)的特 性曲線如圖2-2所示。圖2-2突跳起動(dòng)的特性曲線2.1.3.5平滑加速及平滑減速功能通過單片機(jī)分析電動(dòng)機(jī)變量的狀態(tài)并發(fā)出控制命令，可對(duì)類似離心泵負(fù)載的起動(dòng)及停止平滑地加速及減速，來減小系統(tǒng)中出現(xiàn)的喘振。起動(dòng)時(shí)間可在230s之間調(diào)整，停止時(shí)間可在212

17、0s之間調(diào)整。平滑加速及平滑減速的特性曲線如圖2-3所示2.136軟停止功能軟啟動(dòng)器在接到軟停機(jī)的指令后，自動(dòng)執(zhí)行軟停止程序，輸出電壓從額定值線性降壓 至起動(dòng)時(shí)的初始值。軟停止斜坡時(shí)間可根據(jù)需要設(shè)定，一般在0240s內(nèi)。2.1.3.7 旁路切換功能當(dāng)起動(dòng)結(jié)束、電動(dòng)機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速時(shí)，軟啟動(dòng)器輸出切換信號(hào)，將電機(jī)機(jī)旁路切換至 電網(wǎng)供電，以降低軟啟動(dòng)器長(zhǎng)期運(yùn)行的熱損耗?？梢圆捎靡慌_(tái)軟啟動(dòng)器分別控制多臺(tái)電動(dòng) 機(jī)的起動(dòng)。2.1.3.8 快速停止功能該功能用在比自由停車快的場(chǎng)合。制動(dòng)設(shè)有附加的接觸器或附加電源設(shè)、備的情況下 完成。制動(dòng)電流的大小可在滿載電流的150%400之間調(diào)整。2.1.3.9 低速制動(dòng)

18、功能該功能主要用于電動(dòng)機(jī)序正向低速定位停車和需要制動(dòng)控制停車的場(chǎng)合。慢速調(diào)制速 度為額定速度的7%（低）或額定速度的15%（高）；低速加速電流，當(dāng)加速時(shí)間為 2s時(shí), 可在50%400之間調(diào)整；制動(dòng)電流可在150%400之間調(diào)整；低速電流限制可在滿載電流 的50%450之間調(diào)整；千萬要記得不能采用突跳起動(dòng)。低速制動(dòng)特性曲線如圖2-4所示v速度2.1310電流限制功能最大軟啟動(dòng)電流可以設(shè)置。若起動(dòng)電流超過該設(shè)定值，電動(dòng)機(jī)電壓將受到限制不在升 高，直到電動(dòng)機(jī)電流降到電流設(shè)定值為止。通常電流限制的設(shè)定值為200%500的電動(dòng)機(jī)額定電流（可調(diào)）。在起動(dòng)過程中若在規(guī)定時(shí)間內(nèi)電流無法降至電流限制的設(shè)定值水

19、平之 下，則過電流切除功能投入運(yùn)行，終止起動(dòng)操作2.1.3.11 節(jié)能功能如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載較輕時(shí)，軟啟動(dòng)器自動(dòng)降低施加于電動(dòng)機(jī)上的電壓，使得提高了電動(dòng) 機(jī)的功率因數(shù)，而且達(dá)到節(jié)能的目的。2.1.3.12 保護(hù)功能 過熱保護(hù)：當(dāng)軟啟動(dòng)器散熱器的溫度超過設(shè)定值時(shí)，溫度傳感器動(dòng)作，保護(hù)電路切 換軟啟動(dòng)輸出。 晶閘管損壞保護(hù)：當(dāng)一個(gè)或多個(gè)晶閘管損壞時(shí)，軟啟動(dòng)器會(huì)自動(dòng)警報(bào)，并且停止電 動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。 缺相保護(hù)：當(dāng)三相交流電源發(fā)生缺相故障時(shí)，軟啟動(dòng)器將立即關(guān)斷并顯示故障。2.1.4軟啟動(dòng)器主要用于哪些場(chǎng)合軟啟動(dòng)器已經(jīng)全面取代了傳統(tǒng)的星一三角形啟動(dòng)器、自耦減壓?jiǎn)?dòng)器等。根據(jù)軟啟動(dòng) 的功能，適用于哪些場(chǎng)合比如： 正

20、常運(yùn)行時(shí)電動(dòng)機(jī)不需要具有調(diào)整功能，只要解決起動(dòng)過程的工作狀態(tài)； 在正常運(yùn)行時(shí)負(fù)載不允許減壓、降速； 電動(dòng)機(jī)功率較大（如大于100KW，起動(dòng)時(shí)，會(huì)給主變壓器運(yùn)行照成不良影響； 電動(dòng)機(jī)允許對(duì)電網(wǎng)電壓要求嚴(yán)格，電壓降w io%ue 設(shè)備的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不大，可進(jìn)行空載或輕載起動(dòng)； 設(shè)備精密，設(shè)備起動(dòng)不允許有起動(dòng)沖擊； 中大型電動(dòng)機(jī)不需要節(jié)能起動(dòng)。從初投資看，功率在75kw以下電動(dòng)機(jī)采用自耦減壓?jiǎn)?dòng)器比較經(jīng)濟(jì)。功率在90250kw的電動(dòng)機(jī)采用軟啟動(dòng)器比較合算； 短期重復(fù)工作的機(jī)械。即指長(zhǎng)期空載（輕載V35%，短時(shí)重載，空載率較高的機(jī)械，或者負(fù)載持續(xù)率較低的機(jī)械。比如：起重機(jī)、皮帶輸送機(jī)、金屬材料壓延機(jī)、車床

21、、 刨床、剪床等； 需要具有突跳、平滑加速、平滑減速、快速停止、低速制動(dòng)、準(zhǔn)確定位等功能的工 作機(jī)械； 長(zhǎng)期高速、短時(shí)低速的電動(dòng)機(jī)，當(dāng)其負(fù)載率低 35%寸，采用軟啟動(dòng)器有較好的節(jié)能 效果；有多臺(tái)電動(dòng)機(jī)且這些電動(dòng)機(jī)不需要同時(shí)起動(dòng)的場(chǎng)合。2.1.5 最適宜軟啟動(dòng)器作輕載運(yùn)行的場(chǎng)合 軟啟動(dòng)器最合適在以下場(chǎng)合軟啟動(dòng)器作輕載降壓運(yùn)行， 它具有較好的節(jié)電效果： 短時(shí)有負(fù)載、長(zhǎng)期輕載運(yùn)行的場(chǎng)合（負(fù)載率V 35% ,比如：油田磕頭式抽油機(jī)，水 泥廠粉碎機(jī)，機(jī)械制造廠沖床、剪床等； 電網(wǎng)電壓長(zhǎng)期偏高（如長(zhǎng)期在 400v以上），而電動(dòng)機(jī)額定電壓為380V的場(chǎng)合，用 軟啟動(dòng)器作降壓運(yùn)行； 配套電動(dòng)機(jī)功率太大，電動(dòng)槍

22、長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行的場(chǎng)合。3 本課題的整體方案3.1 本課題分析和選擇本課題主要是完成一臺(tái)小容量電子軟啟動(dòng)樣機(jī)主電路的設(shè)計(jì)。 目標(biāo)和要求： 三相交流異步電動(dòng)機(jī)：額定功率 10KW額定電壓380V、額定電流20A; 起動(dòng)模式：電壓斜坡起動(dòng)、斜坡限流起動(dòng)、帶突跳的電壓斜坡起動(dòng)、帶突跳的斜坡 限流起動(dòng)、限壓起動(dòng)、帶突跳的限壓起動(dòng)； 停車模式：自由停車、軟停車； 輕載自動(dòng)進(jìn)入節(jié)能狀態(tài)。3.2設(shè)計(jì)的主電路圖SCR400?圖3-2 電主電路圖4參考數(shù)據(jù)和選擇4.1晶閘管選擇4.1.1選用kp20晶閘管要注意事項(xiàng)在使用晶閘管中要正確的選用晶閘管中很有必要的，如果晶閘管選用不檔會(huì)出現(xiàn)很多嚴(yán)重的問題。比如：晶閘管

23、會(huì)被燒壞，異步電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)不了有可能會(huì)壞掉等。保護(hù)元 件的選用也很重要。而本文選用了 kp20晶閘管。可以參見附錄5KP型晶閘管主要參數(shù)。N1 V1 I2 1512N2 _V2 一 11 一10 一 200mAI2=200mA*15/10=300mA而kp20晶閘管觸發(fā)電流100mA就可以了所以滿足條件 普通晶閘管額定電流(即通態(tài)平均電流) It ( 1.31.6 ) I，額定電壓由于瞬 時(shí)過電壓也會(huì)使晶閘管遭到破壞， 額定電壓是等于380v*(23)=760v1140v ,由于在電 子市場(chǎng)中沒有能找到1200v電壓的晶閘管所以本文選用了 1000v的電壓。為了更好的保 護(hù)晶閘管用到了保護(hù)元件；

24、 晶閘管對(duì)過電壓和過流的耐受量很小，即使短時(shí)間的超過規(guī)定值的過電壓或過電流都會(huì)造成元件損壞，所以必須采取過電壓和過電流保護(hù)； 晶閘管及其電路的抗干擾和抗靜電能力差，容易引起誤動(dòng)作，因此必須采取防干 擾、防靜電措施； 晶閘管應(yīng)擰緊在散熱片上； 測(cè)試或檢查晶閘管時(shí)，控制極和陰極之間瞬時(shí)電壓不應(yīng)超過10v。否則控制極會(huì)被擊穿。4.1.3電源電路中電解電容的選擇本課題中有了一個(gè)變壓220變成24v的交流電在經(jīng)過橋使的輸出點(diǎn)電壓大于 24v， 小于30v。進(jìn)行濾波以及保護(hù)。所以選擇了 2200uf/30的電解電容。4.1.4散熱器的選擇 4.1.4.1 散熱片的選擇本課題選擇散熱片是根據(jù)晶閘管來選擇的，

25、而本課題選擇的是螺旋狀晶閘管?；?上能有旋轉(zhuǎn)的散熱片適合晶閘管就行了。 散熱片在使用中要在電子元件與散熱片接觸面 涂上一層導(dǎo)熱硅脂，使元器件發(fā)出的熱量更有效的傳導(dǎo)到散熱片上，在經(jīng)散熱片散發(fā)到 周圍空氣中去。4.1.4.2 散熱風(fēng)扇的選擇如公式 6-1 所示P=UI（6-1 ）晶閘管觸發(fā)電壓I 晶閘管觸發(fā)點(diǎn)流本課題選擇KP20的晶閘管能觸發(fā)晶閘管額定電壓、額定電流。在本課題中輸出的額定電流為300mA額定電壓10V可得：功率 P=uI=300mA*10V=3W所以選擇了 5W散熱風(fēng)扇。5 保護(hù)電路5.1 晶閘管過電流保護(hù)5.1.1 快速熔斷器保護(hù)普通熔斷器由于熔斷時(shí)間長(zhǎng)， 用來保護(hù)晶閘管時(shí)可能

26、在熔斷器的熔體還沒熔斷之前 晶閘管就已經(jīng)損壞了，因此起不到保護(hù)作用。快速熔斷器系專門為晶閘管保護(hù)用，其熔 斷速度非?？?。選用快速熔斷器時(shí)， 應(yīng)按電路電流有效值選用而不是按所用晶閘管的通態(tài)平均電流It 選擇。而選擇了 KP20 它的 It=20A ，有效值為 1.57*20=30.14A熔斷器過載能力必須與晶閘管實(shí)際工作電流有效值過載情況相比配?？焖偃蹟嗥鞯倪x擇如附錄。5.2 晶閘管過電壓保護(hù)5.2.1 阻容保護(hù)由于電容兩端的電壓不能突變，將阻容元件并聯(lián)在晶閘管兩端，當(dāng)發(fā)生過電壓使， 電容器先沖電，而充電需要一定時(shí)間，在電容器兩端電壓還未充到很高時(shí)，短暫的過電 壓已經(jīng)消失，從而抑制了過電壓的峰值

27、，使晶閘管不致?lián)舸?，同時(shí)對(duì)于限制晶閘管正向 電壓上升率過大也是有效的。 與電容器串聯(lián)的電阻， 用以消除電磁振蕩和限制放電電流。 阻容保護(hù)元件的選擇如附錄 2。5.3 晶閘管的散熱功能的保護(hù)由于在大功率的條件下必須配置散熱器， 當(dāng)晶閘管過熱時(shí)必須要用到散熱器使得晶 閘管不會(huì)因?yàn)檫^熱而損壞，保護(hù)了三相異步電動(dòng)機(jī)正常輸出。所以散熱的保護(hù)很重要5.2過電流保護(hù)如圖7-1所示，可以得出通過電流互感器感應(yīng)到的電流（交流電）要經(jīng)過全控整流 在經(jīng)過比較器。如果正電壓大于給定電壓使得 4腳接地。沒有鋸齒波輸出。6 三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)總結(jié)做本課題以來，經(jīng)過幾個(gè)月不斷交流研究。本課題完成了三相異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)主

28、電路設(shè)計(jì)。在完成過程中了解到電子軟起動(dòng)器的起動(dòng)方式及獨(dú)特功能是其他降壓起動(dòng)方式不 能比擬的，既能保證電動(dòng)機(jī)在負(fù)載要求的起動(dòng)特性下平滑起動(dòng)，降低對(duì)電網(wǎng)的沖擊，又 能保證電動(dòng)機(jī)可靠起動(dòng)，降低起動(dòng)沖擊，還能實(shí)現(xiàn)直接計(jì)算機(jī)通訊控制，為自動(dòng)化智能 控制打下良好的基礎(chǔ)，有著廣闊的應(yīng)用前景。所以在工程設(shè)計(jì)和工程改造中，當(dāng)電動(dòng)機(jī) 在直接起動(dòng)不能滿足要求時(shí)，首先應(yīng)考慮電子軟起動(dòng)器。7 結(jié)論本文是根據(jù)軟啟動(dòng)器代替了傳統(tǒng)鼠籠異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方式有星- 三角起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)、延邊三角形起動(dòng)、電抗器減壓起動(dòng)等，而提出了新的啟動(dòng)方式、軟啟動(dòng)器的 特點(diǎn)、與變壓器的不同點(diǎn)、軟啟動(dòng)器的功能和適合哪些用于哪些場(chǎng)合，然后提出軟啟

29、動(dòng) 器的主電路設(shè)計(jì)本課題滿足了之前主要技術(shù)指標(biāo)。而知道了書上的理論知識(shí)重要，學(xué)會(huì)了在書上找 解決辦法以及用到實(shí)際當(dāng)中去。明白了多問、多做、多實(shí)際、多操作在這里我最感謝是吳老師，他為人熱情隨和，學(xué)問非常厲害，在出現(xiàn)問題時(shí)都能是能像知心朋友一樣鼓勵(lì)你，在學(xué)術(shù)上的問題都總會(huì)以“專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”嚴(yán)格要求你，從選題、定題開始，一直到最后論文的反復(fù)修改，吳老師一直始終認(rèn)真負(fù)責(zé)地給予我深刻而細(xì)致 地指導(dǎo)，幫助我開拓研究思路，細(xì)心點(diǎn)撥、不斷鼓勵(lì)。正是吳老師的無私的幫助和熱情的鼓勵(lì)。他使我懂得了很多東西。知道了多學(xué)習(xí)、多看書、多做事、多想想、多問、多 想辦法解決問題，才使我能夠順利的完成畢業(yè)論文，吳老師謝謝您。參考文

30、獻(xiàn)1 謝運(yùn)祥，歐陽(yáng)森電力電子單片機(jī)控制技術(shù) M 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 20072 來瑞鵬各類軟啟動(dòng)器的比較 J 電氣技術(shù)， 2006(5) 3 趙承獲，楊利軍電機(jī)與電氣控制技術(shù) M 北京：高等教育出版社， 20074 劉紅櫻，姜婷，周漢義異步電動(dòng)機(jī)軟啟動(dòng)器設(shè)計(jì) J 機(jī)電工程， 2007(3) 5 劉華毅， 龔勛三相異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì) J 儀器儀表用戶， 2008(4) 崔宗，IGBT軟啟動(dòng)節(jié)能控制器的研究 J.山東電力高等?？茖W(xué)校學(xué)報(bào)，2004(2).7 王君艷交流調(diào)速 M 北京：高等教育出版社，20038 張金鳳.電機(jī)起動(dòng)方式的選擇和應(yīng)用 J .電氣時(shí)代， 2004(3) .9 陳剛.電機(jī)軟起動(dòng)器起動(dòng)與制動(dòng) J .電工技術(shù)， 2005(9) .10 馮垛生，劉希真.電力電子技術(shù)M.機(jī)械工業(yè)出版社，2008.11 王文郁， 石玉， 李秉象. 晶閘管變流技術(shù)應(yīng)