異步電機軟運行的機理是什么
一、異步電機軟起動(dòng)
異步電機軟起動(dòng)器可減小電動(dòng)機硬起動(dòng)引起的電網(wǎng)電壓降，使之不影響與其共網(wǎng)的其它電氣設備的正常運行?？蓽p小電動(dòng)機的沖擊電流，沖擊電流會(huì )造成電動(dòng)機局部溫升過(guò)大，降低電動(dòng)機壽命;可減小硬起動(dòng)帶來(lái)的機械沖擊力和沖擊力加速對所傳動(dòng)機械(軸、嚙合齒輪等)的磨損;減少電磁干擾，沖擊電流會(huì )以電磁波的形式干擾電氣儀表的正常運行。軟起動(dòng)使電動(dòng)機可以起停自如，減少空轉，提高作業(yè)率，因而有節能作用。
對于電動(dòng)機的軟起動(dòng)，大致可分為有級和無(wú)級兩種。有級型的軟起動(dòng)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(wú)級型軟起動(dòng)有開(kāi)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(dòng)等。由于有級型降壓軟起動(dòng)的調節存在一定程度的二次電流沖擊，因此對電機的軟起動(dòng)效果有限。而在無(wú)級型軟起動(dòng)器中，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的提高和功率器件的發(fā)展以及銅、鐵等原材料價(jià)格的大幅上漲，晶閘管串聯(lián)式的高壓軟起動(dòng)裝置越來(lái)越被市場(chǎng)所認可。
二、降壓起動(dòng)原理
把三相異步電動(dòng)機的定子繞組接通到三相電源上，轉子從靜止升速到穩定狀態(tài)，這一過(guò)程叫起動(dòng)。在合閘的瞬間，電動(dòng)機的轉差率為1，起動(dòng)電流等于堵轉電流，起動(dòng)轉矩等于堵轉轉矩。隨著(zhù)轉速升高，起動(dòng)電流從堵轉電流逐漸下降，最后穩定在某個(gè)數值。較高的堵轉轉矩表明電動(dòng)機能在較大負載下起動(dòng)，并獲得較大的加速度，但過(guò)大的堵轉電流會(huì )在供電線(xiàn)路上產(chǎn)生很大的壓降，使電網(wǎng)電壓波動(dòng)，直接影響到接在該電網(wǎng)上電氣設備的運行。異步電動(dòng)機的t形等效電路圖。
高壓電動(dòng)機軟起動(dòng)裝置系統所示。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(dòng)機之間，控制單元根據傳感器傳送回來(lái)的信號按事先設定好的起動(dòng)曲線(xiàn)進(jìn)行移相調節?？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(lái)調整晶閘管的導通角，進(jìn)而達到調整電壓的目的，使得輸出到電動(dòng)機上的電壓按照一定曲線(xiàn)緩慢上升，實(shí)現電動(dòng)機的軟起動(dòng)。當電動(dòng)機達到額定轉速時(shí)，旁路接觸器吸合，電動(dòng)機處于旁路運行狀態(tài)?？刂茊卧匀贿M(jìn)行在線(xiàn)檢測，負責電機的電壓、電流的顯示及各種故。
三、高壓軟起動(dòng)、晶閘管串聯(lián)單元設計
由于目前國內市場(chǎng)應用的電動(dòng)機大多是6kv和10kv電機，做為串接在高壓電網(wǎng)和電動(dòng)機之間的功率執行器件，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(dòng)、浪涌及耐壓余量等可靠性因素，在設計6kv高壓軟起動(dòng)裝置的時(shí)候，功率單元采用3只晶閘管串聯(lián)的方式來(lái)提高耐壓值。同理在設計10kv高壓軟起動(dòng)裝置的時(shí)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(gè)串聯(lián)后再反并聯(lián)組成單相功率串聯(lián)閥組，以實(shí)現軟起動(dòng)器對交流電機的控制。這6只晶閘管選用同一廠(chǎng)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(guò)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(kāi)關(guān)時(shí)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(shí)現晶閘管的靜態(tài)均壓。靜態(tài)均壓電阻選用無(wú)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(dòng)態(tài)均壓網(wǎng)絡(luò )，用以實(shí)現動(dòng)態(tài)均壓。通過(guò)選擇，各電阻和電容的參數誤差應非常小，電容的取值根據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(guò)程主要是由電容c完成的。串聯(lián)的各只晶閘管開(kāi)關(guān)速度不會(huì )完全一致，而會(huì )稍有差別。電容c上的電壓在靜態(tài)情況下數值相同，在開(kāi)關(guān)過(guò)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(huì )發(fā)生跳變。由于開(kāi)關(guān)過(guò)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電流互感器加高精度電流霍爾的形式，將信號進(jìn)行相應處理后送到cpu進(jìn)行運算。高壓與低壓間的信號傳送采用光纖傳輸，既保證信號的實(shí)時(shí)性及可靠性傳輸，又起動(dòng)高低壓隔離作用。信號經(jīng)過(guò)接口電路編碼后通過(guò)光纖傳送至觸發(fā)單元，觸發(fā)單元將信號解碼并經(jīng)過(guò)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、軟件設計系統實(shí)驗
軟件設計是系統控制的核心，直接關(guān)系到系統運行的穩定性和可靠性。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(dòng)曲線(xiàn)，包括電壓斜坡起動(dòng)、限流起動(dòng)、突跳起動(dòng)及軟停車(chē)曲線(xiàn)等。同時(shí)設計完善的保護功能，包括短路保護、過(guò)流保護、過(guò)壓、欠壓保護、晶閘管過(guò)熱保護等。電機的參數及各種保護參數可由用戶(hù)根據現場(chǎng)應用情況自行設定。
系統設計完成后，用6kv/1000kw電機進(jìn)行了帶載起動(dòng)實(shí)驗。電機額定電壓6kv，額定電流112a，額定轉速1480r/min.起動(dòng)電流單相波，起動(dòng)電流平穩無(wú)沖擊，峰值起動(dòng)電流為額定電流的2.6倍左右，起動(dòng)時(shí)間22s，電網(wǎng)電壓無(wú)明顯波動(dòng)，達到了良好的起動(dòng)效果。
本系統以晶閘管串聯(lián)閥組為主功率執行器件，通過(guò)交流調壓來(lái)實(shí)現電動(dòng)機的軟起動(dòng)。系統有控制靈活，操作簡(jiǎn)單，起動(dòng)平穩，運行可靠等特點(diǎn)，可有效緩解電機起動(dòng)過(guò)程中對電網(wǎng)及負載的沖擊，保護電機安全起動(dòng)和運行。
本系統以晶閘管串聯(lián)閥組為主功率執行器件，通過(guò)交流調壓來(lái)實(shí)現電動(dòng)機的軟起動(dòng)。系統有控制靈活，操作簡(jiǎn)單，起動(dòng)平穩，運行可靠等特點(diǎn)，可有效緩解電機起動(dòng)過(guò)程中對電網(wǎng)及負載的沖擊，保護電機安全起動(dòng)和運行。
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