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交-交變頻技術(shù)實(shí)現感應電機的重載起動(dòng)
摘要:給出了電動(dòng)機的幾種起動(dòng)方式，并分析了其特性，著(zhù)重介紹了軟起動(dòng)。但本文的目的是解決電動(dòng)機的重載起動(dòng)，并給出了一種交交變頻的方法來(lái)實(shí)現。關(guān)鍵詞:感應電機軟起動(dòng)交交變頻
Abstract:somestartingmannersofmotoraregivenandanalyzedinthispaper,soft
startingisintroducedemphasizly.Buthowtosolveoverloadingstartingispurposed
andAC-ACvariablefrequencyisgiven.
Keywords:inducingmotorsoftstartingAC-ACvariablefrequency
1引言
三相交流電動(dòng)機從發(fā)明以來(lái)，經(jīng)歷了100多年的歷程，在這漫長(cháng)的歲月里，它為奠定與發(fā)展這項經(jīng)典的傳動(dòng)技術(shù)樹(shù)立了豐碑，。又由于其具有結構簡(jiǎn)單、運行可靠、維護方便、價(jià)格低廉，而廣泛作用于電力拖動(dòng)生產(chǎn)機械的動(dòng)力，在機械、化工、紡織和石化等行業(yè)有大量的應用。然而，電動(dòng)機的起動(dòng)特性卻一直舉步維艱。這是因為電動(dòng)機在恒壓下直接起動(dòng)，其起動(dòng)電流約為額定電流的4-7倍，其轉速要在很短時(shí)間內從零升至額定轉速，會(huì )在起動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生沖擊，很容易使電力拖動(dòng)對象的傳動(dòng)機構等造成嚴重磨損甚至損壞。在起動(dòng)瞬間大電流的沖擊下，將引起電網(wǎng)電壓降低，影響到電網(wǎng)內其它設備的正常運行。同時(shí)由于電壓降低，電動(dòng)機本身起動(dòng)也難以完成，造成電機堵轉，嚴重時(shí)，可能燒壞電動(dòng)機。因而如何減少異步電動(dòng)機起動(dòng)瞬間的大電流的沖擊，是電動(dòng)機運行中的首要問(wèn)題。為此必須設法改善電動(dòng)機的起動(dòng)方法，使達到電動(dòng)機的平滑無(wú)沖擊的起動(dòng)，于是各種限流起動(dòng)方法也就應運而生。
2傳統的起動(dòng)方法
2.1定子串電抗器起動(dòng)
對于鼠籠式異步電機一般采用定子回路串電抗器分級起動(dòng)，繞線(xiàn)式異步電機則采用轉子回路串電抗器起動(dòng)。定子邊串電抗器起動(dòng)，即增加定子邊電抗值，可理解為降低定子實(shí)際所加電壓，其目的是減少起動(dòng)電流。此起動(dòng)方式屬降壓起動(dòng)，缺點(diǎn)是起動(dòng)轉矩隨定子電壓的降低而成平方關(guān)系下降，外串電阻中有較大的功率損耗。又由于是分級起動(dòng)，起動(dòng)特性不平滑。
2.2星-三角起動(dòng)
起動(dòng)時(shí)定子繞組星形連接，起動(dòng)后三角形連接。在電動(dòng)機繞組星形連接時(shí)，電動(dòng)機電流僅為三角形連接的1/3，遺憾的是電動(dòng)機的轉矩也同樣降低到三角形接線(xiàn)時(shí)的1/3，為了使電動(dòng)機在額定轉速時(shí)達到它的額定轉矩，在經(jīng)歷了預先設定的時(shí)間后，又從星形接線(xiàn)轉換到三角形接線(xiàn)，在轉換過(guò)程中會(huì )出現二次沖擊電流。
2.3自耦變壓器起動(dòng)
當電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機的定子通過(guò)自耦變壓器接到三相電源上。當電機轉速升高到一定值時(shí)，自耦變壓器被切除，電動(dòng)機定子直接接到電源上，電動(dòng)機進(jìn)入正常運行狀態(tài)。同直接起動(dòng)時(shí)相比，當電壓降到W2/W1倍時(shí)，起動(dòng)電流和起動(dòng)轉矩降到(W2/W1)2倍(W2/W1為自耦變壓器的變比)。這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)時(shí)定子電壓的大小可調。比起定子串電抗起動(dòng)，當限定的起動(dòng)電流相同時(shí)，起動(dòng)轉矩損失較少。要使變壓器的容量和耐壓水平提高，將使得變壓器的體積增大，成本高，且不允許頻繁起動(dòng)，同樣也不能帶重負載起動(dòng)。
.4頻敏變阻器起動(dòng)
對于繞線(xiàn)式異步電機來(lái)說(shuō)，如果僅僅是為了限制起動(dòng)電流、增大起動(dòng)轉矩，則一般采用轉子回路串頻敏變阻器起動(dòng)方式。但此起動(dòng)方式在頻繁起動(dòng)下，易發(fā)生溫升，且結構復雜，不常用。
由此可知上述幾種起動(dòng)方式的共同特點(diǎn)是控制電路簡(jiǎn)單，起動(dòng)轉矩基本固定不可調，起動(dòng)中都存在二次沖擊電流，對負載機械有沖擊轉矩，且受電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響，一旦出現電網(wǎng)電壓下降，會(huì )造成電機堵轉，起動(dòng)困難，且上述幾種起動(dòng)方法，在停機時(shí)都是瞬間停機，遇到負載較重時(shí)會(huì )造成劇烈的機械沖擊。
3軟起動(dòng)
所謂軟起動(dòng)是指裝置輸出電壓按一定規律上升，使被控電動(dòng)機的電壓由零升到全電壓，轉速相應的由零平滑加速到額定轉速的過(guò)程。它是電力電子技術(shù)與自動(dòng)化控制技術(shù)的綜合，是將強電和弱電結合起來(lái)的控制技術(shù)。在軟起動(dòng)器中三相電源與被控電機之間串入三相反并聯(lián)晶閘管，采用反并聯(lián)接線(xiàn)的晶閘管接在電動(dòng)機的每相，利用晶閘管移相控制原理，控制其內部晶閘管的導通角，電動(dòng)機起動(dòng)時(shí)，用調節6個(gè)晶閘管的不完全導通來(lái)控制電動(dòng)機的供電電源。換言之，起動(dòng)時(shí)只有三相正弦波形的一部分向電動(dòng)機供電。
軟起動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)特性曲線(xiàn)好，使晶閘管的導通角從零度開(kāi)始，逐漸前移，電機的端電壓從零開(kāi)始逐漸上升，直至達到額定電壓，起動(dòng)電流從零線(xiàn)性上升至設定值，從而滿(mǎn)足起動(dòng)轉矩的要求，保證起成功。表1為軟起動(dòng)同傳統起動(dòng)對照表。
4重載起動(dòng)方式(交-交變頻起動(dòng))
4.1交-交變頻工作原理
盡管軟起動(dòng)具有起動(dòng)平滑，起動(dòng)時(shí)間等參數可調的特性，具有傳統起動(dòng)方法無(wú)法比擬的優(yōu)越性，是傳統降壓起動(dòng)器的理想換代產(chǎn)品。但可控硅調壓方式的軟起動(dòng)器控制感應電動(dòng)機，在減小電壓的同時(shí)，供電頻率仍為工頻，使得其功率因數低，無(wú)功功率增加，這決定了其只能應用于輕載場(chǎng)合，對于重載起動(dòng)就勉為其難了。然而在很多場(chǎng)合下，不能保證負載為輕載起動(dòng)，如球磨機、破碎機、空氣壓縮機、風(fēng)機等，這就使得我們想在降低電壓的同時(shí)，能夠減小供電電壓頻率，即保持V/F不變，保證恒力矩起動(dòng)，因而變頻器變頻起動(dòng)無(wú)疑是最好的起動(dòng)設備，但如果把變頻器僅作起動(dòng)，不調速，資金浪費很大，特別是高壓大容量的通用變頻器價(jià)格就更為昂貴，且感應電動(dòng)機的重載起動(dòng)只是短時(shí)間的過(guò)程，故尋求一種感應電機的重載安全起動(dòng)方法是很有必要的�？v上述幾種起動(dòng)方式可得出采用交-交變頻器來(lái)實(shí)現重載起動(dòng)。因為交-交變頻沒(méi)有中間直流環(huán)節，僅用一次變換就實(shí)現了變頻，所以效率較高，而且大功率交流電機調速系統所用的變頻器也主要是交-交變頻來(lái)完成的。
交-交變頻的工作原理是讓兩組交流電路按一定頻率交替工作，就可以給負載輸出該頻率的交流電。改變兩組變流電路的切換頻率，就可以改變輸出頻率;改變變流電路工作時(shí)的控制角α，就可以改變交流輸出電壓的幅值。
如果讓α角不是固定值，在半個(gè)周期內讓正組變流電路P的α角按正弦規律從900逐漸減小到00，然
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