三相异步电动机软启动器的设计(1)1

三相异步电动机软启动器的设计［摘要］介绍了以C8051单片机为核心的的交流异步电动机软启动器。

软启动器包括主电路和控制电路两部分。

控制电路利用晶闸管的导通角计算电机的功率因数；电机启动方式采用电压斜坡软启动；单片机控制晶闸管触发脉冲，通过对电机起动过程中的品闸管触发脉冲的控制，实现电机的平滑起动，减少了电机对电网的冲击，起到了节能作用。

该系统能够设置电机的起动参数，自动诊断故障，控制系统智能化。

［关键词］软启动器；异步电动机；单片机；晶闸管Design of Sotf-starter in Three-phase Asynchronous MotorElectrical Engineering and Automation Specialty Major WANG Zeng-qiangAbstract: This paper introdues a sotf-starter control system which is based on 8051 single chip in three-phase AC asynchronous motor.The system includes main circuit and control ing SCR conduction angle to comprute the power of the motor is a distinguishing feature of control circuit. the solpe voltage starting of starting mode is used to start the motor,the crystal thyratron trigger pluse is controled by single chip. By controling the thyristor trigger pluse,the motor can start stably.It proves that the soft-starter can reduce the current impact of motor starting and having energy-saving effect.The advantages of the system is setting the starting parameter of the motor,fault diagnosing display,the nitelligence control system.Key words: Sotf-starter; asynchronous motor; single chip ;thyristor目录1 前言 (1)1.1三相异步电动机软启动器的国内外研究现状 (1)1.2本文主要内容 (1)2 软启动器原理 (2)2.1软启动器及其工作原理 (2)2.2软启动器启动方式 (2)2.4软启动器的四种停机方式 (4)2.5软启动器的接线方案 (4)3 软启动器硬件电路设计 (4)3.1软启动器硬件电路总体框图 (4)3.2软启动器主电路的设计 (5)3.2.1 软启动器主电路的设计 (5)3.2.2 电路元件参数的选择 (5)3.3软启动器控制电路的设计 (6)3.3.1 软启动器电机线电压检测电路设计 (6)3.3.2 软启动器晶闸管触发驱动电路设计 (7)3.3.3 软启动器晶闸管导通角检测电路设计 (7)3.3.4 软启动器同步电路设计 (8)3.3.5 软启动器电机转速检测电路设计 (8)3.3.6 软启动器相序检测电路设计 (9)3.3.7 软启动器保护电路的设计 (10)3.3.8 软启动器电流检测电路设计 (11)3.3.9 软启动器电机功率因数检测电路设计 (12)3.3.10 软启动器键盘及LCD显示电路的设计 (12)4 软启动器软件设计 (13)4.1系统主程序流程图 (14)4.2软启动器晶闸管触发脉冲产生程序设计 (14)4.3软启动器触发脉冲延时程序设计 (15)4.3.1 对晶闸管门极触发的要求 (16)4.3.2 触发脉冲延时触发的次序 (16)4.4软启动器电压斜坡启动程序设计 (16)4.5软启动相序检测程序设计 (17)4.6软启动器同步信号程序设计 (17)4.7软启动器键盘程序设计 (18)4.8软启动器LCD显示程序设计 (18)结束语 (19)参考文献 (20)致谢 (20)1 前言1.1 三相异步电动机软启动器的国内外研究现状电力电子软起动的出现是随着晶闸管的出现而发展起来的，最早采用晶闸管三相交流调压电路对电动机的软起动应用是在1970年由英国人发明的，由于采用这种方法可以获得很好的起动性能，所以曾引起人们广泛的注意。

1 引言目前在工矿企业中使用着大量的交流异步电动机(包括380V／660V低压电动机和3KV／6KV中压电动机)，有相当多的三相异步电动机及其拖动系统还处于非经济运行的状态，白白地浪费了大量的电能。

究其原因，大致是由以下几种情况造成的：①由于大部分电机采用直接起动方式，除了可能对电网及拖动系统造成冲击和引发事故之外，超出正常8～10倍的起动电流会造成巨大的能量损耗；②在进行电动机容量选配时，往往片面追求大的安全余量，且层层加码，结果使电动机容量过大，造成“大马拉小车”的现象，导致电动机偏离最佳工况点，运行效率和功率因数降低；③从电动机所拖动的生产机械自身的运行经济性考虑，往往要求电力拖动系统具有变压、变速调节能力，若用定速定压拖动，势必造成大量的额外电能损失。

电动机的非经济运行情况，早已引起国家有关部门的重视，并分别于1990年和1995年制定和修定了强制性的国家标准：《三相异步电动机经济运行》(GB12497-1995)。

国家希望依此来规范三相异步电动机的经济运行，国标的发布对低压电动机的经济运行起了很大的促进作用，但对中压电动机则收效甚微。

其原因是：(1)中压电动机一般容量较大，一旦发生故障，其影响也大，因此对节电措施可靠性的要求就更高；(2)中压电动机节电措施受电力电子功率器件耐压水平的限制，节电产品的开发在技术上难度更大一些。

到目前为止，国内尚无成型的中压电动机软起动和节电运行的产品面市。

我国“十五”期间节能计划中关于“电动机系统节能计划”指出：电动机是量大面广的高耗能设备，我国电动机的总装机容量已达4亿kW，年耗电量达6000亿kWh，约占工业耗电量的80%。

我国各类在役电机中，80%以上为0.55～200kW以下的中小型异步电动机，其中相当于世界近代技术水平的JO2系列的电动机约占70%，相当于70年代末水平的Y系列电动机不足30%，具有80年代水平的YX系列高效电动机所占的比例则更是微乎其微。

三相异步电机的软启动08机械（0816401057）章志鹏苏州大学应用技术学院摘要三相异步电机因具有结构简单，知道方便，运行可靠，价格低廉等优点，而广泛应用在工业，农业，交通运输业，国防工业及其他各行业中。

但是它也有明显的缺点，那就是起动转矩小，起动电流过大。

这种情况对电机本身及周围电网都有非常不利的影响。

为了减小异步电机启动过程对电网的冲击，改善异步电机的起动特性，本文对三相异步电机的软启动进行讨论。

本文首先阐述三相异步电机的各种起动方式及其主电路和控制电路图，并对其分析。

得出各自优缺点。

找出能在满足电动机起动转矩要求及降低电流的前提下是电机能够平稳可靠启动。

关键词：异步电动机；软启动AbstractThree-phase asynchronous motor because of its simple structure, know convenient, reliable operation, price is low wait for an advantage, is widely used in industry, agriculture, transportation, national defense industry and other industries. But it also has the obvious shortcomings, that is starting torque small, starting current is too big. This kind of situation of motor itself around and have a power grid unfavorable influences. In order to reduce asynchronous motor for the impact of the power grid startup process, improve the asynchronous motor start characteristics, this paper the three-phase asynchronous motor soft start are discussed.This paper expounds the three-phase asynchronous motor start-up mode and its various main circuit and control circuit, and its analysis. Draw their respective advantages and disadvantages. Find out in motor can meet the requirements starting torque and reduce the current is the premise of motor can smooth and reliable start.Keywords: asynchronous motor; Soft start第一章绪论第1.1节研究背景与现状三相异步电机发展至今得到了广泛的应用，其性能和功率也不断的提高，电压也从低压发展到高压。

三相异步电动机启动控制原理图1.三相异步电动机的点动控制点动正转控制线路是用按钮、接触器来控制电动机运转的最简单的正转控制线路。

所谓点动控制是指：按下按钮，电动机就得电运转；松开按钮，电动机就失电停转。

典型的三相异步电动机的点动控制电气原理图如图3-1(a)所示。

点动正转控制线路是由转换开关QS、熔断器FU、启动按钮SB、接触器KM及电动机M组成。

其中以转换开关QS作电源隔离开关，熔断器FU作短路保护，按钮SB控制接触器KM的线圈得电、失电，接触器KM的主触头控制电动机M的启动与停止。

点动控制原理：当电动机需要点动时，先合上转换开关QS，此时电动机M尚未接通电源。

按下启动按钮SB，接触器KM的线圈得电，带动接触器KM的三对主触头闭合，电动机M便接通电源启动运转。

当电动机需要停转时，只要松开启动按钮SB，使接触器KM的线圈失电，带动接触器KM的三对主触头恢复断开，电动机M失电停转。

在生产实际应用中，电动机的点动控制电路使用非常广泛，把启动按钮SB换成压力接点、限位节点、水位接点等，就可以实现各种各样的自动控制电路，控制小型电动机的自动运行。

2.三相异步电动机的自锁控制三相异步电动机的自锁控制线路如图3-2所示，和点动控制的主电路大致相同，但在控制电路中又串接了一个停止按钮SB1，在启动按钮SB2的两端并接了接触器KM的一对常开辅助触头。

接触器自锁正转控制线路不但能使电动机连续运转，而且还有一个重要的特点，就是具有欠压和失压保护作用。

它主要由按钮开关SB（起停电动机使用）、交流接触器KM（用做接通和切断电动机的电源以及失压和欠压保护等）、热继电器（用做电动机的过载保护）等组成。

欠压保护：“欠压”是指线路电压低于电动机应加的额定电压。

“欠压保护”是指当线路电压下降到某一数值时，电动机能自动脱离电源电压停转，避免电动机在欠压下运行的一种保护。

因为当线路电压下降时，电动机的转矩随之减小，电动机的转速也随之降低，从而使电动机的工作电流增大，影响电动机的正常运行，电压下降严重时还会引起“堵转”（即电动机接通电源但不转动）的现象，以致损坏电动机。

浅谈三相异步电动机软启动方法作者：张益惠来源：《中国科技博览》2013年第28期中图分类号：P752 文献标识码：P 文章编号：1009―914X（2013）28―0380―01由于三相异步电动机的结构简单、控制维护方便、性能稳定和效率高等优点而被广泛地应用于各种动力设备的拖动中。

因其直接起动时产生的冲击电流对电网及其负载造成冲击，同时由于起动应力较大，使负载设备的使用寿命降低，因此常采用降压起动方式来减少影响。

但传统的降压方式，如星三角起动、自耦降压起动等，要么起动力矩小，要么维修成本高等，都不尽人意。

随着电子技术的发展，使用软启动器可以无冲击而平滑地起动电机，而且可根据电动机负载的特性来调节起动过程中的参数达到最佳的起停状态。

一、软启动的定义软启动顾名思义，就是不直接启动，而是慢慢的启动。

电机在启动过程中的启动电流，可根据需要调整大小的启动电流。

电机在启动过程中都不存在冲击转矩，而是平滑的启动运行。

而软启动器是集电机软启动、软停车、轻载节能和多种保护功能的电机控制装置，国外称为Soft Starter。

二、三相异步电动机的启动方法三相异步电动机的起动方法主要有直接起动、传统降压启动和软启动三种启动方法。

下面就分别做详细介绍。

直接起动直接起动，也叫全压起动。

起动时通过一些直接起动设备，将全部电源电压直接加到异步电机的定子绕组，使电机在额定电压下起动。

一般情况下，直接起动时起动电流为额定电流的3~8倍，起动转矩为额定转矩的1~2倍。

过大的起动电流会造成电动机的发热，缩短电动机的使用寿命。

传统降压启动降压起动时在起动时先降低定子绕组上的电压，待起动后，再把电压恢复到额定值。

降压起动虽然可以减小起动电流，但是同时起动转矩也会减小。

降压起动的具体方法很多，这里介绍以下三种降压起动方法：（1）定子串接电阻或电抗起动定子绕组串电阻或电抗相当于降低定子绕组的外加电压。

由于三相异步电机的等效电路可知：起动电流正比于定子绕组电压，因而定子绕组串电阻或电抗可以达到减小起动电流的目的。

三相异步电动机的软启动方式摘要: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。

绪论1、我国电动机保护器的发展历史及现状简介我国的电动机保护装置大约经历了全面仿苏、自行设计、更新换代、智能化发展等几个阶段。

值得一提的是由于近年来微处理器技术的发展，给电动机保护器向智能化、多功能化方向发展提供了硬件平台，使得电机保护进入了一个飞速发展的阶段。

热继电器在建国初期，我们引进了苏联的JR系列热继电器，从而开始了其在中国电机保护行业中长达半个世纪的生涯。

热继电器在电子业尚不发达的时代曾是电机过载保护的首选产品，它是利用双金属片热效应原理。

但由于热继电器存在致命的缺陷，包括整定粗糙、受环境影响大、重复性差、误差大及功能单一等，已无法满足越来越高的要求，直到1996年国家八部委联合发文强制将其淘汰。

模拟电子式电动机保护器（电机保护器）在上个世纪七八十年代，随着半导体模拟器件的兴起及普及，涌现出了一批性能比较可靠、功能多样化的电子式电动机保护器（电机保护器），为电机的可靠运行提供了较可靠的保障，但由于其存在整定精度不高、采样精度不高并且无法实现具有多种保护功能于一体的全保护，而随着社会的发展，对于保护器的要求也越来越高，纯粹模拟线路的电动机保护器（电机保护器）正逐渐被其它一些更先进的技术产品所代替。

数字电子式电动机保护器（电机保护器）这类电动机保护器（电机保护器）主要以单片机作为控制器，可实现电机的智能化综合保护，有的还具有远程通讯功能，可在PC机上实现对多达256台联网的电机实现在线综合监视与控制，在采样和整定精度方面有质的飞跃，可对采样信号进行软件非线性校正，并可实现真有效值计算，从而极大地降低了被测信号波形畸变的影响，真正实现了高精度采样，在整定方面采用数字设定，通过键盘由用户自行现场设定，不存在误差，还可为过载保护设置多条更科学的反时限曲线。

因为采用了单片机就使得在相同硬件条件下集多种功能与一体的综合保护器的出现成为可能。

随着微电子技术的发展，电动机保护器（电机保护器）正朝着智能化，综合化，高精度，高可靠方向发展。

摘要电机的起动电流近似的与定子的电压成正比，因此要采用降低定子电压的办法来限制起动电流，即为降压起动。

对于因直接起动冲击电流过大而无法承受的场合，通常采用降压起动，此时，起动转矩下降，起动电流也下降，所以只适合必须减小起动电流，又对起动转矩要求不高的场合。

常见降压起动方法：定子串电阻降压起动、Y/Δ起动控制线路、延边三角起动、软启动及自耦变压器降压起动。

关键词：三相异步电动机降压启动启动方法目录摘要---------------------------------------------------------------------- I 目录--------------------------------------------------------------------- II 第1章绪论-------------------------------------------------------------- 2第2章三相异步电动机的基本结构及工作原理-------------------------------- 21 定子部分----------------------------------------------------------- 32 转子部分----------------------------------------------------------- 33. 气隙δ------------------------------------------------------------- 54、三相异步电动机的铭牌数据--------------------------------------------55、三相异步电动机的工作原理--------------------------------------------5 第3章异步电动机的优缺点------------------------------------------------ 73.1 三相异步电动机的优点--------------------------------------------- 73.2 异步电动机存在的缺点--------------------------------------------- 7第4章三相异步电动机起动方式-------------------------------------------- 81、直接启动----------------------------------------------------------- 92、三相异步电动机的Y—Δ起动控制-------------------------------------103自耦变压器降压启动--------------------------------------------------11 4、绕线式异步电动机转子串接电阻起动-----------------------------------12 第5章三相异步电动机常见故障问题及处理-----------------------------------16第6章心得体会-----------------------------------------------------------17 结论--------------------------------------------------------------------- 17参考文献----------------------------------------------------------------- 19第1章绪论三相异步电动机转子的转速低于旋转磁场的转速，转子绕组因与磁场间存在着相对运动而产生感生电动势和电流，并与磁场相互作用产生电磁转矩，实现能量变换。