异步电机重载软启动技术分析范文

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《电工技术杂志》2016年第7期

摘要：

分析了异步电机重载软启动技术，通过对离散频率的选取来探讨软启动技术，以便对后续的研究提供参考。

关键词：

异步电机;重载;软启动;离散频率

0引言

随着科学技术的不断发展，工业领域应用到了越来越多的新技术、新设备。虽然电机软启动可通过输出电压调节来降低启动电流带来的冲击，但是启动电压减小会降低启动的转矩，导致电机带重载启动失败，因此对异步电机的重载软启动进行研究具有重要的意义。本文在研究软启动原理的基础上，对重载软启动的控制技术进行分析，希望对今后的应用有所帮助。

1软启动的基本原理

实际上，软启动就是一个调压器，输出电压在电机启动时会改变。目前，电子式、自动液体电阻式和磁控式等是常见的软启动器，其中晶闸管最多。对于晶闸管的软启动器，其主回路由三对反并联晶闸管组成，具体组成如图1所示。在启动电机的过程中，晶闸管的触发角由控制电路进行调节，这样可让定子绕组端电压从一个初值逐步攀升到全电压。在较小的启动电流条件下，电机能平稳上升到额定转速。由于输入至电机定子绕组上的电压受控于三相交流电压电路的触发脉冲角，因此通过改变触发角的变化规律，就可改变电机的启动方式，使电机具有不同启动特性以适应不同的工况要求。由于异步电机包含了星／三角转换启动、自祸减压启动、电抗器启动等传统的减压启动方式，虽然这些方式具有减压启动的作用，但也存在明显的缺点，也就是在启动中会有二次冲击电流的存在。而电子软启动与传统减压启动的不同之处在于：第一，无冲击电流。软启动器启动电机时，晶闸管的导通角会逐渐增大，使得电机启动电流从零线性一直上升到设定值。第二，恒流启动。软启动器能引入电流闭环控制，从而可在启动过程中让电机保持恒流，确保电机本身的平稳启动。第三，按照电网的继电保护特性和负载情况，启动电流能从无级调整到最佳。

2重载软启动的控制技术

2．1选取最低离散频率

理论上，电网提供50Hz工频电压就能实现50以下的任意整数分频，这样的离散频率就很低。但是在实际控制中，要获取单纯的离散频率就需要对三相工频电压的每个半波、每项进行控制，如果离散频率过低，那么获得该频率下的一个完整周期就需要较长的时间，而这会增加控制程序的复杂性，延长启动时间。在实际应用中最理想的是：启动时就具有足够大的转矩和较小的电流，从而实现重载或满载的启动，此时只要考虑满足效果的频率而不需使获得的频率更低。要达到足够大的启动转矩而保持较小的启动电流，就必须在启动电压较小的状态下，让电机获得足够大的启动转矩。启动电压较小，所获取的启动电流才较小，此时的低频率就能满足大启动转矩的要求。为了满足最低离散频率要求，可通过仿真与试验来观察现有电机铭牌、测试电机相关的参数，使仿真与试验的电机参数一致，以利于结果的比较。系统仿真如图2所示，主要包含控制部分、三相感应电机、三相晶闸管主电路、模拟恒转矩负载等。

2．2切换离散频率

在进行离散频率切换时，应注意离散变频启动时，其曲线的正弦连续性必须得以保证，也要考虑离散频率基波的正负半周交替变换；切换前后的离散频率转矩平稳过渡要得以保证，以减少转矩振荡。基于此，离散频率的切换以整周期或半周期最佳。也就是除最低频率选择外，下一切换频率的初始工频周期给定电压可适当提高，以避免在调制正弦时出现初始转矩跌落的问题，或在切换前改变离散频率结束时间，确保转矩过渡平稳。图3是从16分频到13分频不同切换策略的电流、转速和转矩波形，此时电机负载（19N•m）超出了额定值。图3（a）、（c）、（e）为16分频整个周期后切换到13分频的电流、转速以及转矩波形。由图3可知，切换时刻为0．32s，存在较大的转速跌落；从转矩曲线来看，导致转速跌落的主要原因是在切换时刻转矩减小而转矩的脉冲间距增加。如果各频率的触发角不变，只将16分频的结束时刻改变，将其提前2个工频周期，那么在0．28s进行切换的曲线为图3（b）、（d）、（f）。由此可知，切换到13分频时转矩没有减小，转速相对平稳。启动离散频率应结合软启动，这样才能保证电机达到额定的转速，离散频率的单纯启动可带额定甚至超额定的负载。但是当上升转速达到离散变频对应的最终转速后，若负载保持不变，那么切换到软启动或全压启动时，电机无法满足额定转速的要求。由此可知，在2分频和3分频下都无法产生足够的转矩，所以最终的实用频率只能为4分频。

3结束语

综上所述，因为软启动的特殊启动方式，是其它降压启动无法比拟的，所以其应用必定会越来越广泛。

参考文献：

［1］刘忠，李时育，金耀，等．异步电机软启动的变论域模糊自适应控制策略［J］．计算机工程与应用，2010（18）：205～208

［2］王涛，王洋洋，郭长娜，等．基于模糊控制的异步电机软启动器的研制［J］．仪表技术与传感器，2012（08）：26～29

［3］赵晨．大型异步电机智能软启动装置的设计与实现［D］．南京：南京理工大学，2014

［4］杨波．基于STM32的异步电机重载软启动器的研制［D］．西安：陕西科技大学，2013

作者:罗剑辉 单位:福建省厦门紫金工程设计有限公司