異步電機的技術(shù)參數(shù)以及降壓起動原理
一、異步電機軟起動
異步電機軟起動器可減小硬起動引起的電網(wǎng)電壓降，使之不影響與其共網(wǎng)的其它設備的正常運行?？蓽p小電動機的沖擊電流，沖擊電流會造成電動機局部溫升過大，降低電動機壽命;可減小硬起動帶來的機械沖擊力和沖擊力加速對所傳動機械(軸、嚙合齒輪等)的磨損;減少電磁干擾，沖擊電流會以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。軟起動使電動機可以起停自如，減少空轉(zhuǎn)，提高作業(yè)率，因而有節(jié)能作用。
對于電動機的軟起動，大致可分為有級和無級兩種。有級型的軟起動有定子串電抗器降壓、液態(tài)電阻降壓、星-三角(y-△)降壓、自耦變壓器降壓和延邊三角形降壓等。無級型軟起動有開關(guān)變壓器降壓、磁飽和電抗器降壓、晶閘管串聯(lián)降壓軟起動等。由于有級型降壓軟起動的調(diào)節(jié)存在一定程度的二次電流沖擊，因此對電機的軟起動效果有限。而在無級型軟起動器中，隨著技術(shù)的提高和功率器件的發(fā)展以及銅、鐵等原材料價格的大幅上漲，晶閘管串聯(lián)式的高壓軟起動裝置越來越被市場所認可。
二、降壓起動原理
把三相的定子繞組接通到三相上，轉(zhuǎn)子從靜止升速到穩(wěn)定狀態(tài)，這一過程叫起動。在合閘的瞬間，電動機的轉(zhuǎn)差率為1，起動電流等于堵轉(zhuǎn)電流，起動轉(zhuǎn)矩等于堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。隨著轉(zhuǎn)速升高，起動電流從堵轉(zhuǎn)電流逐漸下降，最后穩(wěn)定在某個數(shù)值。較高的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩表明電動機能在較大負載下起動，并獲得較大的加速度，但過大的堵轉(zhuǎn)電流會在供電線路上產(chǎn)生很大的壓降，使電網(wǎng)電壓波動，直接影響到接在該電網(wǎng)上電氣設備的運行。異步電動機的t形等效。
高壓電動機軟起動裝置系統(tǒng)所示。晶閘管串聯(lián)的功率單元聯(lián)接在三相高壓電網(wǎng)與電動機之間，控制單元根據(jù)傳送回來的信號按事先設定好的起動曲線進行移相調(diào)節(jié)?？刂茊卧l(fā)出的晶閘管觸發(fā)信號經(jīng)光纖傳送到晶閘管觸發(fā)單元，用來調(diào)整晶閘管的導通角，進而達到調(diào)整電壓的目的，使得輸出到電動機上的電壓按照一定曲線緩慢上升，實現(xiàn)電動機的軟起動。當電動機達到額定轉(zhuǎn)速時，旁路吸合，電動機處于旁路運行狀態(tài)?？刂茊卧匀贿M行在線檢測，負責電機的電壓、電流的顯示及各種故。
三、高壓軟起動、晶閘管串聯(lián)單元設計
由于目前國內(nèi)市場應用的電動機大多是6kv和10kv電機，做為串接在高壓電網(wǎng)和電動機之間的功率執(zhí)行器件，單只晶閘管還不足以承受6kv的高壓，雖然單只晶閘管目前已經(jīng)成熟地發(fā)展到單只耐壓6500v，但考慮到電網(wǎng)波動、浪涌及耐壓余量等可靠性因素，在設計6kv高壓軟起動裝置的時候，功率單元采用3只晶閘管串聯(lián)的方式來提高耐壓值。同理在設計10kv高壓軟起動裝置的時候采用5只晶閘管串聯(lián)組成高壓閥組。
(1)單相6kv高壓晶閘管功率閥組所示。scr1～scr6為大功率高壓晶閘管，它們每三個串聯(lián)后再反并聯(lián)組成單相功率串聯(lián)閥組，以實現(xiàn)軟起動器對交流電機的控制。這6只晶閘管選用同一廠家、同一型號、同一生產(chǎn)批次的產(chǎn)品，以減小其在生產(chǎn)過程中由于生產(chǎn)工藝的不同而產(chǎn)生的自身特性諸如伏安特性、反向恢復電荷、開關(guān)時間和臨界電壓上升率等的差異，影響均壓。r1、r2、r3為靜態(tài)均壓電阻，用以實現(xiàn)晶閘管的靜態(tài)均壓。靜態(tài)均壓電阻選用無感電阻，阻值為晶閘管阻斷狀態(tài)等效阻值的1/40，且功率留有足夠大的余量。r4、r5、r6和c1、c2、c3共同組成動態(tài)均壓網(wǎng)絡，用以實現(xiàn)動態(tài)均壓。通過選擇，各電阻和的參數(shù)誤差應非常小，電容的取值根據(jù)晶閘管的最大反向恢復電荷和最小反向恢復電荷的差值計算求得。均壓過程主要是由電容c完成的。串聯(lián)的各只晶閘管開關(guān)速度不會完全一致，而會稍有差別。電容c上的電壓在靜態(tài)情況下數(shù)值相同，在開關(guān)過程中，由于電容上的電壓不能突變，加在各只晶閘管上的壓降不會發(fā)生跳變。由于開關(guān)過程中各只晶閘管中電流不一致所造成的影響由電容c的充放電補償。
(2)接口單元設計。單元包括電壓傳感器接口、電流傳感器接口、光纖傳送接口、故障檢測接口及人機交互接口等。其中電壓信號采用高阻降壓方式，并考慮到系統(tǒng)兼容性，將電路設計成3kv、6kv、10kv通用，以方便產(chǎn)品生產(chǎn)。電流傳感器采用標準x/5電流加高精度電流霍爾的形式，將信號進行相應處理后送到cpu進行運算。（http://www.diangon.com版權(quán)所有）高壓與低壓間的信號傳送采用光纖傳輸，既保證信號的實時性及可靠性傳輸，又起動高低壓隔離作用。信號經(jīng)過接口電路編碼后通過光纖傳送至觸發(fā)單元，觸發(fā)單元將信號解碼并經(jīng)過相應處理后用以觸發(fā)晶閘管。觸發(fā)單元的供電采用高位、低位相結(jié)合，每只晶閘管的觸發(fā)電源各自獨立。人機接口采用貼膜式軟鍵和液晶顯示屏。液晶顯示屏為4行8列，設計成4級菜單管理模式，可預設中文及英文顯示。
四、軟件設計系統(tǒng)實驗
軟件設計是系統(tǒng)控制的核心，直接關(guān)系到系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。為了適應各種不同負載的應用，軟件設計上設計了多種不同的起動曲線，包括電壓斜坡起動、限流起動、突跳起動及軟停車曲線等。同時設計完善的保護功能，包括短路保護、過流保護、過壓、欠壓保護、晶閘管過熱保護等。電機的參數(shù)及各種保護參數(shù)可由用戶根據(jù)現(xiàn)場應用情況自行設定。
系統(tǒng)設計完成后，用6kv/1000kw電機進行了帶載起動實驗。電機額定電壓6kv，額定電流112a，額定轉(zhuǎn)速1480r/min.起動電流單相波，起動電流平穩(wěn)無沖擊，峰值起動電流為額定電流的2.6倍左右，起動時間22s，電網(wǎng)電壓無明顯波動，達到了良好的起動效果。
