異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)

異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)概述1.1課題研究目的和意義電機(jī)是現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和交通運(yùn)輸?shù)闹匾O(shè)備，與電機(jī)配套的控制設(shè)備的性能己經(jīng)成為用戶關(guān)注的焦點(diǎn)。電機(jī)的控制包括電機(jī)的起動(dòng)、調(diào)速和制動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)由于具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低廉、運(yùn)行可靠、維修方便、運(yùn)行效率較高、工作特性較好等優(yōu)點(diǎn)，因而在電力拖動(dòng)平臺(tái)上等到了廣泛應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計(jì)，其耗電量約占全國發(fā)電量的40%左右。當(dāng)電機(jī)并入電網(wǎng)時(shí)，電機(jī)轉(zhuǎn)速從靜止加速到額定轉(zhuǎn)速的過程稱為電機(jī)的起動(dòng)過程。異步電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)性能最重要的是起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。因此在電機(jī)的起動(dòng)過程中，如何降低起動(dòng)電流，增大起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，一直是機(jī)電行業(yè)的專家們探討的重要課題。三相異步電機(jī)是一種反電勢負(fù)載，即以反電勢來平衡外加電壓。電機(jī)在起動(dòng)開始時(shí)反電勢為零，沖擊電流很大。當(dāng)電機(jī)容量較大時(shí)，沖擊電流會(huì)對電網(wǎng)及其負(fù)載造成干擾，嚴(yán)重時(shí)甚至危害電網(wǎng)的平安運(yùn)行；起動(dòng)電流過大時(shí)，將使電機(jī)本身受到過大電磁力的沖擊，頻繁起動(dòng)，繞組會(huì)過熱。同時(shí)，由于起動(dòng)應(yīng)力較大，使得負(fù)載使用壽命降低。目前最常見的是直接起動(dòng)方式，就是用閘刀開關(guān)或者接觸器把電機(jī)的定子繞組直接接到電網(wǎng)上。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是操作和起動(dòng)設(shè)備簡單，缺點(diǎn)是起動(dòng)電流很大。一般鼠籠式異步電機(jī)直接起動(dòng)的電流是額定電流的4-7倍，某些國產(chǎn)電機(jī)甚至可達(dá)8-12倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩是額定轉(zhuǎn)矩的l-2倍。按國家標(biāo)準(zhǔn)GB755-65規(guī)定，三相感應(yīng)電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩至少不低于1.6倍的額定轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電網(wǎng)電壓降低15%時(shí)，，使接在同一電網(wǎng)的其它電機(jī)不致停轉(zhuǎn)。因此，直接起動(dòng)通常只限于起動(dòng)時(shí)在電網(wǎng)中引起的電壓降落不超過10%-15%(對于經(jīng)常起動(dòng)的電機(jī)取10%，對于不經(jīng)常起動(dòng)的電機(jī)取15%)的場合。同時(shí)，直接起動(dòng)方法的應(yīng)用還受到電網(wǎng)容量的限制。假設(shè)電網(wǎng)容量不夠大，那么電機(jī)的起動(dòng)電流可能使得電網(wǎng)電壓顯著下降，影響接在同一電網(wǎng)的其它電機(jī)和電氣設(shè)備的正常運(yùn)行。為了解決直接起動(dòng)帶來的一系列問題，人們采用了各種降壓起動(dòng)的技術(shù)，目前應(yīng)用較為普遍的有自耦變壓器起動(dòng)、串電阻或串電抗起動(dòng)、Y-△起動(dòng)和延邊三角形起動(dòng)等方法。這些傳統(tǒng)降壓起動(dòng)方法在很大程度上緩解了大容量電機(jī)在相對較小容量電網(wǎng)上起動(dòng)時(shí)的矛盾，但它們只是縮短了大電流沖擊的時(shí)間，并沒有從本質(zhì)上解決問題。而且這些起動(dòng)設(shè)備還存在一些固有的缺點(diǎn)：如對負(fù)載的適應(yīng)能力差、起動(dòng)電流不連續(xù)、觸點(diǎn)繼電器控制、維修工作量大以及浪費(fèi)能源等等問題。隨著自動(dòng)化、機(jī)械化要求日益提高，這些矛盾變得更加突出。為了使電機(jī)能夠迅速到達(dá)額定轉(zhuǎn)速正常工作，要求電機(jī)具有足夠大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩且起動(dòng)電流不能太大。因此，總是希望在起動(dòng)電流較小的情況下，能獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。近三十年來，隨著電力電子技術(shù)的開展，使無電弧開關(guān)和連續(xù)調(diào)節(jié)電流成為可能。電力半導(dǎo)體器件的開關(guān)功能實(shí)際上無磨損、壽命長、功耗小，加之微機(jī)控制技術(shù)，現(xiàn)代控制理論與電力電子技術(shù)的緊密結(jié)合，為電機(jī)的起動(dòng)節(jié)能提供了全新的思路沙。從而出現(xiàn)了電機(jī)軟起動(dòng)技術(shù)。軟起動(dòng)技術(shù)具有傳統(tǒng)起動(dòng)方法無法比較的優(yōu)勢。1.2電機(jī)起動(dòng)的現(xiàn)狀傳統(tǒng)的異步電機(jī)的主要起動(dòng)方法(1)直接起動(dòng)直接起動(dòng)，也就是全壓起動(dòng)，是一種最簡單的起動(dòng)方法。電動(dòng)機(jī)直接全壓起動(dòng)時(shí)，過大的起動(dòng)電流會(huì)在線路上產(chǎn)生較大的壓降，使電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大，影響并聯(lián)在電網(wǎng)上的其它設(shè)備的正常運(yùn)行，一般的要求是經(jīng)常起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)引起的電網(wǎng)電壓變化不大于10％，偶爾起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)引起的電網(wǎng)電壓變化不大于15％。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生短時(shí)的沖擊電流，如果將這種短時(shí)間的沖擊電流按周期函數(shù)分解，它將包含短時(shí)間的諧波電流，稱為短時(shí)間的諧波電流或快速變化諧波電流。我們知道，用電負(fù)荷中電動(dòng)機(jī)所占比例最大，在電氣動(dòng)力中占90％，用電量占60％以上，數(shù)量如此巨大的電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)時(shí)，都會(huì)產(chǎn)生短時(shí)間的諧波電流，使電網(wǎng)的諧波大量增加。電網(wǎng)諧波含量的增加，將導(dǎo)致電氣設(shè)備壽命縮短，網(wǎng)損加大，系統(tǒng)發(fā)生諧波諧振的可能性增加。同時(shí)，還可能引起繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置誤動(dòng)，儀表指示和電度計(jì)量不準(zhǔn)以及通信受干擾等一系列問題。直接全壓起動(dòng)還會(huì)在高壓開關(guān)分合時(shí)產(chǎn)生陡度很大的操作過電壓，使定子繞組上電壓分布不均勻，對其絕緣造成極大的傷害。許多電機(jī)的自身故障都是由于絕緣受到傷害而引起的。綜合考慮，在經(jīng)濟(jì)條件允許的情況下應(yīng)盡量防止采用電動(dòng)機(jī)的直接起動(dòng)方式來保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。(2)定子回路串電抗器降壓起動(dòng)串電抗器后，起動(dòng)電流成比例降小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩那么成平方關(guān)系地降小，因此電抗器阻值的選擇必須依據(jù)電起動(dòng)時(shí)阻力矩的情況，只有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大于阻力轉(zhuǎn)矩時(shí)電機(jī)才能順利起動(dòng)，在大容量電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)應(yīng)用中受限制。串聯(lián)電抗器起動(dòng)為有級(jí)降壓起動(dòng)，在全壓切換時(shí)轉(zhuǎn)矩有躍變，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械沖擊。與直接全壓起動(dòng)相，操作過電壓的幾率會(huì)小些。但由于高頻振蕩的隨機(jī)性，大幅值的操作過電壓還是有可能出現(xiàn)的。(3)自耦變壓器降壓起動(dòng)自耦變壓器一般都有幾個(gè)抽頭，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以靠改變抽頭來調(diào)節(jié)，該方法能滿足降低起動(dòng)電流的要求，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較串電抗器大，與電抗器降壓起動(dòng)相比，在獲得同樣起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的情況下，自耦變壓器式降壓起動(dòng)的起動(dòng)電流較小，適合于阻力矩比較大的情況。自耦變壓器降壓起動(dòng)的主要缺點(diǎn)是在開關(guān)切換的過程中，電動(dòng)機(jī)有短時(shí)斷電的情況，這會(huì)造成大電流沖擊和轉(zhuǎn)矩突變。在電機(jī)斷電時(shí)，其定子電流消失，在轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流來維持其磁通不變，這個(gè)磁通隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，隨電流的衰降而降小，它在定子繞組中感應(yīng)出電勢。再次接通電源，如果此時(shí)感應(yīng)電勢的相位與外加電源的相位相反，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，而轉(zhuǎn)矩也會(huì)發(fā)生一個(gè)瞬變且可能是一個(gè)負(fù)的峰值，這對電機(jī)和拖動(dòng)機(jī)械是極其不利的。自耦變壓器起動(dòng)產(chǎn)生過電壓的情況與串聯(lián)電抗器起動(dòng)的情況相同。(4)星形-三角形起動(dòng)固定接法的Y或△方式電機(jī)，繞組實(shí)際所承受的電壓是不一樣的?！鹘臃姍C(jī)的每相繞組是承受電壓380V，Y接法電機(jī)的每相繞組是承受電壓220V，即Y接法比△接法每相繞組承受的電壓降低根號(hào)3倍(1.732倍)，那么Y接法比△接法每相繞組匝數(shù)少根號(hào)3倍(1.732倍)。那么，原△接法改為Y接法時(shí)，繞組匝數(shù)沒變(只是接法改變)，這時(shí)繞組可承受電壓380V的根號(hào)3倍(660V)，能承受660V電壓的繞組去承受220V電壓，其倍率是220V根號(hào)3倍再根號(hào)3倍，實(shí)際相電流也就是原△接法時(shí)電流的1/3了新型起動(dòng)--軟起動(dòng)軟起動(dòng)可分為有級(jí)和無級(jí)兩類，前者的調(diào)節(jié)是分檔的，后者的調(diào)節(jié)是連續(xù)的。在電動(dòng)機(jī)定子回路，通過串入限流作用的電力器件實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)，叫做降壓或者限流軟起動(dòng)。它是軟起動(dòng)中的一個(gè)重要類別。按限流器件不同可分為：以電解液限流的液阻軟起動(dòng)；以磁飽和電抗器為限流器件的磁控軟起動(dòng)；以晶閘管為限流器件的晶閘管軟起動(dòng)。(1)液阻軟起動(dòng)液阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的本質(zhì)是離子導(dǎo)電。液阻有兩個(gè)特點(diǎn)：一是它的阻值正比于相對的二塊電極板的距離，反比于電解液的電導(dǎo)率，極板距離和電導(dǎo)率都便于控制；二是液阻的熱容量大。液阻的這兩大特點(diǎn)恰恰是軟起動(dòng)所需要的。加上另一個(gè)十分重要的優(yōu)勢即低本錢使液阻軟起動(dòng)得到廣泛的應(yīng)用。液阻軟起動(dòng)也有缺點(diǎn)，一是液阻箱容積大，其根源在于阻性限流，降小容積引起溫升加大。一次軟起動(dòng)后電解液通常會(huì)有10℃-近年出現(xiàn)熱變液阻軟起動(dòng)裝置，通過液阻本身在軟起動(dòng)過程中的溫升，借助電解液電導(dǎo)率與溫度的正相關(guān)性實(shí)現(xiàn)無極板伺服機(jī)構(gòu)的軟起動(dòng)。但是，其可行性大可質(zhì)疑：它的限流器件不具備限流能力易控性，裝置對使用環(huán)境溫度要求高，軟起動(dòng)重復(fù)性差。液阻軟起動(dòng)裝置可以串在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路實(shí)現(xiàn)重載軟起動(dòng)，售價(jià)低廉，在軟起動(dòng)過程中不產(chǎn)生高次諧波等等，那么是它突出的優(yōu)點(diǎn)。(2)磁控軟起動(dòng)磁控軟起動(dòng)是從電抗器軟起動(dòng)衍生出來的。用三相電抗器串在電動(dòng)機(jī)定子實(shí)現(xiàn)降壓是兩者的共同點(diǎn)。磁飽和軟起動(dòng)不同于電抗器軟起動(dòng)的主要點(diǎn)是其限流作用可控?？傮w說來，起動(dòng)開始時(shí)限流作用較強(qiáng)，在軟起動(dòng)過程中逐漸降弱。電抗器在起動(dòng)完成后被旁路。限流作用的強(qiáng)弱變化是通過控制直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的飽和度實(shí)現(xiàn)的，所以叫做磁控軟起動(dòng)。因?yàn)榇棚柡碗娍蛊鞯妮敵龉β时瓤刂乒β蚀髱资?，它也可以稱為“磁放大器〞。磁飽和電抗器有三對交流繞組和三相共有的一個(gè)直流勵(lì)磁繞組。在交流繞組里流過的是電動(dòng)機(jī)定子電流，它必然會(huì)在直流勵(lì)磁繞組上感應(yīng)出電勢。后者會(huì)影響勵(lì)磁回路的運(yùn)行。不是用一個(gè)，而是用一對交流繞阻的主要原因就是為了抵消這種影響。顯然，限流作用的強(qiáng)弱調(diào)節(jié)是靜止的、無接觸的、非機(jī)械式的。所以，在工作原理上磁控軟起動(dòng)與晶閘管軟起動(dòng)是完全相同的。高壓磁飽和電抗器在原理和結(jié)構(gòu)上與低壓磁飽和電抗器沒有本質(zhì)區(qū)別，只是在某些方面需要采取一些特殊處理罷了。磁飽和電抗器具有0.1秒量級(jí)的慣性，這使磁控軟起動(dòng)的快速性比晶閘管軟起動(dòng)慢一個(gè)數(shù)量級(jí)。對于電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的大J贊性來說，磁控軟起動(dòng)的慣性是很小的。有人說磁控軟起動(dòng)不產(chǎn)生高次諧波。這是錯(cuò)誤的。只要飽和，就一定會(huì)有非線性，就一定會(huì)引起高次諧波。只是磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波會(huì)比工作于斬波狀態(tài)的晶閘管要小一些。磁控軟起動(dòng)裝置需要有相對較大功率的輔助電源，噪聲較大那么是其缺乏之處。(3)晶閘管軟起動(dòng)晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品問世不過30年左右的時(shí)間。它是當(dāng)今電力電子器件長足進(jìn)步的結(jié)果。10年前，電氣工程界就有人指出，晶閘管軟起動(dòng)將引發(fā)軟起動(dòng)行業(yè)的一場革命。目前在低壓(380伏)范圍內(nèi)，晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品價(jià)格已經(jīng)下降到液阻軟起動(dòng)的大約2倍。而其主要性能卻優(yōu)于液阻軟起動(dòng)。與液阻軟起動(dòng)相比，它的體積小、結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)量小，功能齊全，菜單豐富，起動(dòng)重復(fù)性好，保護(hù)周全，這些都是液阻軟起動(dòng)無法比較的。但是晶閘管軟起動(dòng)產(chǎn)品也有缺點(diǎn)。一是高壓產(chǎn)品的價(jià)格太高，是液阻軟起動(dòng)產(chǎn)品的5-10倍，二是晶閘管引起的高次諧波較嚴(yán)重。1.3國內(nèi)外軟起動(dòng)技術(shù)現(xiàn)狀和開展趨勢軟起動(dòng)器是一種用于控制鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)的新設(shè)備，集電機(jī)軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能且多種保護(hù)功能于一體的新型電機(jī)控制裝置。電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器一般以大功率雙向晶閘管構(gòu)成三相交流調(diào)壓電路。通過控制晶閘管的觸發(fā)角，調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的無觸點(diǎn)降壓軟起動(dòng)、軟停車和輕載節(jié)能的目的.軟起動(dòng)器起動(dòng)是一項(xiàng)近代開展最快的新技術(shù)，可調(diào)起動(dòng)電流，又可調(diào)起動(dòng)轉(zhuǎn)矩、軟停車等功能，在保護(hù)傳動(dòng)系統(tǒng)不受磨損、維護(hù)電網(wǎng)質(zhì)量方面有突出的表現(xiàn)，是一種理想的起動(dòng)方式。其主回路采用過載能力很強(qiáng)的晶閘管作為相控元件，通過調(diào)節(jié)晶閘管的導(dǎo)通角方式降壓起動(dòng)。在參數(shù)設(shè)定中，有起動(dòng)電壓設(shè)定、起動(dòng)時(shí)間、起動(dòng)電流設(shè)定和停車曲線時(shí)間的設(shè)定，以及起動(dòng)電流超限選擇。與傳統(tǒng)的Y-D、自藕變壓器、串電抗起動(dòng)相比，無論從功能、性能、負(fù)載適應(yīng)能力、接線、維護(hù)及可靠性方面均有其優(yōu)勢。軟起動(dòng)器己廣泛應(yīng)用在石油、化工、冶金、電力、建材等領(lǐng)域，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。原那么上，異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)器凡不需要調(diào)速的各種應(yīng)用場合都可適用。目前的應(yīng)用范圍是交流380V(或660V)，電機(jī)功率從幾千瓦到800kW。軟起動(dòng)器特別適用于各種泵類負(fù)載或風(fēng)機(jī)類負(fù)載。另外，對于變負(fù)載工況、電動(dòng)機(jī)長期處于輕載運(yùn)行，只有短時(shí)或瞬間處于重載場合，應(yīng)用軟起動(dòng)器(不帶旁路接觸器)那么具有輕載節(jié)能的效果。1.3.電力電子軟起動(dòng)的出現(xiàn)是隨著晶閘管的出現(xiàn)而開展起來的。最早采用晶閘管三相交流調(diào)壓電路對電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的應(yīng)用出現(xiàn)在1970年，采用這種方法可以獲得很好的起動(dòng)性能，所以一開始就引起人們廣泛的注意。三十多年來，國外對晶閘管三相交流調(diào)壓電路進(jìn)行了廣泛的研究，在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在某些領(lǐng)域應(yīng)用顯示出獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢。如美國AB公司、英國CT公司、法國TE公司、德國AEG公司、瑞士ABB公司等均推出了軟起動(dòng)器系列產(chǎn)品。目前在國外，晶閘管三相交流調(diào)壓起動(dòng)技術(shù)的研究已從對通過控制電機(jī)電流的開環(huán)，閉環(huán)方式，開展到通過建立比較準(zhǔn)確實(shí)用的數(shù)學(xué)模型。找到適于三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載的控制方法，從而使三相交流調(diào)壓電路電機(jī)負(fù)載性能更好。如降壓變頻調(diào)速中的矢量控制和磁場定向控制的引入，創(chuàng)立軟起動(dòng)技術(shù)的轉(zhuǎn)矩控制等等。國外軟起動(dòng)的主要產(chǎn)品是固態(tài)軟起動(dòng)裝置，即晶閘管軟起動(dòng)器和兼作軟起動(dòng)的變頻器。在生產(chǎn)工藝需要調(diào)速要求時(shí)，當(dāng)然采用變頻裝置，在沒有調(diào)速要求的場合，輕載起動(dòng)采用晶閘管軟起動(dòng)，負(fù)載功率比較大或重載的場合采用變頻軟起動(dòng)，晶閘管軟起動(dòng)裝置是興旺國家的主流產(chǎn)品。1.3.我國的軟起動(dòng)技術(shù)起步于80年代初期，現(xiàn)己推出JKB型軟起動(dòng)器和JQ，JQz型固態(tài)節(jié)能起動(dòng)器等產(chǎn)品。JQ型用于輕負(fù)載起動(dòng)，JQz型用于重載起動(dòng)，最大的控制功率可以到達(dá)80OKW。雖然取得了一些成績，但由于國內(nèi)自行開發(fā)和生產(chǎn)的能力相對較弱，對國外產(chǎn)品的依賴還很嚴(yán)重。從總體上看，我國軟起動(dòng)技術(shù)與國際先進(jìn)尚有差距。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)軟起動(dòng)器的整機(jī)技術(shù)落后，國內(nèi)雖有很多單位投入了一定人力，物力，但由于分散，并沒有形成一定的技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模。(2)軟起動(dòng)器產(chǎn)品所用的半導(dǎo)體功率器件的制造業(yè)規(guī)模較小。(3)相關(guān)配套產(chǎn)業(yè)及行業(yè)落后。(4)產(chǎn)銷量少，可靠性及工藝水平不高。作為強(qiáng)弱電結(jié)合的軟起動(dòng)是機(jī)電一體的綜合性技術(shù)，既要處理巨大的電能轉(zhuǎn)換，又要處理信息的搜集、變換和傳輸。因此其技術(shù)研究也會(huì)在兩個(gè)方向進(jìn)行?？梢灶A(yù)見，未來的軟起動(dòng)器將沿著以下方向開展：(1)提高起動(dòng)轉(zhuǎn)矩。采用分級(jí)變頻起動(dòng)，使電機(jī)低速起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，可以在滿負(fù)荷的情況下實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng)。(2)實(shí)現(xiàn)高水平的控制，向智能化的方向開展。(3)起動(dòng)器將向中壓電機(jī)軟起動(dòng)方向開展。(4)向小型化方向開展。1.4本文主要研究內(nèi)容本文將研究傳統(tǒng)異步電機(jī)的起動(dòng)方式以及仿真波形，利用仿真的波形分析傳統(tǒng)起動(dòng)方式的優(yōu)缺點(diǎn)，另外，介紹軟起動(dòng)方式，包括軟起動(dòng)器的原理圖，工作原理。然后具體介紹一種軟起動(dòng)并建立Matlab仿真。最后根據(jù)幾種起動(dòng)方式的仿真情況進(jìn)行比較分析。

第二章異步電動(dòng)機(jī)的傳統(tǒng)起動(dòng)方式三相籠型異步電動(dòng)機(jī)有直接起動(dòng)與降壓起動(dòng)兩大類起動(dòng)方法。降壓起動(dòng)又分串電阻起動(dòng)、自耦降壓起動(dòng)、星形-三角形起動(dòng)和沿邊三角形起動(dòng)。2.1直接起動(dòng)直接起動(dòng)，也叫全壓起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)通過一些直接起動(dòng)設(shè)備，將全部電源電壓(即全壓)直接加到異步電動(dòng)機(jī)的定子繞組，使電動(dòng)機(jī)在額定電壓下進(jìn)行起動(dòng)。一般情況下，直接起動(dòng)時(shí)起動(dòng)電流為額定電流的4-7倍，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的1-2倍。根據(jù)對國產(chǎn)電動(dòng)機(jī)實(shí)際測量，某些籠型異步電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流甚至可達(dá)8-12倍。直接起動(dòng)的起動(dòng)線路是最簡單的，如圖2-1所示。圖2-1直接起動(dòng)的起動(dòng)線路圖然而這種起動(dòng)方法有許多缺乏。對于需要頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，過大的起動(dòng)電流將造成電動(dòng)機(jī)的發(fā)熱，影響電動(dòng)機(jī)的壽命；同時(shí)電動(dòng)機(jī)繞組在電動(dòng)力的作用下，會(huì)發(fā)生變形，可能引起短路，進(jìn)而燒毀電動(dòng)機(jī)；另外過大的起動(dòng)電流，會(huì)使線路壓降增大，造成電網(wǎng)電壓的顯著下降，從而影響同一電網(wǎng)的其他設(shè)備的正常工作，有時(shí)甚至使它們停下來或無法帶負(fù)載起動(dòng)。這是因?yàn)門st及Tmax均與電網(wǎng)電壓的平方成正比，電網(wǎng)電壓的顯著下降，可使Tst及Tm均下降到低于Tz。一般規(guī)定，異步電動(dòng)機(jī)的功率低于7.5KW時(shí)允許直接起動(dòng)。如果功率大于7.5KW，而電源總?cè)萘枯^大，能符合式(2-1)要求的話，電動(dòng)機(jī)也可允許直接起動(dòng)。(2-1)如果不能滿足式(2.1)的要求，說明電機(jī)的起動(dòng)電流過大，從而對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊影響。因此必須減小電機(jī)的起動(dòng)電流。由異步電動(dòng)機(jī)的近似等值電路可知，電機(jī)的起動(dòng)電流與電機(jī)的電源電壓近似成正比關(guān)系，因此可以通過降壓的方法起動(dòng)，從而可以把起動(dòng)電流Ist限制到允許的數(shù)值。直接起動(dòng)特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)設(shè)備簡單，起動(dòng)速度快。缺點(diǎn)：對電網(wǎng)、生產(chǎn)機(jī)械沖擊較大，設(shè)備壽命降短。2.2定子串電阻降壓起動(dòng)定子串電阻降壓起動(dòng)也叫電阻降壓或電抗降壓起動(dòng)，是降壓起動(dòng)的一種。電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中，在定子電路串聯(lián)電阻或電抗，起動(dòng)電流在電阻或電抗上產(chǎn)生壓降，降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，起動(dòng)電流也從而得到降小。圖2-2為降壓起動(dòng)的原理圖，圖2-3為電抗降壓的起動(dòng)原理圖。兩圖中Q1是主開關(guān)，起隔離的作用，Q1向上投擲為連接電源，斷開為與電源相斷。起動(dòng)時(shí)把換接開關(guān)Q2向下投擲到起動(dòng)位置，此時(shí)起動(dòng)電阻Rst或起動(dòng)電抗Lst接入定子電路，然后閉合主開關(guān)Q1，電動(dòng)機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，把開關(guān)Q2向上投擲，換接到運(yùn)行位置，電源電壓直接接到定子繞組上，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束，進(jìn)入到正常運(yùn)行狀態(tài)。圖2-2籠型異步電動(dòng)機(jī)的電阻圖2-3籠型異步電動(dòng)機(jī)的降壓起動(dòng)的原理圖電抗降壓起動(dòng)的原理圖這兩種方法具有起動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡單等優(yōu)點(diǎn)。如用電阻降壓起動(dòng)，那么還有起動(dòng)階段功率因數(shù)較高等優(yōu)點(diǎn)。但是，電壓降低后Tst和電壓的二次平方成正比的降小，因此這兩種方法一般用在輕載起動(dòng)場合。電抗降壓起動(dòng)通常用于高壓電動(dòng)機(jī)，電阻降壓起動(dòng)一般用于低壓電動(dòng)機(jī)。電阻降壓及電抗降壓起動(dòng)有手動(dòng)和自動(dòng)等多種控制線路。由于本錢較高，起動(dòng)時(shí)電能損耗較多，因此實(shí)際應(yīng)用不多。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：起動(dòng)平穩(wěn)、運(yùn)行可靠、構(gòu)造簡單缺點(diǎn)：本錢較高，起動(dòng)時(shí)電能損耗較多，因此實(shí)際應(yīng)用不多。2.3自耦降壓起動(dòng)自耦降壓起動(dòng)是利用自耦變壓器降低加到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓，以降小起動(dòng)電流。圖2-4為自耦降壓起動(dòng)的原理圖。圖中只繪出一次相Uφ及Ix分別為自耦變壓器一次側(cè)向電壓和電流，亦即電網(wǎng)電壓和電流；Uφ及Ix分別表示變壓器二次側(cè)向電壓和電流，亦即電動(dòng)機(jī)定子的相電壓和電流；N1和N2分別表示變壓器的一次繞組及二次繞組匝數(shù)(N2即抽頭局部的匝數(shù))。圖2-4自耦變壓器的降壓原理圖由變壓器原理，得(2-2)設(shè)Ix為當(dāng)定子電壓為Ux起動(dòng)電流，IST那么為全壓Uφ時(shí)的起動(dòng)電流，那么(2-3)將式(2-2)代入公式(2-3)得(2-4)再利用變壓器原理，得(2-5)將(2-4)和(2-5)相乘得(2-6)由式(2-2)、式(2-4)、式(2-5)、式(2-6)可見通過自耦變壓器，有使從電網(wǎng)吸取的電流降低為：(2-7)為了滿足不同負(fù)載的要求，自耦變壓器的二次繞組一般有三個(gè)抽頭，分別為電源電壓的40％、60％和80％(或55％、64％及73％)，供選擇使用。圖2-5為自耦降壓起動(dòng)的原理線路圖，起動(dòng)時(shí)，把開關(guān)投向起動(dòng)位置，這時(shí)自耦變壓器一次繞組加全壓，而電動(dòng)機(jī)定子電壓僅為抽頭局部的電壓值，電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。待轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定值時(shí)，把開關(guān)轉(zhuǎn)換到運(yùn)行位置，這樣就把自耦變壓器切除，電動(dòng)機(jī)全壓運(yùn)行，起動(dòng)結(jié)束。自耦降壓起動(dòng)適用于容量較大的低壓電動(dòng)機(jī)作降壓起動(dòng)用，應(yīng)用很廣泛，有手動(dòng)及控制電路。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：電壓抽頭可供不同負(fù)載選擇；缺點(diǎn)：體積大，價(jià)格高，需維護(hù)檢修。圖2-5異步電動(dòng)機(jī)自耦降壓起動(dòng)的原理線路圖2.4星形-三角形起動(dòng)(Y-△)起動(dòng)星形-三角形也是一種降壓起動(dòng)方法。適用這種起動(dòng)方法的異步電動(dòng)機(jī)，在運(yùn)行時(shí)時(shí)連結(jié)成三角形的，而且每相繞組引出兩個(gè)出線端，三相共引出6個(gè)出線段。在起動(dòng)時(shí)，先將三相定子繞組聯(lián)接成星型，待轉(zhuǎn)速接近于穩(wěn)定是再改聯(lián)結(jié)成三角形這樣，固定接法的Y或△方式電機(jī)，繞組實(shí)際所承受的電壓是不一樣的?！鹘臃姍C(jī)的每相繞組是承受電壓380V，Y接法電機(jī)的每相繞組是承受電壓220V，即Y接法比△接法每相繞組承受的電壓降低根號(hào)3倍(1.732倍)，那么Y接法比△接法每相繞組匝數(shù)少根號(hào)3倍(1.732倍)。那么，原△接法改為Y接法時(shí)，繞組匝數(shù)沒變(只是接法改變)，這時(shí)繞組可承受電壓380V的根號(hào)3倍(660V)，能承受660V電壓的繞組去承受220V電壓，其倍率是220V根號(hào)3倍再根號(hào)3倍，實(shí)際相電流也就是原△接法時(shí)電流的1/3了。由于轉(zhuǎn)矩Tst也要降低至原來的1/3，因此這種起動(dòng)只適用于空載或輕載起動(dòng)。圖2-6所示是星形-三角形起動(dòng)的原理線路圖。當(dāng)起動(dòng)時(shí)，將開關(guān)Q2投向Y側(cè)，定子繞組聯(lián)結(jié)成星形，電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速接近穩(wěn)定時(shí)，可將Q2迅速投向△側(cè)，使定子繞組聯(lián)結(jié)成三角形運(yùn)行，起動(dòng)過程結(jié)束。電動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)時(shí)，可直接斷開電源開關(guān)Q1并應(yīng)隨手?jǐn)嚅_電源開關(guān)Q2，并放在中間位置，否那么下次將造成直接起動(dòng)，這是不允許的。圖2-6籠型異步電機(jī)星形三角形起動(dòng)原理線路圖手動(dòng)星形-三角形起動(dòng)器的結(jié)構(gòu)有很多，還有自動(dòng)控制線路供選擇，它們的起動(dòng)降壓原理是相同的。星形-三角形起動(dòng)只能用于正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)定子繞組為三角形聯(lián)結(jié)的電動(dòng)機(jī)，即額定電壓為380V/660V的電動(dòng)機(jī)。特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：體積小，重量輕、物美價(jià)廉、運(yùn)行可靠、檢修方便。缺點(diǎn)：不能像自耦變壓器一樣，按不同的負(fù)載起動(dòng)不同的電壓。2.5延邊三角形起動(dòng)延邊三角形起動(dòng)用于三相定子繞組△接法的鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)。這種電動(dòng)機(jī)每相繞組有三個(gè)出線端，如圖2-7(a)所示。其中端子1、2、3為首端，端子4、5、6為尾端，端子7、8、9為中間抽頭。起動(dòng)時(shí)，電源電壓為額定值，三相繞組的1-7、2-8、3-9局部為星接，7-4、8-5、9-6為△接法，如圖2-7(b)所示。當(dāng)轉(zhuǎn)速上升到一定值后，三相繞組又接成如圖2-7(a)的三角形連接。延邊三角形起動(dòng)時(shí)，起動(dòng)電流及起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小取決于中間抽頭的位置。采用不同的抽頭比例，可以改變延邊三角形連接法的相電壓。其值比Y-D起動(dòng)時(shí)Y連接法高，因此起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較Y-D起動(dòng)時(shí)大，能用于重載起動(dòng)。(a)(b)圖2-7延邊三角形起動(dòng)原理圖特點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：體積小，質(zhì)量小、允許經(jīng)常起動(dòng)、節(jié)省有色金屬與黑色金屬等。缺點(diǎn)：電動(dòng)機(jī)內(nèi)部接線較為復(fù)雜。2.6小結(jié)總結(jié)以上分析，傳統(tǒng)起動(dòng)方式存在以下問題：a它們通常是靠接觸器來切換電壓以到達(dá)降壓的目的，所以無法從根本上解決起動(dòng)瞬時(shí)電流尖峰的沖擊。b.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩不可調(diào)，起動(dòng)中存在二次沖擊電流，對負(fù)載產(chǎn)生沖擊轉(zhuǎn)矩，當(dāng)電網(wǎng)電壓下降時(shí)，可能造成電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)。c.由于起動(dòng)過程中，接觸器是帶載切換，因而易造成接觸器觸點(diǎn)的拉弧損壞。通過以上分析說明每種傳統(tǒng)起動(dòng)方式的特點(diǎn)都不是盡善盡美，都存在著一定的缺陷，在運(yùn)用每種起動(dòng)時(shí)都會(huì)存在一定的局限性。下一章我們將通過Matlab仿真對傳統(tǒng)起動(dòng)方式進(jìn)行一一介紹，通過波形對傳統(tǒng)起動(dòng)方式進(jìn)行分析，說明其缺乏之處。第三章傳統(tǒng)起動(dòng)方式的Matlab仿真3.1直接起動(dòng)直接起動(dòng)的原理直接起動(dòng)時(shí)，通過一些直接起動(dòng)設(shè)備把全部電源電壓直接加到電機(jī)的定子繞組，這時(shí)起動(dòng)電流可達(dá)額定電流的4～7倍，根據(jù)對國產(chǎn)電機(jī)的實(shí)際測量，某些籠型異步電機(jī)甚至可達(dá)8～12倍。電機(jī)經(jīng)常起動(dòng)，過大的起動(dòng)電流會(huì)使電機(jī)發(fā)熱，也可能使電機(jī)繞組受力發(fā)生形變，過大的起動(dòng)電流造成電網(wǎng)電壓顯著下降，甚至使其他異步電機(jī)停轉(zhuǎn)或無法帶負(fù)載起動(dòng)。因?yàn)門st及Tm均與電網(wǎng)電壓的平方成正比，電網(wǎng)電壓的顯著下降，可使Tst及Tm均下降到低于Tz。直接起動(dòng)的仿真模型及各模塊參數(shù)設(shè)置仿真原理圖如圖3-1所示。圖中各模塊的參數(shù)設(shè)置見圖3-2至圖3-7。圖3-2為電源參數(shù)設(shè)置，圖3-3為階躍信號(hào)參數(shù)設(shè)置，圖3-4電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置。圖3-5三相開關(guān)參數(shù)設(shè)置，圖3-6電阻模塊參數(shù)設(shè)置，圖3-7為測量模塊參數(shù)設(shè)置。圖3-1異步電機(jī)直接起動(dòng)的仿真模型圖3-2三相電源參數(shù)設(shè)置圖3-3階躍信號(hào)參數(shù)設(shè)置圖3-4電動(dòng)機(jī)參數(shù)設(shè)置圖3-5三相開關(guān)參數(shù)設(shè)置圖3-6電阻模塊參數(shù)設(shè)置圖3-7測量模塊參數(shù)設(shè)置仿真結(jié)果圖3-8至圖3-10為仿真結(jié)果。圖3-8為直接起動(dòng)的機(jī)械特性波形，圖3-9為直接起動(dòng)的定子轉(zhuǎn)子電流波形，圖3-10為直接起動(dòng)的轉(zhuǎn)速波形。通過波形可以分析直接起動(dòng)的定子轉(zhuǎn)子電流在起動(dòng)過程中可以到達(dá)100A，轉(zhuǎn)速在0.5S內(nèi)到達(dá)1800轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩到達(dá)140，由此，我們了解到直接起動(dòng)的電流較大，對電網(wǎng)的沖擊較強(qiáng)，能在較短時(shí)間到達(dá)額定轉(zhuǎn)速。圖3-8直接起動(dòng)的機(jī)械特性圖3-9直接起動(dòng)的定子轉(zhuǎn)子電流圖3-10直接起動(dòng)的轉(zhuǎn)速3.2串電阻起動(dòng)串電阻起動(dòng)的原理繞線轉(zhuǎn)子異步電機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻起動(dòng)，可到達(dá)增加起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，降小起動(dòng)電流的目的。其中，電機(jī)的定子繞組接到三相交流電網(wǎng)，轉(zhuǎn)子繞組經(jīng)集電環(huán)和電刷，接到起動(dòng)變阻器。在定子電路串聯(lián)電阻或電抗，起動(dòng)電流在電阻或電抗上產(chǎn)生壓降，降低了電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，起動(dòng)電流也從而得到降小。串電阻的起動(dòng)模型及各模塊參數(shù)設(shè)置串電阻起動(dòng)的模型如圖3-11所示，串電阻的模塊參數(shù)與直接起動(dòng)大致相同，圖3-12為三相電阻的參數(shù)設(shè)置。圖3-11異步電動(dòng)機(jī)串電阻仿真模型圖3-12三相電阻模塊的參數(shù)設(shè)置仿真結(jié)果串電阻的仿真波形如圖3-13至圖3-15所示，圖3-13為串電阻起動(dòng)的機(jī)械特性，圖3-14為串電阻起動(dòng)的定子轉(zhuǎn)子的電流波形，圖3-15為串電阻起動(dòng)的轉(zhuǎn)速波形。圖3-13串電阻起動(dòng)機(jī)械特性由圖3-13至圖3-15分析，串電阻定子轉(zhuǎn)子電流為50A，轉(zhuǎn)速在1.5S處到達(dá)穩(wěn)定1800轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩為20，根據(jù)串電阻起動(dòng)波形與直接起動(dòng)波形相比，串電阻起動(dòng)的起動(dòng)波形較小，轉(zhuǎn)矩較直接起動(dòng)要小的多。圖3-14串電阻的定子轉(zhuǎn)子電流圖3-15串電阻的轉(zhuǎn)速仿真波形3.3自耦降壓起動(dòng)仿真自耦降壓起開工作原理自耦降壓起動(dòng)是利用自耦變壓器降低加到電動(dòng)機(jī)定子繞組的電壓，以減小起動(dòng)電流，自耦變壓器降壓起動(dòng)的主要缺點(diǎn)是在開關(guān)切換的過程中，電動(dòng)機(jī)有短時(shí)斷電的情況，這會(huì)造成大電流沖擊和轉(zhuǎn)矩突變。在電機(jī)斷電時(shí)，其定子電流消失，在轉(zhuǎn)子將產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電流來維持其磁通不變，這個(gè)磁通隨著轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，隨電流的衰降而減小，它在定子繞組中感應(yīng)出電勢。再次接通電源，如果此時(shí)感應(yīng)電勢的相位與外加電源的相位相反，將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊電流，而轉(zhuǎn)矩也會(huì)發(fā)生一個(gè)瞬變且可能是一個(gè)負(fù)的峰值，這對電機(jī)和拖動(dòng)機(jī)械是極其不利的。自耦變壓器起動(dòng)產(chǎn)生過電壓的情況與串聯(lián)電抗器起動(dòng)的情況相同。自耦降壓起動(dòng)仿真模型及參數(shù)設(shè)置自耦降壓起動(dòng)的模型如圖3-16所示，自耦降壓起動(dòng)的模塊參數(shù)與直接起動(dòng)大致相同圖3-16自耦降壓起動(dòng)仿真模型仿真結(jié)果自耦降壓起動(dòng)的仿真波形如圖3-17至圖3-19所示，圖3-17為自耦降壓起動(dòng)起動(dòng)的機(jī)械特性，圖3-18為自耦降壓起動(dòng)的定子轉(zhuǎn)子的電流波形，圖3-19為自耦降壓起動(dòng)起動(dòng)的轉(zhuǎn)速波形。圖3-17自耦降壓起動(dòng)機(jī)械特性波形圖3-18自耦降壓起動(dòng)定子轉(zhuǎn)子電流波形通過圖3-17至圖3-19分析可知定子轉(zhuǎn)子電流可到達(dá)80A，轉(zhuǎn)速可在0.5S內(nèi)到達(dá)穩(wěn)定，轉(zhuǎn)矩可到達(dá)70左右。圖3-19自耦降壓起動(dòng)轉(zhuǎn)速波形3.4小結(jié)根據(jù)上述仿真波形，均證明我們提出的理論是正確的。傳統(tǒng)起動(dòng)方式確實(shí)存在著缺陷，那么下一章，我們將介紹一個(gè)新的起動(dòng)方式-軟起動(dòng)。第四章軟起動(dòng)的工作原理及起動(dòng)方式4.1軟起動(dòng)器的工作原理三相異步電動(dòng)機(jī)是利用定子繞組中三相交流電所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子繞組內(nèi)的感應(yīng)電流相互作用形成的電磁轉(zhuǎn)矩而工作的。在電機(jī)起動(dòng)的瞬態(tài)過程中，單相T型等值電路如圖4-1所示。圖4-1異步電機(jī)單相等效電路其中：U1——無窮大電網(wǎng)相電壓有效值；rm、xm——分別為勵(lì)磁電阻和勵(lì)磁電抗；r1x1φ——分別為定子的電阻和漏抗；r‘2x’2φ——分別為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子電阻和漏抗的折算值；s——轉(zhuǎn)差率由電機(jī)學(xué)知道，三相異步電機(jī)的機(jī)械特性的表達(dá)公式：(4-1)在電機(jī)剛起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)差率s=1，此時(shí)機(jī)械特性方程式為：(4-2)由公式4-2可知，三相異步電機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩在頻率一定和其他參數(shù)不變的情況下，與定子電路外加的電壓U。的平方成正比。在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，通過增加電機(jī)定子繞組上的電壓，電動(dòng)機(jī)可以獲得大于負(fù)載轉(zhuǎn)矩的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電機(jī)由靜止開始運(yùn)轉(zhuǎn)。隨著電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，轉(zhuǎn)差率s逐漸降小，由式4-1電動(dòng)機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩亦逐漸降小直至等于負(fù)載轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速由加速變?yōu)楹愣?；此時(shí)，如果繼續(xù)增加電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，電動(dòng)機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)的增大，電動(dòng)機(jī)又開始加速。按照上述方法可以使電動(dòng)機(jī)從靜止直至運(yùn)行在額定轉(zhuǎn)速，完成電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。電機(jī)定轉(zhuǎn)子漏抗在電機(jī)起動(dòng)時(shí)，由于定轉(zhuǎn)子電流比額定電流大的多，使得漏磁路中的鐵磁局部發(fā)生飽和，引起漏磁磁阻變大，因而X1φ。和X2φ，變小，ZK那么變得更小，電流更大。起動(dòng)電流正比于定子端電壓，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩正比于定子端電壓的平方。起動(dòng)電壓較高，那么起動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，同時(shí)沖擊電流也很大。剛起動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)差率s最大，轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢也最大，因而起動(dòng)電流很大。所謂電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，就是將電動(dòng)機(jī)外施電壓自動(dòng)平滑上升，使電動(dòng)機(jī)從靜止?fàn)顟B(tài)向滿載運(yùn)行狀態(tài)逐步加速的過程，采用軟起動(dòng)技術(shù)可防止全電壓直接起動(dòng)時(shí)的沖擊。通過上述的分析，假設(shè)在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)瞬間，不將電源電壓全加載在電動(dòng)機(jī)的定子繞組上，而是從一個(gè)小的起點(diǎn)開始，逐漸增大加載在定繞組上的電壓使電動(dòng)機(jī)開始旋轉(zhuǎn)，這樣就可以減小電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)瞬間電流。隨著電動(dòng)機(jī)的升速，轉(zhuǎn)差率逐漸降小，再增加電動(dòng)機(jī)定子繞組上的電壓，電動(dòng)機(jī)繼續(xù)升速直至額定轉(zhuǎn)速，這樣就可以到達(dá)起動(dòng)電動(dòng)機(jī)同時(shí)控制定子電流的目的.軟起動(dòng)器就是利用上述原理，通過控制器控制電力電子器件使定子繞組并不加載電源電壓，而是使定子繞組的電壓從零或者某一低于全電壓的值開始逐漸增加，電動(dòng)機(jī)定子電流被有效地控制在某個(gè)范圍，電動(dòng)機(jī)由靜止開始加速到額定值。4.2電動(dòng)機(jī)的接線及接法接線電動(dòng)機(jī)接線的三相電源為Ll、L2、L3，三相繞組的始端為U1、V1、W1，三相繞組的終端為U2、V2、W2。接法低壓電機(jī)：標(biāo)準(zhǔn)三相異步電動(dòng)機(jī)，其功率為3KW及以下的，繞組采用Y接法：4KW及以上的，為△接法。高壓電機(jī)：電動(dòng)機(jī)的繞組一般都采用Y接法，對于2000KW以上的電動(dòng)機(jī)采用綜合保護(hù)加差動(dòng)保護(hù)，而2000KW以下的電動(dòng)機(jī)采用綜合保護(hù)即可.4.3電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)、運(yùn)行和制動(dòng)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流和起動(dòng)力矩除決定于起動(dòng)方法外，還分別與堵轉(zhuǎn)電流或堵轉(zhuǎn)力矩成正比，與外加阻力矩?zé)o關(guān)，電動(dòng)機(jī)堵轉(zhuǎn)電流或堵轉(zhuǎn)力矩只決定于自身參數(shù)，與外加阻力矩也無關(guān)，但是外加阻力矩大，卻可使電動(dòng)機(jī)從靜止開始起動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速所經(jīng)歷的時(shí)間(起動(dòng)時(shí)間)延長，起動(dòng)發(fā)熱增加，因此，阻力矩過大時(shí)，不宜頻繁連續(xù)起動(dòng)，以免繞組過熱。電動(dòng)機(jī)正常起動(dòng)必須遵循的二條原那么A：電動(dòng)機(jī)起動(dòng)力矩要大于負(fù)載力矩，且要有一定差值來產(chǎn)生足夠的角加速度，才能使電動(dòng)機(jī)由靜止開始起動(dòng)，并快速到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速運(yùn)行。如果起動(dòng)力矩不夠大，電動(dòng)機(jī)就達(dá)不到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，甚至根本就起動(dòng)不了。B：電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流不能過大，否那么過大的起動(dòng)電流會(huì)使供電變壓器的端電壓下降過多，影響同一變壓器供電的其它用電設(shè)備的正常工作。(1)鼠籠型(同步)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)：A：全壓起動(dòng)：電動(dòng)機(jī)出線端通過開關(guān)設(shè)備直接與供電變壓器相連接，無需起動(dòng)設(shè)備，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流等于它的堵轉(zhuǎn)電流，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩等于它的堵轉(zhuǎn)力矩，電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電壓等于它的額定電壓，所以稱為全壓起動(dòng)。B：降壓起動(dòng)：供電線路中不允許有太大的壓降，而供電變壓器的容量不太富裕的情況下所采用的一種起動(dòng)方式，按起動(dòng)負(fù)載可分為串電感起動(dòng)、串電阻起動(dòng)、改變電壓、電流有效值起動(dòng)、改變電動(dòng)機(jī)繞組接線方式起動(dòng)、改變電動(dòng)機(jī)的電源頻率起動(dòng)。(2)繞線式電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)：繞線式電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)，其轉(zhuǎn)子回路中接入變阻器不但能降小起動(dòng)電流，同時(shí)還能提高起動(dòng)力矩，使起動(dòng)力矩可接近于最大力矩，常用的起動(dòng)方式有變電感式的頻敏變阻器和變電阻式的水電阻或電阻柵。頻敏變阻器的功率因數(shù)低，起動(dòng)力矩小，對于要求低速運(yùn)轉(zhuǎn)和起動(dòng)力矩大的機(jī)械不宜采用。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行電動(dòng)機(jī)的調(diào)速運(yùn)行：用于電動(dòng)機(jī)有時(shí)工作在調(diào)速狀態(tài)有時(shí)又工作在全速狀態(tài)的場合，分為變級(jí)調(diào)速、調(diào)壓調(diào)速、串級(jí)調(diào)速、變頻調(diào)速及繞線式電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速。A：變級(jí)調(diào)速：適用于鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)，它是用開關(guān)來改變定子線圈的連接，使電動(dòng)機(jī)定子繞組具有2-3種不同的極數(shù)，而獲得不同的轉(zhuǎn)速。B：調(diào)壓調(diào)速：它是靠調(diào)整電動(dòng)機(jī)的定子電壓來調(diào)速的，因定子電壓的平方與轉(zhuǎn)矩成正比，所以損失定子電壓太多的情況下，那么會(huì)造成電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩過小，電動(dòng)機(jī)不能正常運(yùn)行，故此種調(diào)速方式調(diào)速范圍不寬。C：串級(jí)調(diào)速：可控硅串級(jí)調(diào)速器串聯(lián)接入繞線電機(jī)的轉(zhuǎn)子回路中，它是將轉(zhuǎn)子電壓整流成直流電，再逆變成50Hz交流電，反應(yīng)到電網(wǎng)中，所以效率高。D：變頻調(diào)速：改變電動(dòng)機(jī)電源的頻率即可改變電動(dòng)機(jī)的同步轉(zhuǎn)速，而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速與同步轉(zhuǎn)速相差無幾，它可到達(dá)恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)及運(yùn)行，所以變頻調(diào)速是最理想的調(diào)速方式112J。E：串電阻調(diào)速：串入電阻越大，轉(zhuǎn)速越低，機(jī)械特性越軟。輕載的調(diào)速范圍很小，重載的調(diào)速范圍可到達(dá)50％。電動(dòng)機(jī)的制動(dòng)(1)反接制動(dòng)：正運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)要制動(dòng)時(shí)，可將定子三根供電線中的任意二根線對調(diào)，電動(dòng)機(jī)的相序相反，旋轉(zhuǎn)磁場反向，電磁力矩反向，因而起到制動(dòng)作用。通常反接制動(dòng)電流大于起動(dòng)電流，此種制動(dòng)只適宜于小型電機(jī)。對于繞線式電動(dòng)機(jī)，反接制動(dòng)時(shí)可在轉(zhuǎn)子回路中串入附加電阻，可以降低制動(dòng)電流。(2)再生制動(dòng)(發(fā)電制動(dòng))：適用于起重設(shè)備的發(fā)電制動(dòng)，重物在高速下降時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速大于同步轉(zhuǎn)速，電機(jī)自動(dòng)由電動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)入發(fā)電機(jī)狀態(tài)，電磁力矩方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速方向相反，將重物的勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊磻?yīng)入電網(wǎng)，使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速下降至同步轉(zhuǎn)速，到達(dá)制動(dòng)作用，為了提高發(fā)電制動(dòng)力矩，可用三組電容接成“△"或“Y"與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)在三相電源端。4.4異步電動(dòng)機(jī)的特性曲線異步電機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線、轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻的轉(zhuǎn)矩特性以及降壓起動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線如圖4-2所示。圖4-2異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性可以利用實(shí)用表達(dá)式計(jì)算得到。方法是先利用實(shí)用表達(dá)式計(jì)算出同步轉(zhuǎn)速點(diǎn)且，額定運(yùn)行點(diǎn)且，最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)c和起動(dòng)點(diǎn)D這幾個(gè)特殊點(diǎn)，然后將這些點(diǎn)連接起來便得到轉(zhuǎn)矩特性曲線。當(dāng)然，計(jì)算的點(diǎn)越多，做出的曲線就越精確。繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路內(nèi)可以串接電阻足(要求三相串接的電阻阻值相等)。其轉(zhuǎn)矩特性如圖4-3所示：圖4-3轉(zhuǎn)子電路串聯(lián)電阻的轉(zhuǎn)矩特性繞線式三相異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子回路內(nèi)可以串接電阻R(要求三相串接的電阻阻值相等)。其轉(zhuǎn)矩特性如圖4-4所示。圖中a、b、c分別表示：a——表示固有特性曲線(全壓)；b——表示相同阻值的液態(tài)可變電阻降壓起動(dòng)特性曲線；c——表示某一固定電阻(電抗)降壓起動(dòng)特性。圖4-4降壓起動(dòng)對電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩特性曲線4.5常見軟起動(dòng)器方案變頻軟起動(dòng)方式變頻調(diào)速軟起動(dòng)器按電路結(jié)構(gòu)可分為間接變頻和直接變頻；按控制功能可分為普通功能型、轉(zhuǎn)矩控制功能型、矢量控制功能型。間接變頻：先將工頻交流電通過整流器變換成脈動(dòng)直流，經(jīng)平滑濾波后在微處理器控制下，再通過逆變器將直流電變換成電壓和頻率均可調(diào)的交流電。直接變頻：利用交變頻電路，直接將恒壓、恒頻的交流電源變換成電壓和頻率均可變的交流電源。由于變頻器不僅是一種性能優(yōu)良的電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制裝置，而且能以最為合理的方式對電機(jī)進(jìn)行全面控制，起動(dòng)電壓的上升率可調(diào)，使電動(dòng)機(jī)平滑起動(dòng)；可根據(jù)不同的負(fù)載設(shè)置相應(yīng)的起動(dòng)時(shí)間。變頻器可根據(jù)負(fù)載的運(yùn)行情況通過數(shù)字操作器適當(dāng)?shù)卦O(shè)定加、降速時(shí)間，用以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)和軟停車，起動(dòng)電流小，這樣可以降低對電源容量的要求。因此采用變頻器控制的電動(dòng)機(jī)具有良好的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)性能，還能實(shí)現(xiàn)頻繁起?？刂?。用變頻器來起動(dòng)電機(jī)，其起動(dòng)性能很好，但由于高壓變頻器價(jià)格高，技術(shù)水平要求復(fù)雜，用戶維護(hù)技術(shù)還跟不上。對于僅有起動(dòng)要求而沒有調(diào)速要求的場合，經(jīng)濟(jì)上難以接受。另外，用變頻器起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，變頻器輸出電壓中含有大量的高次諧波，這些高次諧波會(huì)對電機(jī)造成傷害。水阻、液阻軟起動(dòng)方式水阻、液阻均為串接在電動(dòng)機(jī)定子回路中，通過改變回路電阻從而到達(dá)改變控制定子繞組電壓。水電阻是靠極板移動(dòng)和大電流使水汽化(極板外表)形成的高電阻來控制電機(jī)的起動(dòng)電流。液阻是一種由電解液形成的電阻，它導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是離子導(dǎo)電，液阻是靠摻入雜質(zhì)的多少、極板的大小及大電流使極板附近的水汽化產(chǎn)生的高電阻來控制起動(dòng)電流，它的阻值正比于電極板距離和電解液電阻率，極板距離可實(shí)時(shí)控制。液阻軟起動(dòng)器在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)主要為：(1)電阻值可以無級(jí)控制和電阻熱容量大，這恰恰是軟起動(dòng)所需要的；在軟起動(dòng)過程中不產(chǎn)生高次諧波。(2)一個(gè)十分重要的優(yōu)勢即低本錢，性價(jià)比較高。(3)液阻軟起動(dòng)裝置可以串聯(lián)在繞線電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子回路，實(shí)現(xiàn)重載軟起動(dòng)。水電阻和液變電阻式的軟起動(dòng)裝置受環(huán)境溫度的影響比較大，因此起動(dòng)電流控制不準(zhǔn)確，有時(shí)會(huì)發(fā)生汽化電阻太大，起動(dòng)電流不能到達(dá)所需的起動(dòng)電流，這時(shí)電時(shí)機(jī)長時(shí)間達(dá)不到額定轉(zhuǎn)速，造成起動(dòng)失敗。另外在起動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的能量損耗，使水溫迅速升高，如果第一次起動(dòng)那么必須等待降溫，可能需要幾個(gè)小時(shí)，這種情況對連續(xù)性大生產(chǎn)的工廠是不允許的，造成不可估量的損失所以對連續(xù)起動(dòng)的次數(shù)是有限制的。液阻軟起動(dòng)器需要定期維護(hù)，液箱中的電解質(zhì)需要定期補(bǔ)充。電極板長期浸泡于電解液中，外表會(huì)有一定的銹蝕，使用較長時(shí)間后需要作外表處理。液阻軟起動(dòng)裝置不適合于置放在易結(jié)冰的現(xiàn)場。晶閘管串聯(lián)軟起動(dòng)采用晶閘管串聯(lián)技術(shù)的高壓異步電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)器。晶閘管調(diào)壓軟起動(dòng)由6只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于電動(dòng)機(jī)的三相供電線路上，通過控制晶閘管的觸發(fā)角，使起動(dòng)器按所設(shè)計(jì)的模式調(diào)節(jié)輸出電壓，以控制電機(jī)的起動(dòng)過程。當(dāng)起動(dòng)過程結(jié)束后，一般起動(dòng)器將旁路接觸器閉合，旁路晶閘管，使電機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行。該方式在電源電壓高的情況下，由于單只晶閘管的不能滿足耐壓要求，故多項(xiàng)選擇用多只晶閘管串聯(lián)，這種方式能實(shí)現(xiàn)電壓、電流從零開始連續(xù)可調(diào)。但該軟起動(dòng)方式對元器件參數(shù)的一致性要求比較高，元器件在使用一段時(shí)間后，元器件的參數(shù)發(fā)生變化，使元器件的均壓性能降低，一旦元器件損壞，用戶很難修復(fù)，價(jià)格也很高，同時(shí)諧波比較大。磁控軟起動(dòng)方式磁控軟起動(dòng)是通過控制直流勵(lì)磁電流，改變鐵芯的飽和度實(shí)現(xiàn)的電抗值的變化。磁控軟起動(dòng)采用磁飽和鐵芯電抗取代傳統(tǒng)電抗器降壓起動(dòng)中的固定鐵芯電抗，飽和電抗器是由鐵芯和繞組組成，繞組分為交流繞組(工作繞組)和直流繞組(用于控制鐵芯飽和程度)。它是將磁飽和電抗器的工作繞組串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)定子回路，通過反應(yīng)電路調(diào)整電抗器控制繞組的直流電流的大小，即通過改變鐵芯的直流勵(lì)磁以改變鐵芯的導(dǎo)磁率(交流繞組的電感L與鐵芯的導(dǎo)磁率成正比)。在起動(dòng)過程中不斷增加其飽和度，降少其電感值，從而改變飽和電抗器的飽和程度，以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)。磁控軟起動(dòng)是從電抗器軟起動(dòng)衍生出來的。用三相電抗器串連在電動(dòng)機(jī)定子回路，電壓兩者的共同點(diǎn)。磁控軟起動(dòng)不同于電抗器軟起動(dòng)的是采用磁飽和電抗器，其電抗值可控。起動(dòng)開始時(shí)電抗器的電抗值較大，在軟起動(dòng)過程中，通過反應(yīng)調(diào)節(jié)使電抗值逐漸降小，及至軟起動(dòng)完成后被旁路。磁控軟起動(dòng)裝置需要有相對較大功率的輔助電源，噪聲較大，那么是其缺乏之處。磁控軟起動(dòng)面臨的主要問題是如何在有效防干擾的前提下把磁飽和電抗器的容量做大。磁控軟起動(dòng)與高壓晶閘管串聯(lián)軟起動(dòng)相比，其缺點(diǎn)是控制快速性比較差，噪聲較大，飽和電抗器等效電抗值的變化范圍較小，飽和電抗器周圍存在一定的漏磁，需要一定的輔助電源。磁飽和電抗器具有秒量級(jí)的慣性，對于異步電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的機(jī)電系統(tǒng)大慣性來說，磁控軟起動(dòng)的慣性應(yīng)該是缺乏為慮的。磁控軟起動(dòng)裝置會(huì)產(chǎn)生一定的高次諧波，從理論上看，磁飽和電抗器產(chǎn)生的高次諧波不會(huì)比晶閘管產(chǎn)生的大?？勺冸娍蛊鬈浧饎?dòng)可變電抗器軟起動(dòng)的電路解決了晶閘管的耐壓限制，晶閘管不是串在電機(jī)的定回路中，而是用變壓器來隔離高壓和低壓，變壓器的高壓繞組串在異步電動(dòng)機(jī)的定子回路中，而低壓繞組和晶閘管相連。低壓繞組的晶閘管導(dǎo)通以前，變壓器工作在空載狀態(tài)，變壓器的勵(lì)磁阻抗很大，所以電網(wǎng)電壓根本上都降在可變電抗器原邊繞組上，電機(jī)不能起動(dòng)。起動(dòng)時(shí)通過控制系統(tǒng)控制晶閘管的觸發(fā)角，可以連續(xù)改變低壓繞組上的電壓，進(jìn)而改變高壓繞組的電壓而到達(dá)連續(xù)改變電機(jī)端電壓的目的，這樣可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的軟起動(dòng)，起動(dòng)完畢后，合上開關(guān)K，電機(jī)以額定轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于可變電抗器的低壓側(cè)電壓比較低，所以不必采晶閘管串聯(lián)技術(shù)。電抗器調(diào)壓軟起動(dòng)器是采用大功率晶閘管做主回路的開關(guān)元件，通過控制器改變晶閘管的導(dǎo)通角，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)電流的平穩(wěn)變化。起動(dòng)電流可根據(jù)負(fù)載和工況任意控制，從而使電機(jī)以最小電流起動(dòng)，降低損耗和過電流對電機(jī)的沖擊。因?yàn)檎{(diào)壓軟起動(dòng)器具有調(diào)壓功能，因此也同時(shí)起到軟停車的控制作用。斜坡恒流軟起動(dòng)假設(shè)控制起動(dòng)電流以一定的速率平穩(wěn)地增加，當(dāng)起動(dòng)電流增大到所設(shè)定的電流限定值Ism時(shí)，就將起動(dòng)電流保持恒定值直至起動(dòng)結(jié)束。電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程分為兩個(gè)階段，先為斜坡起動(dòng)階段，后為恒流起動(dòng)階段。當(dāng)起動(dòng)即將結(jié)束時(shí)起動(dòng)電流會(huì)自動(dòng)減下來。起動(dòng)電流上升變化率和恒流值都可任意設(shè)定，恒流值Ism大小決定肩動(dòng)時(shí)間的長短。因此，起動(dòng)電流上升變化率和恒流值一般應(yīng)根據(jù)負(fù)載情況與生產(chǎn)要求來設(shè)定，以使軟起動(dòng)器獲得最正確的起動(dòng)過程、并減小起動(dòng)損耗。斜坡恒流軟起動(dòng)方式一般適用于空載或輕載起動(dòng)，也適用于起動(dòng)轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)速增加而增大的負(fù)載設(shè)備，如通風(fēng)機(jī)，水泵等。4．6本章小結(jié)本章論述了電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的電學(xué)特點(diǎn)、轉(zhuǎn)矩特點(diǎn)以及電動(dòng)機(jī)的相關(guān)計(jì)算，并介紹了電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的各種常見方式及其特點(diǎn)。常見的軟起動(dòng)方式包括變頻軟起動(dòng)方式、液阻軟起動(dòng)方式、晶閘管軟起動(dòng)方式、磁控軟起動(dòng)方式、可變電機(jī)軟起動(dòng)方式以及恒流起動(dòng)方式。在下一章，我們將具體研究一種軟起動(dòng)方式的仿真，并對其波形進(jìn)行研究。第五章異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的仿真本章將介紹異步感應(yīng)電動(dòng)機(jī)恒流軟起動(dòng)，包括電源、開關(guān)等模塊的設(shè)置，利用MATLAB軟件的動(dòng)態(tài)仿真工具Simulink構(gòu)建了感應(yīng)電動(dòng)機(jī)恒流軟起動(dòng)的仿真模型，并進(jìn)行了實(shí)例仿真，建模過程簡便直觀，仿真過程中通過改變參數(shù)可隨時(shí)觀察系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)變化，對軟起動(dòng)的研究與優(yōu)化提供了有利的依據(jù)，最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了仿真結(jié)果．5.1感應(yīng)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)結(jié)構(gòu)簡單，采用六只晶閘管反并聯(lián)，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)過程中通過控制算法改變晶閘管觸發(fā)角實(shí)現(xiàn)各種形式的軟起動(dòng)．恒流軟起動(dòng)系統(tǒng)線路如圖5-1所示．同步電壓采樣電路確保晶閘管正確觸發(fā)，電流檢測電路采樣電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流有效值與給定的電流比較后，將差值信號(hào)送入觸發(fā)角調(diào)節(jié)電路來調(diào)節(jié)當(dāng)前的晶閘管觸發(fā)角度，確保起動(dòng)電流不超過給定值，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的恒流起動(dòng)．EMBEDVisio.Drawing.11圖5-1恒流起動(dòng)的系統(tǒng)框圖5.2恒流軟起動(dòng)控制系統(tǒng)建模5.2.1整體恒流系統(tǒng)起動(dòng)仿真模型的建立圖5-3為應(yīng)用Simulink建立的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)恒流軟起動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型．其主要由7個(gè)局部組成．Ua、Ub、Uc構(gòu)成了三相交流電源，電壓測量模塊V1、V2、V3用來檢測電源同步電壓信號(hào)，pluse1-3組成觸發(fā)脈沖形成子系統(tǒng)，3個(gè)晶閘管模塊子系統(tǒng)Thyristorsl-3，籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模塊，電機(jī)測量模塊以及軟起動(dòng)子控制系統(tǒng)。圖5-3恒流軟起動(dòng)系統(tǒng)仿真模型5.2.2分別介紹幾個(gè)重要模塊的組成和原理．1三相交流電壓源模塊電氣系統(tǒng)模塊庫中只提供單相電源，而沒有現(xiàn)成的三相交流電源模塊，我們可使用三個(gè)單相交流電源按星形連接，通過設(shè)定正確的相位順序和幅值關(guān)系，簡單地加以組合構(gòu)成，并封裝成模塊，運(yùn)用時(shí)只需直接設(shè)定此模塊三相交流電源的線電壓與頻率。內(nèi)部結(jié)構(gòu)如：圖5-4三相交流電壓源2晶閘管模塊晶閘管模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5-5所示，以A相為例，包含兩個(gè)反并聯(lián)的單向晶閘管．考慮到感應(yīng)電動(dòng)機(jī)是感性負(fù)載，設(shè)置晶閘管的參數(shù)時(shí)應(yīng)注意電感量和電容量不能設(shè)置為0或無窮大．B、C兩相的晶閘管模塊與A相相同．圖5-5A相晶閘管子系統(tǒng)模型圖5-6為一相觸發(fā)脈沖形成子