制冷与空调自动控制技术3

1、第3章自动调节执行机构 自动调节执行机构是自动控制系统不可缺少的部分。其作用是根据控制信号自动调节制冷空调系统中的各物理量，如流量、温度、压力等。自动调节执行机构按使用能源形式可分为电动执行机构，气动执行机构和液动执行机构，常用执行器的结构多为阀的形式。 3.1恒压阀 恒压阀在自动执行机构中常作为自控阀门的控制阀压力导阀，与主阀配合使用。恒压阀可以单独安装在制冷空调系统的管道上，也可直接装在主阀上，与主阀联成一体，构成恒压主阀。 按作用原理，恒压阀可分为正恒压阀和反恒压阀。正恒压阀为常闭型，当压力高于设定值时，阀门开启，主要用于调节主阀入口侧压力，使入口压力稳定在设定值。正恒压阀安装在蒸发器的

2、出口管道上以维持蒸发压力恒定。反恒压阀为常开型，当压力高于设定值时，阀门关小直至关闭，用于控制主阀出口侧压力，使出口压力减压稳定，当超过压力设定上限值时关闭起保护作用。 3.1.1恒压阀为了制冷装置的正常运行和保证制冷质量，被冷却对象的温度应保持在设定的范围内，这就需要有相对稳定的蒸发温度。在蒸发器工作时，蒸发温度和蒸发压力是一一对应的。通常，蒸发温度的调节是通过蒸发压力的调节来实现的。调节蒸发压力应用恒压阀，因此恒压阀可称蒸发压力的调节阀。恒压阀安装在蒸发器出口管道上。当蒸发压力高于设定值时，恒压阀开启度增大，流出的制冷剂蒸气量增多，蒸发器内压力下降；当蒸发压力低于设定值时，恒压阀开启度减少

3、，流出的制冷剂蒸气量减少，蒸发压力回升。蒸发压力稳定，则蒸发温度稳定，恒压阀按其容量大小分直接作用式和间接作用式两类。前者用于小型制冷系统，后者用于大中型制冷系统。直动式蒸发压力调节阀（又称直接作用式）直动式蒸发压力调节阀有多种类型，图3.1所示的为性能较好的KVP型的结构。阀体下面的接口与蒸发器出口管相接，阀体右边的接口与制冷压缩机的吸气管相接。蒸发压力的设定值通过调节设定螺钉设定。蒸发压力作用于阀板，当蒸发压力等于设定值时，阀板上移，阀开启。阀的开启度与阀入口压力成比例，蒸发压力调节阀是比例型调节阀。这种调节在结构上采用了平衡波纹管，阀的开启度与阀后压力无关。阻尼机构则可以抑制制冷机中出现

4、的蒸发压力的变化，防止蒸发压力过低。 控制式蒸发压力调节（又称间接作用式）控制式蒸发压力调节阀是将导阀作为控制阀，主阀作为执行阀组 合在一起，调节蒸发压力。主阀与导阀的组合有多种方式。压力导阀+主阀图3.2是用压力导阀与主阀组合控制蒸发压力的原理图。图3.2 用压力导阀+主阀来控制蒸发压力的原理图1一压缩机；2一冷凝器；3一贮液器；4一膨胀阀；5一蒸发器；6一止回阀；7一压力导阀；8一主阀 图3.3 恒压阀1一手轮；2一调节杆；3一调节弹簧；4一推力座；5一膜片；6一阀座；7一滤网 图3 . 4 主阀1一滤网；2一阀盖；3一单向簧；4一填料环；5一阀体；6一主滤网；7一手动顶开机构；8一平衡孔

5、；9一活塞；10一活塞套；11一推杆；12一弹簧；13一节流阀芯；14一阀板 从调节特性来分析，用压力导阀与主阀组合（或恒压阀）属于比例型调节阀，即阀的开启度与蒸发压力的变化成比例。虽然在调节过程中存在一定偏差，但导阀和主阀灵敏度高，偏差较小，基本上能维持蒸发压力及对应的蒸发温度恒定。 导阀与主阀组合形式的控制阀在制冷系统中有着广泛的应用。导阀接收调节信号控制主阀的动作是控制阀；主阀是放大执行机构是调节阀。这种组合阀控制方式的优点在于主阀可根据制冷系统的容量制成系列产品，而导阀则只需一种规格，具有通用性，能与各种规格的主阀灵活组合，适应多种控制需求。导阀按照其控制信号的不同，除压力导阀（又称定

6、压阀）外，还有温度导阀（恒温阀）、压差导阀（压差阀）、电磁导阀、电动导阀等。不仅可以用一种导阀，也可用几种导阀与主阀组合，取得多种控制效果。 图3.5恒压主阀1-手轮；2-调节杆；3-密封圈；4-辅助弹簧；5-辅节流阀；6-膜片；7-垫片；8-辅助孔道；9-进口接管；l0-主滤器；11-手动强开机构；12-辅阀座；13-过滤网；14-止回阀片；l5-垫片；l6-压力平衡小孔；17-活塞；l8-推杆；l9-“0”形圈；20-主调节阀芯；21-主阀板；22-垫片；23-泄放塞；24-主弹簧 压力导阀、温度导阀与主阀组合这种控制方式的原理如图3.6所示，在控制被冷却介质温度的同时，还控制蒸发压力。温

7、度导阀的感温包安装在被冷却介质中，温度导阀的开启度随着被冷却介质的温度而改变，从而调节主阀的开启度使被冷却介质的温度被控制在一个变化范围内。若因负荷的变化，引起库温的升高或降低，温度导阀的开启度也增大或减小，主阀的开启度就相应地增大或减小，使制冷剂流量作相应的变化，制冷量也相应变化，使被冷却介质温度保持在设定值。主阀还受压力阀控制，因此能将蒸发压力维持在一定范围内。图3. 6 “压力导阀+温度导阀+主阀”控制系统的原理图1一压缩机；2一冷凝器；3一贮液器；4一膨胀阀；5一蒸发器；6一压力导阀；7一主阀；8一温度导阀 电磁阀、压力导阀与主阀组合、这种控制方式如图3.7所示，压力导阀与主阀组合，能

8、将蒸发压力控制在一定范围内，保证蒸发压力不低于压力导阀的给定值。同时，主阀又受到电磁阀的控制，当电磁阀线圈得电时，主阀才能投入工作状态；电磁阀关闭，主阀立即关闭。这三个阀组合在一起的产品，称恒压电磁主阀。 电磁阀、压力导阀、温度导阀与主阀组合这种控制方式原理如图3.8所示。各阀的动作原理与上述相同。这种控制方式能获得较高的控制精度，能将温度的波动控制在1范围内。 电动导阀与主阀组合 电动导阀是装有电动执行机构的导阀，电动执行机构由具有比例积分调节特性的温度调节器控制，当库温与设定值有偏差时，温度调节器控制电动执行机构，使导阀的开启与温度信号成比例的变化，因而主阀的开启度也相对的改变，以稳定被冷

9、却对象的温度。由于温度调节器具有积分特性，故温度的静态偏差近似为零。这种调节控制方式运行稳定，控制精度高，其原理如图3.9所示。 3.1.2背压阀 背压阀，也称蒸发压力调节阀，用于一台压缩机或压缩机组，同时向蒸发温度不同的蒸发器供液的制冷系统中。由于蒸发温度不同，蒸发器内的制冷剂蒸气压力不同，各蒸发器内的制冷剂蒸气最终要通过同一吸气管流入压缩机。蒸发温度高的制冷剂蒸气压力高，蒸发温度低的压力低，它们会相互影响，导致蒸发器难以正常运行。压缩机运行时的吸气压力是按最低温度蒸发器的压力调定的，因此在温度高的各蒸发器出口管道上安装背压阀，使阀前的压力保持各自需要的蒸发压力，经阀节流后，阀后的压力与吸气

10、压力相同，这样各蒸发器在自己所需的蒸发压力下工作，互不影响。其工作原理如图3.10所示。 工作原理是：接通电源后，线圈产生磁场，在磁力作用下克服弹簧作用力和重力，铁心被电磁力吸起，装在铁心上的阀盘被提起打开阀孔。当线圈失电后，磁场消失，由于铁心在复位弹簧与自身力的作用下落，关闭阀门。一次开启式电磁阀工作灵敏、可靠、多用在小口径管路上。（2）二次开启式电磁阀二次开启式电磁阀，有活塞式的膜片式两种，电磁阀起导阀作用。其典型结构如图3.12所示。小口径的一次开启电磁阀装在主阀上部。线圈得电后，铁心被吸，导阀被打开，主阀膜片上腔与阀下游流体连通，故上腔压力降为阀下游的压力，在阀前后流体压力差作用下，膜

11、片浮起，主阀打开。二次开启式电磁阀浮动膜片（或活塞）截面积较大，利用阀前后压力差作自给放大，使主阀获得较大的开启驱动力。 2二位三通电磁阀与四通电磁阀二位三通电磁阀有三个管接口，当电磁线圈得电后，改变三个管口间的连通状态，起控制流体流动方向的作用，如在风机盘管装置中的应用，电冰箱双毛细管系统中的应用等。四通电磁阀用于空调热泵机组中，四通电磁阀起着改变制冷剂流动方向的作用，使蒸发器和冷凝器功能切换，实现制冷与制热的二种功能。3.2.2电动阀电动阀是电动执行机构，主要由电动机和减速器组成，在电信号的作用下，产生直线运动和角度旋转运动，有三种基本类型的电动阀，以适应不同应用目的。其一，为直行程电动执

12、行机构，执行机构的输出直线位移通常用来推动直通单座、双座、三通调节阀。其二是角行程电动执行机构，执行机构的角位移，转动角度小于360，通常用来推动蝶阀、球阀等调节机构，其三为多转式电动执行机构，用来推动闸阀或旋转式调节机构。三种电动执行机构输出如图3.13所示 直行程电动执行机构直行程电动执行机构由可逆单相电动机和丝杆、齿轮等组成。电动机旋转时，经丝杆、齿轮等的作用变为输出轴的往复直线运动，以完成阀的开启。当阀心达到极限位置时（开、关极限），内部限位开关动作自动切断电源，同时接通相应的阀位信号（声、光、信号）指示调节阀所处状态。电动调节阀的结构如图3.14所示，控制电路如图3.15所示。2角行

13、程电动执行机构角行程电动执行器能输出小于360的角位移，用于蝶阀和球阀等调节阀，角位移90就足够。角行程电动执行器也有表示轴输出位置的信号。这种机构可以自动操作，也可手动操作。 3.多转式电动执行机构 这种执行机构主要用来开启和关闭闸阀、截止阀等多转式调节机构。当调节机构达到极限位置时，自动切断电源，电动机停止运动，也可以用手动操作。由于无力矩控制装置，这种执行机构只能控制行程，适用于负载力矩不变或变化不大的场合。4电动风量调节阀电动风量调节阀的作用是控制风量，其电动执行器有方、园两种形式。方形电动执行阀可以手动脱开电动机齿轮进行调节，而园形电动执行器则不能用手动调节。3.3导阀式阀门制冷空调

14、系统中诸多物理量：制冷剂流量、排气压力、冷凝压力、水量、风量等的调节控制，最终均需用调节阀来实现。在中小型制冷空调系统中，可用直接作用式调节阀，但在大型系统中则采用导阀与主阀的组合来实现。这样的组合可以实现多种形式的搭配，如温度导阀、压力导阀、压差导阀、电磁阀均可和主阀搭配，既可扩大调范围，又便于维修，降低费用。3.3.1主阀主阀是一种自给放大型执行机构，必须与导阀配合使用。主阀的工作特性决定于导阀。主阀按其适用工质性质分为液用和气用两类，按其动作特性有常开型和常闭型两类。常开型主阀在控制压力作用下才关闭，而常闭型则在控制压力作用下才打开。图3.16为液用常闭型的主阀的结构图。 。3.3.2导

15、阀主阀组导阀主阀组是将导阀和主阀组合成一个总体装置。导阀按给的信号起调节作用，导阀有电磁阀、恒压阀、差压阀、恒温阀等多种类型。导阀主阀组功能更完善，可以扩充调节范围。在制冷系统中流量控制、压力控制均需用调节阀来实现。对中小容量系统中，可用直接作用式控制阀，但在大容量系统中，都采用导阀主阀组来完成。在3.1中对蒸发压力调节用的导阀主阀组合已作了叙述。在此主要叙述冷凝压力调节用的导阀主阀组。制冷装置冷凝压力偏高，导致制冷量减小，功耗增加，制冷系数下降，高压保护继电器动作，甚至引发安全事故。若冷凝压力过低，导致膨胀阀供液减少，制冷量减少，蒸发压力过低，制冷机不能正常运行。冷凝压力控制的原理是通过改变

16、冷凝器的换热能力来实现的。风冷式冷凝器和水冷式冷凝器都是用控制风量和水量的方法改变冷凝器的换热能力。水冷式冷凝器的冷凝压力调节(1)利用压力控制的水量调节阀用压力控制的水量调节阀调节水量的原理图如图3.18所示 导阀主阀组工作原理如下：接到贮液器的毛细管通过传压管将冷凝压力加到波纹管上，通过推杆传到导阀上。当冷凝压力达到调定的开启压力时，推杆向下推开导阀，将主阀上部空间中的水放至主阀出口，使主阀上侧压力降低，主阀在阀前后压差作用下自动开启。冷凝压力升高值越大，导阀开启度越大，主阀开启度也越大，使水量增加，冷凝压力回降到设定值。当冷凝压力低于阀的开启压力时，导阀在弹簧的作用下关闭，使主阀上部空间

17、压力与下部空间压力相同。主阀上部有效面积大于下部，主阀在上下压差和弹簧作用下关闭，切断冷却水供应。图（a）为直接作用式压力水量调节阀。图（b）为间接作用式压力水量调节阀。(2)利用温度控制的水量调节阀温度控制的水量调节阀原理如图3.20所示。 温度控制的水量调节阀是利用冷却水温度调节冷却水量，以达到控制冷凝压力的目的。其动作原理与压力控制的水量调节阀基本相同，所不同的是用感温包感受温度变化再转换成压力变化去控制阀的动作。其特点为：工作平衡，安装传感器时，不需打开制冷系统，保证了制冷系统的密封性，但是动作响应不如压力控制的水量调节阀快。温度控制的水量调节阀结构如图3.21所示。3.4 气动调节阀

18、以压缩空气为动力的调节阀称气动调节阀，它一般由气动执行机构和调节机构两部分组成。3.4.1气动执行器气动执行器按其使用的动力元件分气动薄膜执行机构和气动活塞执行机构两类。1.气动薄膜执行器气动薄膜执行器结构简单，动作可靠， 维护方便，成本低，是最常用的气动执行器。它分为正作用式和反作用式两种。正作用的执行机构当输入信号增加时，推杆向外移；反作用执行机构当输入信号增加时，推杆向内移。 图3.22（a）为正作用式执行机构结构图。当输入信号增加时，在膜片上产生一个推力，克服弹簧的作用力，推动推杆向外移动（图中为向下）。图3.22（b）为反作用式执行机构结构图，输入信号连接 口在下膜盖上，当信号增加时

19、，推杆向内移动，（图中为向上）。气动薄膜执行机构可通过调节件改变弹簧的预紧力（即初始弹力），从而改变执行机构的推力。执行机构输入信号与输出信号（即推杆的位移）呈线性关系。推杆的位移也称为行程。国产气动薄膜执行机构的行程规格有10、16、25、40、60、100mm等。薄膜的有效面积有200、280、400、630、1000、1600cm2六种规格。有效面积越大，执行机构的行程和推力也越大。 2.气动活塞式执行机构 活塞式执行机构采用活塞驱动推杆运动。活塞随气缸两侧的压差而移动，在气缸两侧输入一个固定的信号和一个变动信号，或者在两侧都输入变动信号。气动活塞式执行机构如图3.23所示，除活塞、气缸

20、外，其它部分均与气动薄膜结构相同。 气动活塞式执行机构可采用较大压力的气源，压力可达1MPa，输出推力大，特别适合高静压、高压差应用场合。其输出特性有比例式及双位式两种。所谓比例式是指输入信号压力与推杆行程成正比，但必须装配阀门定位器。双位式执行机构则控制阀门的开关动作。除上述两种基本型外，气动执行机构在结构上作了改进，性能也有扩展和提高。精小型气动薄膜执行机构采用多个弹簧代替原来的一个弹簧，降低了执行机构的高度和重量，具有结构紧凑、节能、输出推力大等优点。侧装式气动薄膜执行机构也称为增力式执行机构，也称为EF系列执行机构，它采用增力装置将推力放大，其放大倍数可达5倍以上。滚动膜片执行机构兼有

21、薄膜执行机构和活塞执行机构的优点。其行程比薄膜执行机构大；比活塞式执行机构摩擦力小，密封性好。长行程执行机构具有行程长（可达400mm）、转动力矩大的特点，适用于输出力矩和输出一个转角的阀门，如蝶阀、风门等。 3.阀门定位器 阀门定位器是气动执行器的主要附件，它克服阀杆运动时磨擦力的影响，建立阀杆位移信号与控制器输出信号之间的一一对应关系，使阀门位置与控制信号间成比例关系。（1）阀门定位器的分类阀门定位器按输入信号分为气动阀门定位器和电气阀门定位器。气动阀门定位器的输入信号是标准气信号，其输出也是标准气信号。电气阀门定位器的输入信号是标准电流或电压信号，如此4-20mA的电流信号或1-5V的电

22、压信号，输出气动信号。按动作方向可分为单向阀门定位器和双向阀门定位器。按阀定位器输入信号是模拟信号或数字信号可分为普通阀门定位器和现场总线电气阀门定位器。按阀门定位器是否带CPU，可分为普通电气阀门定位器和智能电气阀门定位器等。 （2）气动阀门定位器图3.24为与气动薄膜执行机构配合使用的气动阀门定位器结构图。波纹管输入压力信号，当压力信号增加，主杠杆绕支点转动，挡板靠近喷嘴，喷嘴背压经放大器放大后，进入薄膜执行机构气室，使阀杆向下运动，带动反馈杆绕支点转动，经滚轮传动，使副杠杆绕支点转动，并使反馈弹簧拉长，反馈弹簧对主杠杆的力矩与信号压力对主杠杆的力矩平衡时，信号压力与阀位有一一对应关系。调

23、零弹簧用于调整阀门定位器的零位。阀门定位器的量程范围可通过滚轮和反馈支点的位置调整。由于喷嘴档板的放大倍数很高，只要调节信号有微小变化，定位器就会有较大的输出变化，调节阀动作灵敏度很高。 （3）电气阀门定位器 图3.25为与薄膜执行机构配合使用的电气阀门定位器结构原理图。工作原理与气动阀门定位器基本相同，不同之处是将气动阀门定位器的波纹管组件换成力矩电动机。当0-10mA的信号电流输入到力矩电动机时，力矩电动机产生推力使主杠杆绕支点逆时针转动，喷嘴压力发生变化，压力的变化经功率放大器放大后送入薄膜执行机构，阀杆向下运动，从而带动反馈杆绕支点转动，并使反馈凸轮逆时针转动，将反馈弹簧拉伸，直到反馈

24、弹簧作用在主杠杆上的拉力的力矩与力矩电动机在主杠杆上的力矩相平衡，输入电流即与阀门位置建立了一一对应关系，实现了阀门定位功能。调零弹簧是调零位用的。3.4.2气动调节阀调节机构是将执行机构输出位移转换为调节阀阀芯和阀座间流通面积变化的装置，通常称调节机构为调节阀或阀。 1.传统的阀传统的阀的调节机构由阀体、阀内件、上阀盖组件、下阀盖等组成。阀体的结构可分为带一个阀座和一个阀芯的单座阀阀体、带两个阀座和一个阀芯的双阀座阀体、带一个连接入口和一个连接出口的两通阀体、带三个连接口（一个入口和两个出口的分流或两个入口和一个出口的合流）的三通阀。从阀芯位移看，分为直线阀和角位移阀。直通阀、角形阀、套筒阀

25、等属于直线位移阀，也称滑动阀杆阀。蝶阀、偏心旋转阀、球阀等属于角位移阀，也称旋转阀。（1）直通单座阀图3.26表示常用直通单座阀结构原理。其特点是泄漏量小，易于保证关闭。阀芯受到介质不平衡推力大，特别是在高压差、大口径时更为严重，所以仅适用于低压差，小口径场合。阀有正装和反装两种类型，当阀芯向下移动时，阀芯与阀座间流通面积减小，为正装型；反之，为反装型。对于公移直径DN25mm的单导向阀芯，只能正装不能反装，因此，气开式必须采用反作用执行机构。气开式调节阀随信号压力的增大介质流通面积增大；而气关式，随信号压力的增大介质流通截面积减小。 （2）直通双座阀直通双座阀结构如图3.27所示。阀体内有两

26、个阀芯和阀座。介质从左侧进入，由右侧流出。其特点是比同口径的单座阀的流通能力大20%-25%，允许压差大，泄漏量也较大。由于阀内的介质流通路径较复杂，在高压差介质中使用时，较易损坏，也不适用于高粘度介质的调节。（3）角形阀结构如图3.28所示。其介质的流路简单，阻力小，适用于高压差，高粘度，含有悬浮物和颗粒状物质。 （4）三通阀三通阀结构如图3.29所示。阀体上有三个通道与管道连接，按其作用方式三通可分为分流型和合流型两类。分流型图3.29（a）所示，它将一路介质分为两路；而合流型则将两路介质合为一路，如图3.29(b)所示。 3数字阀二进制数字式调节阀结构原理如图3.31， 这是一个8位数字

27、阀的结构图。阀体内有8个开闭式小孔，分别用符号A0、A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7来表示，各孔的大小是按其通过的流量比来设计的。若A0 孔流过的流量为1（即2）个单流量，则A1 孔的流量为21（即2）个单位流量、A2 孔的流量为22个流量单位，依此类推，A7 孔的流量为27（即128）个流量单位。若孔开用1表示，孔关用0表示，则各孔处在不同开启状态时，流量为A7A6A6A4A3A2A1A0，二进制数按权展开对应的十进制数个单位流量。例：A7A5A3A1孔开，其它孔关，则流量为27 +25 +23+21=160个单位流量。数字式调节阀具有高分辩率（分辨率为1/2n-1,n为数字阀的位数

28、），高精度、反应速度快、跟随性好，关闭特性好等特点。如果与计算机相连，则能实现人机对话。 3.5 软启动器3.5.1异步电动机的启动从静止状到额定运行状态的过程为启动过程。异步电动机直接通电的启动方式为直接启动，直接启动过程中最大的问题是启动电流过大，通常启动电流约为额定电流的6倍，这样，产生的影响有：对电网的冲击，引起电网电压下降，将可能影响其它电气设备的正常运行；由于突然增大的电流会使电动机本身发热增加（发热量与电流平方成正比），会使电动机受到机械冲击，这些将影响电动机的寿命；启动过程至少满足两点要求：必要的启动转矩，即能使电动机转起来和适当的启动时间，满足工艺要求。直接启动只适用小功率的

29、异步电动机。降压启动基本原理是在启动过程中降低电动机绕组上的电压，Y-降压启动。在启动时， 电动机的绕组先作Y联结，电动机运行一定时间后，电动机绕组转为接联结，投入正常运行。Y-启动能在一定范围内减小电动机启动过程中产生的问题，但仍然存在一些问题：Y-转换的同时会产生尖峰电流和尖峰转矩，Y-启动设备安装也较复杂，元器件较多，在Y-转换过程中，Y-转换失误甚至会烧毁电动机。其它启动方法，也有类似现象，不能从根本上解决启动中出现的问题。3.5.2软启动器原理当前多应用智能化软启动器。通过智能化软启动器给电动机送电，使电动机电压从启动电压上升至额定电压，完成启动过程。电动机停止过程，应用软启动器实现

30、软停止，即电压从额定电压缓慢下降，电动机不会突然停止，其优点在不同的设备中有不同的表现，如在水泵运行中采用软停止可避免水锤效应。软启动器控制电动机的启动、停止过程，对电网、电动机、设备冲击作用小；安装、使用维护简单。近年来，软启动器具有人机对话功能，面板操作，而且还可通过网络进行遥控。 软启动器基本原理是用三对反向并联的晶闸管串接于三相电源与电动机三相绕组间，通过微处理器（单片机）的作用改变晶闸管导通角，使加在电动机绕组上的电压按照设定的规律上升或下降。在软启动过程中，晶闸管的输出电压按一定规律增加，电动机逐渐加速，直至晶闸管全导通，电动机在额定电压下工作。软停止则在停止过程中，电动机绕组上的

31、电压从额定电压按一定规律下降，最后晶闸管截止，电动机绕组上电压为零，电动机停转。智能化软启动器原理如图3.32所示。 3.5.3软启动器的启动软启动器的启动方式有多种，常用的启动方式为斜坡启动和限电流启动。（1）电压斜坡起动斜坡启动过程如图3.33所示。启动电动机时，先设定一个与初始启动转矩对应的初始电压，送电后，软启动器输出电压快速升至此值，在中速斜坡时间内，加在电动机上的电压缓慢上升，随着电压上升电动机不断加速，直至达到额定电压和额定转速，启动过程完成。斜坡加速时间可调。这种启动方式是最常用的启动方式，可实现电动机连续无级加速，减少起动过程中的机械冲击和电冲击。 （2）限流启动 限流启动过

32、程如图3.34所示。启动时，软启动器输出电压迅速增加，直到输出电流达到限制的最大电流，并保持输出电流不大于该值，随着电压逐步升高，电动机加速，当达到额定电压和额定转时，输出电流迅速下降至额定电流，启动过程完成。电流的限制值可根据实际负载情况设定为额定电流的（0.40.8）倍。这种启动方式应用在加速时需要限制冲击电流的场合。其它的启动方式有：带脉冲突调启动、双斜坡启动、全压启动、线性加速启动等。4、软启动器的停机电动机的停机方式通常有三种：自由停机、软停机、制动停机。（1）自由停机。停机时，断开加到电动机上的电压，电动机由于惯性逐步减速到停转。（2）软停机。软停机应用于需要延长自由停机耗时的场合

33、。软停机过程如图3.35所示。软启动的输出电压由额定电压在设定的软停机时间内逐步降低直至降为零。软停机时间是可调的。 （3）智能电动机制动停机。该停机方式应用于需要电动机快速停机的场合。其制动过程完全由微处理器（单片机）控制。其特点是缩短停机时间提高生产效率。制动停机过程如图3.36所示。 5、软启动器的运行保护（1）软起动器的运行方式软起动器起动完毕后，有直接运行和旁路运行两种方式。直接运行方式是电动机启动完毕，软启动器仍接在电路中，软启动器可作为轻载降压节电器，空载时，电动机的损耗可降低20%-30%。旁路运行方式的特点是电动机启动完毕，用与软启动器并联的旁路接触器将其短路。旁路运行方式的

34、优点有：在电动机运行时，软启动器不工作，不会产生谐波干扰；软启动器仅在启动停机时工作，可避免软启动器长期工作，延长使用寿命；当软启动器发生故障时，旁路接触器可作应急备用。大多数软启动器都采用旁路运行方式，旁路接触器由微处理器控制。（2）软启动器的保护功能各种软启动器保护功能大同小异。主要保护功能有：过载保护；欠载保护；欠电压保护；过电压保护；线电压不平衡保护；失速保护；接地保护；电动机过热保护；每小时起动次数过多保护，过热保护等软启动器对安装使用环境的要有主要内容为：环境温度范围、海拨、相对湿度、振动和冲击、环境污染等级等。 3.6晶闸管调压器3.6.1晶闸管交流开关晶闸管交流开关由两只反并联

35、的晶闸管或双向晶闸管及其触发电路组成。将其接在交流电源与负载间可以控制电路的通断，代替传统的机械式有触点开关，是一种新型的无触点开关。传统的有触点开关，如大量使用的交流接触器在使用时存在拉弧现象、噪声大、能耗大、体积大、开关速度慢等不足之处。现代电力控制系统要求开关性能安全可靠、运行迅速、使用寿命长，这正是新一代晶闸管交流开关的特点。此外，晶闸管无触点开关体积小、能耗低、电磁干扰低，在运行时不产生电弧，无噪声，灵敏度高，因此被广泛应用于各种交流电路中，控制电路的通断，电路间的切换，如用于交流电动机的各种控制电路，几乎可以代替交流接触器。双向晶闸管有三个电极分别称为第一阳极T1、第二阳极T2和门

36、极（控制极）G。T1，T2又称主电极。与门极同侧的第二阳极通常称为参考电极，门极的触发电位以对参考极电位为准。 双向晶闸管不论主电极极性如何，门极加正负脉冲都能触发导通，因此共有四个触发方式。A方式：T1电位正、T2电位负、G加正脉冲；B方式：T1负电位、T2电位正、G加正脉冲；C方式：T1电位正、T2电位负、G加负脉冲；D方式：T1电位负、T2电位正、G加负脉冲。四种触发方式灵敏度各不相同。因此，双向晶闸管工作时，可能会出现正负电流波形不对称，存在直流分量现象，若采用强触发可较好解决此问题。与晶闸管相同，双向晶闸管导通后门极G不起作用。 晶闸管交流开关是根据要求控制电路的通断，即控制晶闸管的

37、导通和截止。这种控制方式是交流电压过零的瞬间在门极G上加触发脉冲使晶闸管导通，相当于开关接通。为了使双向晶闸管在一段时间内保持导通，在此时段时间内交流电每次过零都需一个触发脉冲。若要断开电路，交流电压过零的瞬间不加触发脉冲即可。原来的强电控制变为电子电路的控制，可极大地提高自动化程度。 触发脉冲电路现在有专用IC，只需在专用IC加少量外围电子元件即可获得触发脉冲。如图3.38所示。 3.6.2晶闸管交流调压器在交流电源和负载间，将两个反并联的晶闸管或双向晶闸管串联于其间，通过对晶闸管的控制就可以控制交流电压。对晶闸管的控制不改变交流电的频率而是在每半个周期内控制晶闸管导通的相位角，就可以方便地

38、调节电压的有效值，这是交流调压的基本原理。交流调压可分为单相交流调压和三相交流调压。1.交流调压器的控制方式交流调压器通常有三种控制方式。（1）通断控制通断控制的基本原理是晶闸管接通负载一段时间，然后断开，如此反复控制晶闸管的通、断。晶闸管导通时加在负载上的电压为额定电压，晶闸管截止时，负载上的电压为零，在整个工作期间加在负载上的电压平均值因通、断时间的比例不同而发生变化即实现了调压。通断控制时加在负载上的电压波形基本上是正弦的，谐波小。但由于加在负载上的电压时有时无，波动比较大，用于异步电动机调压调速时，电动机的转速会波动，晶闸管每次导通时，会出现电流冲击，不利于电动机其它电气元件。因而通断

39、控制很少用于异步电动机调压调速，一般用于加热器等受电流波动影响较小的设备。 （2）相位控制类似于晶闸管可控整流相位控制，控制晶闸管的截止角以达到控制电压的目的。相位控制方法简单，能连续调节电压的大小，但输出电压波形为非正弦波，会有较多的高次谐波，用于异步电动机调压调速时，会在电动机中产生附加损耗，产生脉动转矩，谐波还会对供电线路产生不利影响。（3）斩波控制斩波控制是通过晶闸管的开关作用在电源的一个周期内把正弦波电压斩成若干个宽度相等的脉冲电压，通过改变导通比来实现交流调压的目的。斩波控制交流调压能连续调节电压，谐波分量较小。主电路的开关元件采用GTR、GTO、MOSFET等自关断器件能取得更好的性价比。交流调压器各种控制方式原理如图3.39所示。 在实际使用的交流调压器中（除变频器外）相位控制用得比较多。本节主要介绍相位控制的单相