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1、 毕 业 论 文(设 计)题 目:交-交变频技术实现感应电机 的重载启动 系 别: 专 业: 机电一体化班 级: 2010年春 姓 名: 俞瑞翔 指导教师: 谢嘉霖 目 录中英文摘要 3第一章 绪论 4第2章 传统的启动方法 2.1 定子串电抗器起动 5 2.2 Y-三角起动 7 2.3 自耦变压器起动 8 2.4 频敏变阻器起动 9 第三章 软启动 3.1 软启动器工作原理 11 3.2 电动机软启动的接线方法 12第4章 重载起动方式(交-交变频起动) 4.1 交-交变频工作原理 13 4.2 整流与逆变工作状态 14 4.3 输出正弦波电压的调制方法 14 4.4 三相低频信号的产生原理
2、 15 4.5 同步信号电路 16 4.6 零电流检测电路 16第五章 出现的问题及解决方法 17 致 谢 18 参考文献 18 【摘要】本文针对电动机运行中如何减少异步电动机起动瞬间大电流冲击的首要问题,详细分析了电动机现有几种传统起动方式的不足,提出了用重载起动方式(交-交变频起动)来解决这一问题的方法。文章通过阐述重载起动方式的工作原理,介绍了调制方法,分析了三相低频信号的产生原理,以及零电流检测电路,可能出现的问题及解决方法。【关键词】感应电机 软起动 交-交变频【Abstract 】This article aimed at how to reduce the motor in th
3、e operation of the asynchronous motor starting current moment of the impact of the primary issue. Detailed analysis of the shortcoming of the several existing traditional starting motor. Put forward the method to use overloaded start-up mode(Hand over frequency conversion) to solve the problem. In t
4、his paper, through expound the principle of work of the start-up mode overloaded. Introduces the method, analyzes the three-phase low frequency signal generation principle, zero electric current detection circuit, the problems and solving methods.【keywords 】Induction motor soft start Hand over frequ
5、ency conversion1 绪论三相交流电动机从发明以来,经历了100多年的历程,在这漫长的岁月里,它为奠定与发展这项经典的传动技术树立了丰碑。又由于其具有结构简单、运行可靠、维护方便、价格低廉,而广泛作用于电力拖动生产机械的动力,在机械、化工、纺织和石化等行业有大量的应用。然而,电动机的起动特性却一直举步维艰。这是因为电动机在恒压下直接起动,其起动电流约为额定电流的4-7倍,其转速要在很短时间内从零升至额定转速,会在起动过程中产生冲击,很容易使电力拖动对象的传动机构等造成严重磨损甚至损坏。在起动瞬间大电流的冲击下,将引起电网电压降低,影响到电网内其它设备的正常运行。同时由于电压降低,电
6、动机本身起动也难以完成,造成电机堵转,严重时,可能烧坏电动机。因而如何减少异步电动机起动瞬间的大电流的冲击,是电动机运行中的首要问题。为此必须设法改善电动机的起动方法,使达到电动机的平滑无冲击的起动,于是各种限流起动方法也就应运而生。 2 传统的起动方法2.1 定子串电抗器起动 原理:在电动机启动时,在三相定子电路中串入电阻,使加在电动机绕组上的电压低于电网电压,待启动后,再将电阻短路,电动机在额定电压下正常运行。 此种方法适应于低压电动机 (图1) 电动机定子串电阻降压起动控制电路原理图 控制过程如下:1、合上电源刀闸QS,线路有电。2、按下启动按钮SB2,接触器KM1和时间继电器KT的线圈
7、同时得电吸合,KM1的主触点闭合,电动机定子串电阻R降压起动。接触器KM1的辅助常开接点闭合电路实现自锁。时间继电器KT的线圈得电后,开始延时。3、时间继电器延时的时间到,时间继电器的延时闭合的常开接点闭合,接触器KM2线圈得电吸合,KM2的主触点闭合,将电阻器R短接,电动机在全压下运行,KM2的辅助常开接点闭合实现电路自锁,同时KM2的辅助常闭接点断开,切除接触器KM1和时间继电器KT线圈的电路,使KM1和KT失电复位。4、电动机过电流保护由热继电器FR完成。 对于鼠笼式异步电机一般采用定子回路串电抗器分级起动,绕线式异步电机则采用转子回路串电抗器起动。定子边串电抗器起动,即增加定子边电抗值
8、,可理解为降低定子实际所加电压,其目的是减少起动电流。此起动方式属降压起动。 异步电动机采用定子串电阻或电抗器的降压启动原理接线图如图示。 启动时,接触器1KM断开,KM闭合,将启动电阻RST串入定子电路,时启动电流减小;待转速上升到一定程度后再将1KM闭合,RST被短接,电动机接上全部电压而趋于稳定运行。 这种启动方法的缺点是:启动转距随定子电压的平方关系下降,又由于是分级起动,起动特性不平滑,故它只适用于空载或轻载启动的场合。不经济,在启动过程中,电阻器上消耗能量大,不适用于经常启动的电动机,若采用电抗器代替电阻器所需设备较贵,且体积大。2.2 Y-三角启动 凡是在正常运行时,当负载对电动
9、机启动力矩无严格要求,又要限制电动机启动电流,且定子绕组接成三角形的鼠笼式异步电动机,可以采用星-三角降压启动。电动机定子绕组为三角形接法时,其六个引线端接到星-三角启动器上。启动时,将定在接成星形,待电动机转速接近额定转速再改变为三角形。目前我国生产的Y系列电动机,容量在4kw以上的都是三角形接法。 电动机接成星形,启动电流只有原来三角形连接的1/3.启动力矩也是三角形连接的1/3.星三角启动,属降压启动他是以牺牲功率为代价来换取降低启动电流来实现的。所以不能一概而以电机功率的大小来确定是否需采用星三角启动,还的看是什么样的负载,一般在需要启动时负载轻运行时负载重尚可采用星三角启动,一般情况
10、下鼠笼型电机的启动电流是运行电流的57倍,而对电网的电压要求一般是正负10%,为了不形成对电网电压过大的冲击所以要采用星三角启动,一般要求在鼠笼型电机的功率超过变压器额定功率的10%时就要采用星三角启动。 (图3) (图4)2.3 自耦变压器起动 原理:将自耦变压器一次侧接入电网,二次侧接入电动机,以便降压启动。 一般可以调节自耦变压器的分接头来调节电动机的端电压(根据负荷所要求的启动转矩来选择变压器的抽头)以减小启动电流。 (图5) 自耦变压器减压起动原理接线图 自耦减压启动时,电动机的启动电流一般不超过额定电流的3-4倍,最大启动时间不超过2min,若超过2min,按照产品规定应冷却4h后
11、方能再启动。 当电动机起动时,电动机的定子通过自耦变压器接到三相电源上。当电机转速升高到一定值时,自耦变压器被切除,电动机定子直接接到电源上,电动机进入正常运行状态。同直接起动时相比,当电压降到W2/W1倍时,起动电流和起动转矩降到(W2/W1)2倍(W2/W1为自耦变压器的变比)。这种起动方式的优点是起动时定子电压的大小可调。比起定子串电抗起动,当限定的起动电流相同时,起动转矩损失较少。要使变压器的容量和耐压水平提高,将使得变压器的体积增大,成本高,且不允许频繁起动,同样也不能带重负载起动。 优缺点:启动转矩比星三角启动大,启动转矩和电流通过自耦变压器可以调节,但设备庞大,成本高,而且不允许
12、频繁启动。 2.4 频敏变阻器起动 频敏电阻器就是一组电感器,对频率高的电压阻抗大,频率低的电压阻抗小。 绕线转子式电机刚起动时,转子尚未转动,定子绕组产生的旋转磁场高速旋转,转子绕组相对高速切割磁场,产生高频率幅度亦很高的感生电压,转子回路的频敏电阻器呈现高阻抗,降低起动电流;转子旋转起来以后,随着转差率的降低,转子绕组切割磁场的相对速度降低,转子产生电压频率及幅度亦降低;频敏电阻器呈现低阻抗;起动完成后,转差率接近于0,转子感生电压频率亦接近于0,频敏电阻器阻抗接近于0,相当于短接转子绕组,电机正常运转。 对于绕线式异步电机来说,如果仅仅是为了限制起动电流、增大起动转矩,则一般采用转子回路
13、串频敏变阻器起动方式。但此起动方式在频繁起动下,易发生温升,且结构复杂,不常用。 小结 由此可知上述几种起动方式的共同特点是控制电路简单,起动转矩基本固定不可调,起动中都存在二次冲击电流,对负载机械有冲击转矩,且受电网电压波动的影响,一旦出现电网电压下降,会造成电机堵转,起动困难,且上述几种起动方法,在停机时都是瞬间停机,遇到负载较重时会造成剧烈的机械冲击。 小容量的三相异步电动机可以采用直接启动,容量较大的笼型电动机可以采用降压启动,降压启动分为:Y-降压启动和自耦变压器降压启动,Y-降压启动只适用于三角形联结的电动机,其启动电流和启动转矩均降为直接启动时的1/3,它适用于轻载启动,自耦变压
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