论文部分内容阅读
摘 要:本文介绍三相异步电动机的传统启动方式和新型无触点恒流启动方式,通过对“硬启动”和“软启动”的性能优劣分析对比,阐述新启动技术的各种优越性。电动机软启动器以其控制方式灵活简便,对供电系统和电气设备冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的启动方式。
关键词:硬启动软启动电气原理图
在众多生产领域中,由于三相异步电动机具有结构简单、运行可靠、维修简便、价格适宜等特点,在电力拖动机械中有 90% 以上是由三相异步电动机驱动的。按常规惯例,对较大容量的三相异步电动机的启动,一般均采用星—角启动、电抗器启动或者是自耦减压启动。这几种启动方式由于技术比较成熟,所以目前在工农业生产中仍然在大范围的应用。但是不管采用什么方式启动,由于三相异步电动机的启动电流瞬时会形成一个很高的冲击电流,(直接启动电流值是电动机额定电流的 4 ～ 8 倍) 这给供电设备或电网中的电源电压在一定范围内形成短暂的降压现象,而且电动机的容量愈大,造成这种现象也就愈严重。同时由于是硬性启动也会给供电系统和电气设备造成一定的伤害。中大功率的三相异步电动机启动问题由来已久,电气技术人员一直在试图找出一种能够彻底解决问题的办法。
随着科学技术的飞速发展和计算机控制技术的日趋成熟,近年来一种以计算机为核心,采用双向可控硅为主控回路的智能化新型控制器 “ 电动机软启动器 ” 已经在工业生产领域中崭露头角 ,它以控制方式灵活简便,对供电系统和电气设备冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的控制装置。
1电动机软启动的工作原理
1.1工作原理
三相异步电动机软启动装置又称无触点恒流启动,它在电动机与输入电源之间串接一组大功率的双向可控硅,由控制电路采用电子智能化控制改变可控硅的导通角,使电动机电压平稳增加,并将电动机的启动电流控制在电动机额定电流值的 1 ～ 2.5 倍之间,并连续可调,这样就会减轻冲击电流对电动机及供电设备或者电网的损害,改善了供电系统的稳定性。
1.2电气原理图
CMC系列电动机软启动器主要有大功率双向可控硅、交流接触器以及电子控制部分组成。控制部分的核心是一块 CPU 电脑芯片【 80C 196KC 】(电气原理见图 1 ),将三对可控硅桥串接在电动机的三相供电线路上,利用可控硅的电子开关特性,通过控制其触发导通角的大小来改变可控硅的开通程度,由此来改变电动机输入电压和输入电流的大小,已达到控制电动机的启动特性。由键盘输入或外部控制按钮将指示信号输入到软启动器的电脑芯片中,芯片根据预置的程序启动电动机。
2电动机软启动器的结构、功能及特点
2.1 软启动器的结构
软启动器主要由 CPU 为 8096 的主控板、驱动板、电机主控制回路及控制面板构成。
2.2 软启动器的功能
软启动器具有控制功能、电机保护功能以及显示、报警、参数设置功能。
2.2.1 电动机控制功能模式
收到外部启、停命令后,按照预先设定的启、停方式实现对电机的控制。可选的启、停控制模式有以下几种:
(1)限流软启动控制模式:如图2所示,电动机启动时,其输出电压从零迅速增加,直至输出电流达到设定的电流限幅值I m ,然后保证输出电流在不大于该值的情况下,电压逐渐升高,电动机逐渐加速,完成启动过程。
(2)电压斜坡启动控制模式 : 如图3所示, U 1 为电动机启动所需最小转矩对应的初始电压。当电动机启动时,软启动器的输出电压迅速上升到整定值 U 1 ,然后按设定的速率逐渐增加,直至达到电网电压后,接触器吸合,启动过程完成。
(3)停车模式:电动机按所设定的速率逐渐减速直到完全停机。
(4)自由停车:电动机不受控制地依惯性自由停机。
(5)点动功能:在该方式控制下,软启动器输出电压迅速增加至初始电压 U 1 ,并保持该输出电压值。
2.2.2 电机保护功能
软启动器的电机保护功能有:相序保护、缺相保护、启动过流保护、运行过流保护、运行过载保护及电动机长时间不能完成启动过程保护。
软启动器的保护功能动作时,软启动器将产生停机输出,并在控制面板上直接显示其原因。
2.2.3显示、报警和参数设置功能
在软启动器的控制面板上,可显示电机电流、报警信号及设定的参数值;以数字形式设置电机保护值、电机运行方式;手动操作启、停电机。
2.3软启动的优点
(1)电动机软启动器对电动机提供平滑渐进的启动过程,减少启动电流对电网或发电设备的冲击,将启动电流控制在安全范围内,改善了原控制系统因启动电流较大冲击厂用电源而影响其它设备正常运行的状况。
(2)启动过程采用双向可控硅,启动过程完成后,接触器短接可控硅的控制方式,避免了用接触器直接控制电动机使触点易拉弧、粘连、烧坏等故障的发生,同时也节约了能源。
(3)软启动、软停车方式,降低设备的振动和噪声,减少机械应力,延长发电设备及机械传动系统地使用寿命。
(4)具有过流、过载、电源缺相等多种保护功能,同时可以检测到负载所涉及(如空压机)系统各种不良运行情况,有利于保护设备的安全运行。 控制盘上的显示功能,便于在现场全面了解设备运行情况。
(5)数字化参数设定及显示功能直观、方便、省时
3结论
在水电站以及很多工业方面的空压机、泵、风机等辅机控制领域,采用传统控制结构存在诸多缺陷,对于大负载,其问题就显得更为突出,软启动器不但克服了传统控制结构的不足,而且使控制功能更加完善。
目前电动机软启动器仍有一个缺陷,那就是不能长时间用于启动转矩要求很高的电动机驱动装置上,这种局限性主要因为,软启动器实际上是靠将自身电压斜坡式抬升至最大值(而在停机过程中设定电压是逐渐下降达到停机)来完成工作。由于扭矩与电压平方成正比,这就使电动机不能从一开始就达到最大扭矩,因此,目前的电动机软启动器比较适合于一些空载或轻载的启动设备。
4结束语
通过这次论文参评,我对所学的知识有了更加深入的了解,对以前不熟悉的内容也有了新的认识,同时也十分感谢老师们在百忙中给我作指导。
参考文献:
[1] 刘红缨、姜婷周、汉义,异步电动机软启动器设计[J].机电工程,2007,24(3):74-76
[2] 许宏纲、徐方逸,软启动器的原理及应用[J].能源技术
(河北省石家庄高级技工学校)
关键词:硬启动软启动电气原理图
在众多生产领域中,由于三相异步电动机具有结构简单、运行可靠、维修简便、价格适宜等特点,在电力拖动机械中有 90% 以上是由三相异步电动机驱动的。按常规惯例,对较大容量的三相异步电动机的启动,一般均采用星—角启动、电抗器启动或者是自耦减压启动。这几种启动方式由于技术比较成熟,所以目前在工农业生产中仍然在大范围的应用。但是不管采用什么方式启动,由于三相异步电动机的启动电流瞬时会形成一个很高的冲击电流,(直接启动电流值是电动机额定电流的 4 ～ 8 倍) 这给供电设备或电网中的电源电压在一定范围内形成短暂的降压现象,而且电动机的容量愈大,造成这种现象也就愈严重。同时由于是硬性启动也会给供电系统和电气设备造成一定的伤害。中大功率的三相异步电动机启动问题由来已久,电气技术人员一直在试图找出一种能够彻底解决问题的办法。
随着科学技术的飞速发展和计算机控制技术的日趋成熟,近年来一种以计算机为核心,采用双向可控硅为主控回路的智能化新型控制器 “ 电动机软启动器 ” 已经在工业生产领域中崭露头角 ,它以控制方式灵活简便,对供电系统和电气设备冲击小且控制元件不易损坏以及维护方便等诸多优点正逐步取代传统的控制装置。
1电动机软启动的工作原理
1.1工作原理
三相异步电动机软启动装置又称无触点恒流启动,它在电动机与输入电源之间串接一组大功率的双向可控硅,由控制电路采用电子智能化控制改变可控硅的导通角,使电动机电压平稳增加,并将电动机的启动电流控制在电动机额定电流值的 1 ～ 2.5 倍之间,并连续可调,这样就会减轻冲击电流对电动机及供电设备或者电网的损害,改善了供电系统的稳定性。
1.2电气原理图
CMC系列电动机软启动器主要有大功率双向可控硅、交流接触器以及电子控制部分组成。控制部分的核心是一块 CPU 电脑芯片【 80C 196KC 】(电气原理见图 1 ),将三对可控硅桥串接在电动机的三相供电线路上,利用可控硅的电子开关特性,通过控制其触发导通角的大小来改变可控硅的开通程度,由此来改变电动机输入电压和输入电流的大小,已达到控制电动机的启动特性。由键盘输入或外部控制按钮将指示信号输入到软启动器的电脑芯片中,芯片根据预置的程序启动电动机。
2电动机软启动器的结构、功能及特点
2.1 软启动器的结构
软启动器主要由 CPU 为 8096 的主控板、驱动板、电机主控制回路及控制面板构成。
2.2 软启动器的功能
软启动器具有控制功能、电机保护功能以及显示、报警、参数设置功能。
2.2.1 电动机控制功能模式
收到外部启、停命令后,按照预先设定的启、停方式实现对电机的控制。可选的启、停控制模式有以下几种:
(1)限流软启动控制模式:如图2所示,电动机启动时,其输出电压从零迅速增加,直至输出电流达到设定的电流限幅值I m ,然后保证输出电流在不大于该值的情况下,电压逐渐升高,电动机逐渐加速,完成启动过程。
(2)电压斜坡启动控制模式 : 如图3所示, U 1 为电动机启动所需最小转矩对应的初始电压。当电动机启动时,软启动器的输出电压迅速上升到整定值 U 1 ,然后按设定的速率逐渐增加,直至达到电网电压后,接触器吸合,启动过程完成。
(3)停车模式:电动机按所设定的速率逐渐减速直到完全停机。
(4)自由停车:电动机不受控制地依惯性自由停机。
(5)点动功能:在该方式控制下,软启动器输出电压迅速增加至初始电压 U 1 ,并保持该输出电压值。
2.2.2 电机保护功能
软启动器的电机保护功能有:相序保护、缺相保护、启动过流保护、运行过流保护、运行过载保护及电动机长时间不能完成启动过程保护。
软启动器的保护功能动作时,软启动器将产生停机输出,并在控制面板上直接显示其原因。
2.2.3显示、报警和参数设置功能
在软启动器的控制面板上,可显示电机电流、报警信号及设定的参数值;以数字形式设置电机保护值、电机运行方式;手动操作启、停电机。
2.3软启动的优点
(1)电动机软启动器对电动机提供平滑渐进的启动过程,减少启动电流对电网或发电设备的冲击,将启动电流控制在安全范围内,改善了原控制系统因启动电流较大冲击厂用电源而影响其它设备正常运行的状况。
(2)启动过程采用双向可控硅,启动过程完成后,接触器短接可控硅的控制方式,避免了用接触器直接控制电动机使触点易拉弧、粘连、烧坏等故障的发生,同时也节约了能源。
(3)软启动、软停车方式,降低设备的振动和噪声,减少机械应力,延长发电设备及机械传动系统地使用寿命。
(4)具有过流、过载、电源缺相等多种保护功能,同时可以检测到负载所涉及(如空压机)系统各种不良运行情况,有利于保护设备的安全运行。 控制盘上的显示功能,便于在现场全面了解设备运行情况。
(5)数字化参数设定及显示功能直观、方便、省时
3结论
在水电站以及很多工业方面的空压机、泵、风机等辅机控制领域,采用传统控制结构存在诸多缺陷,对于大负载,其问题就显得更为突出,软启动器不但克服了传统控制结构的不足,而且使控制功能更加完善。
目前电动机软启动器仍有一个缺陷,那就是不能长时间用于启动转矩要求很高的电动机驱动装置上,这种局限性主要因为,软启动器实际上是靠将自身电压斜坡式抬升至最大值(而在停机过程中设定电压是逐渐下降达到停机)来完成工作。由于扭矩与电压平方成正比,这就使电动机不能从一开始就达到最大扭矩,因此,目前的电动机软启动器比较适合于一些空载或轻载的启动设备。
4结束语
通过这次论文参评,我对所学的知识有了更加深入的了解,对以前不熟悉的内容也有了新的认识,同时也十分感谢老师们在百忙中给我作指导。
参考文献:
[1] 刘红缨、姜婷周、汉义,异步电动机软启动器设计[J].机电工程,2007,24(3):74-76
[2] 许宏纲、徐方逸,软启动器的原理及应用[J].能源技术
(河北省石家庄高级技工学校)