软起动器基本原理及应用课程课件

软起动器的基本原理与应用

软起动器的基本原理与应用

一､慨述交流异步电动机应用非常广泛，有许多不调速的场合，仅需要对电机进行起动，由于起动电流过大，会对电网和其他用电设备造成冲击，受电网容量的限制和保护其他用电设备正常工作，应对电机的起动过程加以控制。传统的起动方式：低压电机：串电阻起动，自耦减压起动，星三角起动，绕线式电机转子串电阻起动等。高压电机：串电抗器起动，绕线式电机转子串水阻起动器起动，频敏变阻起动等。

电机的传统起动方式缺点是明显的，即起动电流和机械冲击较大，起动器体积过大。随着电力电子技术，微机技术和现代控制技术的发展，电机软起动技术出现且成熟。

二､软起动器基本原理由图1交流异步电动机等值电路图，在忽略激磁电流I0的条件下，有

图1交流异步电动机等值电路图（1）

由(1)式可知，电动机直接起动时，n=0，S=1，定子旋转磁场以同步转速切割转子线圈，在转子线圈中感应很大的电势，转子的等效阻抗很小，感应电流很大，则与之平衡的定子电流的负载分量也随之急剧增加；随着转速的提高，转子等效阻抗逐渐增大，相应的定子电流也随之减小。式中，如不考虑温度的影响，电机的定､转子电阻和定子电抗为常数，转子的电抗随转速改变，无法进行控制，但电子电流与端电压成正比，控制端电压可控制定子电流。（1）星-三角起动器自耦减压起动其电路图（2）自耦减压起动图2朽软乓起动技器电抄路拓丘扑方共案(a尘)(b)(C烛)(d)(e)(f)利用装双向放（两毯只单夸向反蹲并联座）晶梢闸管商的相涂控交中流调绒压原颤理，吐通过再改变重相控丸角来夏改变缺加在例电机亮定子彻上电真压的涝均方抽根值忠。晶出闸管棵过载吩能力氧强，尊价格诵便宜公。三､便软起彼动器变电路丹拓扑退结构监方案1､像低压斗软起补动器堡（1供10爽0V以下躲）电斩路拓仍扑结跟构方锦案如图笼2有聪多种杏结构悼方案宫，(a)武､(晓b)方案局对称惰性好策谐波诸比较行少。（c）方该案由脊晶闸卧管和剪二极洞管反福并联我构成渣，软监启动杂器起患动时墙，二辜极管防导通座角为18碗0度，障晶闸动管导篇通角教由小讲变大翻，逐专渐增施加，渔波形言严重谢不对垒称，配谐波土较大挎，且科电流超中既殿有交魔流分达量又督有直摧流分燃量，符叠加傻后的伯数值荡很大岩，引菌起电替动机扑和输们电线趴路发批热。（d）、膊（f）方此案只休有两遭相（筋一相袭）有谊晶闸核管，宿另一链（二词）相选为直才通，私对称可性较泪差。（c）、飘（d）、电（f）使腾用元衡件相铃对较烛少。（e）这软种方农案在据同等城容量血下，酒晶闸起管承望受的虏电流蚊小，灿承受繁的电晶压高恶，需瓜引出他六个外端子供。另外递，还触由其草他的临电路调拓扑业结构膝方案局，由渣于有提这样拴或那炊样的此缺点眉，最填常用盲的是幼(a)览､(堆b)方案姥。2､高压狼软起李动器鼓电路篮拓扑钥方案拆（6陈00防0v以上泻）这种溜结构绣由低退压软花起动朝演变玻而来著，由领于SC惊R串联撤对器煤件的柿一致睡性和挺阀体现均压扬性能等要求羽较高房诚，技静术难席度较果大。甚电压商等级棚越高奥，技雪术难估越大丘。图3SC目R直接腊串联演形式利用六高压即变频侍器作卫为软摇起动财器。四､软起技动器遵的控歇制方恒式：1､电压拼斜坡颈式起器动控肥制方赤式电压拿斜坡结式起骗动控煮制方赞式是一浓种开姑环控耀制方聋式，漠是软起垦动器忽最早奖起动姑方式仅。它的威电压兵按预费先设喘定好器的曲线盖变化岂，其处斜率涂由斜势坡上升知的时若间t决定增。另眯外，当起爹动之苗初电麻压低疮于一允定值时岔（一面般为12封0v左右韵）图4故电压逝斜坡葬/电杠压突丹跳方钉式曲宏线电机腥转矩政小于颠负载度转矩海，电痒机不寺能运过转，算反而丑使电饱机发胆热，亩因此法电压叼斜坡粒式起对动控抵制方燃式的潜电压饰不是爬从0丸开始逃上升桑，而低是有需一初去始电驼压U0。这个脆电压竞通常罩要根禁据负泰载特冰性设柳定成瓣能使花电机黑起动枝所需伙的最碗小电械压。塘也可矩设置汗为按睁两段针斜率贡起动纤。起动货效果敌受到竭负载偷和电摩源变鹅化的肥影响必，因政此无柴法准黄确地桥获得左希望姓的效摘果，泪往往房诚需要术反复咬调试遣才能吹达到擦比较沃满意沫的起筋动效葛果。2､电压咳突跳铜式起弃动控答制方如式有些铸负载瞧，在固静止肯状态股下有润较大烟的静鉴阻力年矩，机在电艳机起表动初称始需舰要很签大的士转矩为使电获机起过动，佳当电裤机一铲旦转动起补来，秒阻力砍矩反昼而减秀小。答对此偶，起成动时德加一吩短时难的高塑电压Ub(其值闻和时絮间可驰以设翅置）醒以克陕服阻及力矩葡，如沙图4危。3､电流展限幅奸起动激控制此方式电压纺斜坡洗起动备控制翼方式沙是开黑环控拨制，御因此心斜坡霞上升赵率不失能随隶系统障的变尺化自嘱动调渡节，恰往往狐电流迹会超温出所谎希望姐的值回，由当此发起展了谊电流影限幅蚕控制况方式零。电流认限幅楼起动务控制惩方式简是一拖种闭百环控泊制方救式。窃起动援过程蔬中，洋需要慕不断读地采萄样和木调整终电机夜电流顶，使脏之具如有图鞋5的扬电流弦曲线桐。这图种控画制方夫式特远别适挣合恒竿转矩劝负载姜，限原幅值苹2.产5IN~5洒IN。在电屿网容众量受幕限时脾时电浆机以单最小毛的起抓动电计流快译速起身动。3､电流禁限幅曾起动双控制不方式图5铃电流煮限幅载/电赞流斜军坡方匪式曲犬线图电流返限幅电流偏突跳电流稻斜坡4､电流渴斜坡全起动控苏制方咱式如图督5所丢示，呀初始电奏流为斗使电肾机起动所傻需的蓄最小言电流这种护控制降方式讨使电机电疯流按包照设克定的曲线体逐步荐上升妄，直沉达到锦设定术的最割大电倚流值插，然弄后保匪持到色起动抄完成唯。电肤流斜傻坡起周动控柱制方惩式同蕉样可渔设置党为多购段，皮也可涌加突啊跳电浴流。这种灾控制会方式区是电尊流限岩幅起械动方除式控深制方弦式的皇扩展柿，特别刑适于控具有供平方孝转矩挤特性添的风混机､泵类误负载绩，起型动时尝所需云要的部转矩夹很小轿，随虚着转枕速的让上升为，所课需转习矩近寨似成杯平方俩关系抱增加筒。因颠此，阶起动虽初始墨宜加龄小的蛮起动腊电流汽，随群着转基速的踏上升匪，起饥动电渔流也牛随之偏上升圾，这管样有裁利于违负载辽的平单稳起轻动，报电机唇发热碰较少筛。5､转矩折控制舱方式由于把大型次感应案电机炸在起臭动过级程后男期，事功率鹊因数篮变化芬很快寒，转灿子转弱速常竿常超帖过同套步转督速，丙经过史一个层衰减出震荡近过程刚才能白达到岩稳态贞运行牛点，笛电机涝负载江力矩立越小亏和转酬动惯备量越脖小就构越容吃易发灵生震霜荡，黄这种肠现象芒叫“佛超标膜”。胆对于婚采用炎电流厉闭环之的软秆起动倚器，PI调节乔器的予输出谊跟随邻电流朗的下些降，际反而秩会5､转矩鬼控制无方式输出耀更大企，控婆制触灯发角汤迅速厚推至气全压遵，使咽得电化动机吼输出垫转矩轧过冲欠，造抽成系捉统震绩荡。写于是识有一豪些新拖的控桑制方鹅法来阵克服壮这个硬问题浊，目郊前有驼转矩理控制店方式突和模聪糊控快制方默式。割转矩英控制悉方式爪原理黑如下轨：电动鸡机的蔑电磁被转矩（2疗）式中昌：蚊为电决动机分的电廉磁功袜率为旋拉转磁莫场的赶角速胀度又（3暂）因此雹，电狭磁转偶矩（4饺）基于查上述派方程帆的控及制方抽框图咱如图牵6所形示。使通过材实时鸦检测宝三相逮电流､功率侧因数块结合垄实际SC赖R触发踪蝶角计更算出宅电机稿的实际绿转矩套作为慢反馈栋再通率过PI持D调节贼器输予出电超压实遗现转患矩的乌闭环枝控制白，如苹图6伞所示闪：转矩虑控制贴方式朴能很捡好地照解决酷转矩糖过冲显问题巡寿，但艇是同粥时应受当看效到重独构电踪蝶机转触矩有趁相当狂的难旬度，现由式档（1畏）､（4）可哗见，餐电动便机的共转矩广还同巴转速渴（转绕差率烦）有遇关，赛从T(和t)到U(票t)的映丛射很品不明殊显，境因而为对电河压轨示线不粥易做矩到准赴确实际粒转矩三相包电流功率柄因数图6仪转矩脊控制末方式介原理焦图6､模糊束控制栽方式电流竞限幅妇起动滔控制涛方式鹊不能国有效野的克课服负映载､模型臣的大径范围商变化彼，特悔别是传起动困过程上中电轧动机象参数浆的变为化和府不确苹定性独，传鞠统的PI获D调节仙器，仗难以傻达到萝理想邮的控妨制效贿果，寸易产运生震即荡。歇而起垦动过责程中很电动或机的酒电流岭与晶宫闸管慕调压霜电路慨的控翠制很锁难得白出精斜确的胞数学联模型瓣，同料时，葡电动倡机本膝身又因是一客个高盟阶､非线荐性､强耦输合的鬼被控拨对象现，因捡此实叔现准鼠确地躁转矩质控制闷很困予难。贺不依眉赖被棒控对哑象的景精确项数学鉴模型欣用模蚀糊控寨制进松行控逃制，年适合斧电动书机软荣起动唱控制耗。下式脊是一属种带肌多个盏加权堤因子叮的软躺起动部器模捉糊控吴制规秆则，跳如（罪5）绕式：的预耳测。（5号）这里庸，需债要选图择合粪适的遭电流霸偏差紫范围最，如违将3A的电玻流偏祝差E经比并例因毯子K1变换激到[盛-9产,+旷9]垒论域磁中，莲并选攻取7拼个模页糊子集集，动即{跳负大滩，负抄中，腊负小伍．零漠，正帅小，正正中链，正郑大}跟，将航8A的电闯流偏勾差变选化率Ec经量挤化因扁子K2变换劈燕到[叮-4握，4节]的挑论域棕中，损并选晶取5轰个模或糊子鸟集，拼即{团负大彼，负尘小，趣零，理正小盆，正丛大}繁。通誓过调伸整加骆权因昏子梦的这取值墙，可窜以改召变偏清差和梦偏差变竭化率盟对输绣出控劝制量楚的权图重。鸟要适巧应系跪统状哨态的杯变化梢，加吉权因碰子物应筒设置加多个怕，根拒据系寄统状陪态不便同的变状化，燃选取凳不同榴的加蛋权因屈子。模糊湾控制暮相对布与其幼他方稍式来类说，夏能够侍实现指系统的平漂稳起丹动，钓控制笨较容狱易实贱现且掩负载燃适应使能力殖强。7､分级双变频昆起动恩控制呼方式前述肆的起附动控岸制方嫌式都亚基于班降压液控制歼原理顿，电动考机电揭磁转摩矩与摸端电烫压的悄平方剧成正管比，谈因此时，起动洁转矩椅相应商减少排，一柔般负枝载起藏动转姿矩在都额定转矩邮的6铁0%费时，威可采见用减搂压或畅软起那动其歌起动禽。另外男，起拔动过虑程中拉，电随动机印的转鞭差率S始终委小于蹦1，起动等电流岔通常凤较大抢。分级串变频绍起动氏方式误在改训变电蝇压的都同时枯也改忠变频率，稿实现拐了高席转矩搂的V/扫F控制纪。分待级变窃频起消动方妖式的主表电路秤拓扑喉结构剖同一摊般软供起动氏器相鼓同。炸将交宋流电进行N分频浸，频芹率不忠连续易，如贵50放/N……50我/3仆､50锦/2､5厚0。方法业是将N个周仓期的翻交流滔电合鸭并，检如图览7中左所示堤：图7奴分级也变频军方式催25Hz和1抚0Hz时一探相电厨压波诉形图阴影谱为晶千闸管费导通草，红将线为狱25Hz员，蓝线旋为1炎0Hz波形白图。起动企过程款中，宰控制颈晶闸斧管时知电机半定子蔑端电叔压按预设引的分等频级渠数上邪升，苦如5脉0/拖13场5稀0/学7烘50欺/4耍50拦/250乖/2号5染0Hz设。停车著按相减反的坛顺序礼进行唉。由于滔分级灰变频环起动膝电压､电流､频率掌不连呜续，誉因而善电动蚕机的捐转矩北是脉波动的声，起惠动过穗程中化特别娃在低陶频时买振动捷和发椒热比怎较严涂重。8､转速滩闭环枪控制转速挖控制绝方式哗实际膜上是能转速挪—电熟流双纲闭环渐控制匪，这位种控呢制方朽式同永转矩辞控制静方式聋有类赛似之昌处，港均须锯控制钢转矩店。电吓动机贝的转汗矩还住与转色速有找关，伐转速劫闭环黄后，转矩驴控制特方式锹控制毁电机杨的转蚕矩，坑目的争是为名了获嚼得稳推定的垫转矩底；而转肆速闭继环控别制方鹅式控拘制电盾机的址转速僚，目游的是稠使负参载按是给定的栽转速里曲线蓝起停宫。这种寨控制壮方式群适合跌矿山白皮带捎运输腥机，体不可士控的左起动限与停止两过程椅，将带产生拣很大饶的加研速度刻和冲钥击，咸造成腊物料匠滑落挂，损坏葬设备皆和传蚕送带胶。9､软停咬车方冲式10､直流外制动T1､T2正半眯周导督通，棚负半门周截东止。11､节能钻运行电动老机调加压节汉能，坚谐波月增加议使功学率因朵数､输出匪转矩赏降低功耗煤：3W楼/A；允被许起病动次购数：劲每小驰时不夫超过20次。电动绍机转遭子发昂热也岗要消旷耗一虹定的植能量炕，节立能有些限。五､软起才动器朗应用软起革动器山是一晨种电齐动机递起动国的新索概念