第一章(交流电机的软启动技术)
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软启动的工作原理软启动是一种电机启动的方式,它通过逐渐增加电机的电压和频率,使电机缓慢启动,从而减少启动时的冲击和电流峰值,保护电机和相关设备。
软启动器通常由控制器、功率电子器件和传感器等部件组成,其工作原理如下。
一、控制器控制电压和频率的逐渐增加1.1 控制器通过内置的程序算法,根据设定的启动时间和启动曲线,逐步增加电机的电压和频率。
1.2 控制器监测电机的运行状态,根据实时反馈信号,调整电压和频率的增加速度,保证电机平稳启动。
1.3 控制器还可以实现对电机的保护功能,如过载保护、短路保护等,确保电机在启动过程中不会受到损坏。
二、功率电子器件实现电压和频率的调节2.1 软启动器中的功率电子器件通常采用可控硅等器件,通过控制器对其进行触发,实现电压和频率的调节。
2.2 可控硅器件可以在短时间内实现电压的快速切换,从而实现电机的平稳启动。
2.3 功率电子器件还可以实现对电机的动态调速功能,提高电机的运行效率和稳定性。
三、传感器实现电机状态的监测3.1 传感器通常安装在电机上,用于监测电机的转速、温度、电流等参数。
3.2 传感器将监测到的数据传输给控制器,控制器根据这些数据调整电压和频率的增加速度。
3.3 传感器还可以实现对电机的实时监测和故障诊断,及时发现问题并采取措施。
四、软启动器的优点4.1 软启动器可以减少电机启动时的冲击和电流峰值,延长电机和相关设备的使用寿命。
4.2 软启动器可以提高电机的启动效率和稳定性,减少能源消耗和运行成本。
4.3 软启动器还可以实现对电机的智能控制,提高生产效率和产品质量。
五、软启动器的应用领域5.1 软启动器广泛应用于各种类型的电机启动,如交流电机、直流电机等。
5.2 软启动器适用于需要频繁启停和变频调速的场合,如风机、水泵等设备。
5.3 软启动器还可以与PLC等自动化控制系统配合使用,实现对电机的远程监控和控制。
总之,软启动器通过控制器、功率电子器件和传感器等部件的协同作用,实现了对电机启动过程的精确控制和保护,具有启动平稳、效率高、智能化等优点,广泛应用于各种工业领域。
电动机软启动器实用技术引言电动机是工业生产中常用的驱动装置,它们能够将电能转换为机械能,并广泛应用于各个行业中的风机、泵、压缩机等设备中。
然而,电动机在启动过程中会引起较大的电流冲击,对电网和设备本身造成很大的负荷。
为了解决这一问题,电动机软启动器应运而生。
本文将介绍电动机软启动器的基本原理、工作模式以及其在实际应用中的优势和注意事项。
电动机软启动器的基本原理电动机软启动器是一种能够控制电动机启动过程的装置,通过控制电流的变化,实现了电动机从静止状态到正常工作状态的平稳过渡。
其基本原理是通过降低启动过程中的电流冲击,并控制电压和频率的变化来达到软启动的效果。
电动机软启动器的工作模式电动机软启动器的工作模式主要包括以下几个阶段:1.预充电:在启动之前,通过对电动机施加较低电压和频率的预充电,使电动机逐渐进入工作状态。
2.加速:在预充电完成后,逐步增加电压和频率,使电动机从静止加速到正常工作速度。
3.运行:一旦电动机达到正常工作速度,电流和功率会逐步稳定下来,进入正常运行状态。
4.停止:在需要停止电动机时,软启动器会逐步降低电流和功率,实现平稳停止。
电动机软启动器的优势相比于传统的直接启动方式,电动机软启动器具有以下几个优势:1.降低启动冲击:软启动器能够有效降低电动机启动时产生的电流冲击,减小对电网和设备的负荷,延长设备的使用寿命。
2.提高系统可靠性:软启动器能够控制启动过程中的电流和功率,避免电动机在启动时造成电网的不稳定和电压的波动,提高系统的可靠性。
3.节能环保:软启动器通过逐步增加电压和频率来实现电动机的启动,避免大电流启动带来的功率损耗,降低能源消耗,达到节能环保的效果。
4.控制灵活性:软启动器可以根据实际需求对电动机的启动过程进行精确控制,满足不同工艺要求和设备的需要。
注意事项在使用电动机软启动器时,需要注意以下几点:1.启动时间:软启动器需要一定的启动时间才能将电动机从静止状态加速到正常运行速度,因此在进行操作时需要合理安排时间。
电机软启动器1. 简介电机软启动器是一种用于控制电机启动过程的装置。
传统的电机启动方式通常直接施加额定电压,这样电机会突然达到额定转速,可能引起电流冲击和机械冲击,增加电机和设备的损坏风险。
而电机软启动器可以逐渐提供电压和转矩,使电机实现平稳启动,减少冲击和机械应力,提高设备的可靠性和寿命。
2. 工作原理电机软启动器通过控制电压和电流的斜变过程来实现平稳启动。
一般来说,软启动器包括两个主要部分:电源电压控制器和继电器。
•电源电压控制器:电源电压控制器通常由一组电阻、电容和开关组成,可以实现平滑地改变电源电压。
在启动过程中,电压控制器可以逐渐增加电压输出,使电机实现缓慢加速。
它通常与继电器一起使用,可以通过自动或手动控制来控制电机的启动。
•继电器:继电器是电机软启动器的关键组件,它用于在合适的时机将电压通过电源电压控制器发送给电机。
继电器通常包括触发器、控制逻辑和输出开关。
触发器可以根据启动信号来触发继电器的工作,控制逻辑可以根据电机的实际转速和负载情况来调整输出电压,输出开关负责将电压传递给电机。
3. 优点使用电机软启动器可以带来以下几个优点:•减少电流冲击:传统的电机启动方式会导致电机瞬间吸收较大电流,可能引起电网压降和设备故障。
而软启动器可以通过逐渐提供电压来避免电流冲击,减轻电源和设备的负荷。
•减小机械冲击:电机软启动器的逐渐加速过程可以减小机械部件的应力,降低故障率和维修成本。
•提高设备可靠性:电机软启动器可以减少电机和设备在启动过程中的应力,延长设备的使用寿命。
•节省能源消耗:传统的直接启动方式在启动过程中会消耗较多的能源,而电机软启动器可以通过控制启动过程来减少能源消耗。
4. 应用领域电机软启动器广泛应用于各种需要启动和停止频繁的电机系统,特别是那些对电流冲击和机械冲击敏感的设备。
以下是一些常见的应用领域:•空调系统:电机软启动器可用于空调系统的压缩机启动,避免机械冲击和排除故障。
•泵站系统:电机软启动器可用于泵站系统的泵启动,减少水管爆裂和设备损坏的风险。
电机软启动方案软启动是电机启动过程中逐渐增加电源电压和从静止状态到正常运行速度的过程,以减少电机启动时的冲击和电流过大的问题。
本文将介绍电机软启动的原理、应用场景以及常用的软启动方案。
一、软启动原理电机软启动的原理是通过控制启动过程中电源电压的增加来实现。
传统的直接启动方法会使电机一下子接通全电压,这样电机就会突然承受很大的电流冲击,容易导致电源系统过负荷、电机损坏、设备寿命缩短等问题。
而软启动方法则会逐渐增加电源电压,使电机在启动过程中平稳运行,从而避免了上述问题的发生。
二、软启动的应用场景软启动广泛应用于对电源电流要求较高、起动电流较大的场景,特别是对于大功率电机、重载机械设备等,软启动方案更是不可或缺的。
以下是几个常见的应用场景:1. 水泵系统:水泵启动时需要克服水管内的压力,如果直接启动,会导致电机启动电流过大,软启动可以在起动过程中逐渐增加电压,避免过大的电流冲击。
2. 压缩机系统:压缩机启动时需要克服系统内的压力,软启动可以减少电源电流的冲击,保护电机和设备。
3. 风机系统:风机启动时电机负载大,软启动可以逐渐增加电压,减少起动过程中的能量消耗。
4. 制动器系统:制动器启动时需要耗费大量电流,软启动可以保护电机和制动器。
5. 其他重载机械设备:如输送机、挖掘机、破碎机等,在启动时都可以采用软启动方案,以减少电动机启动时的冲击和对电网的影响。
三、常用的软启动方案1. 电压软启动:通过控制电源电压的大小和变化率来实现软启动。
它是最常见、最简单的软启动方式,能够有效减小电动机的启动电流。
2. 电流限制软启动:通过控制启动过程中的电流来实现软启动。
该方案通过不断调节电源电压和电动机的电路参数,保持电流在允许范围内,从而实现平稳启动。
3. 频率变化软启动:通过改变电源频率来控制电机的启动过程。
这种方案适用于交流电机,通过改变频率来实现电机的无级调速和平稳启动。
4. 线性加速软启动:通过逐渐增加电源电压和频率的方式来实现软启动,使电机在起动过程中平稳加速。
软启动器原理、电机软起动器工作原理软启动器(软起动器)工作原理软启动器(软起动器)一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为Soft Starter。
软启动器采用三相反并联晶闸管作为调压器,将其接入电源和电动机定子之间。
这种电路如三相全控桥式整流电路,主电路图见图1。
使用软启动器启动电动机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机逐渐加速,直到晶闸管全导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免启动过流跳闸。
待电机达到额定转数时,启动过程结束,软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软启动器的使用寿命,提高其工作效率,又使电网避免了谐波污染。
软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转数逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。
1.什么是?它与有什么区别?软起动器是一种集、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖,国外称为Soft Starter。
它的主要构成是串接于电源与被控电机之间的三相反并联闸管及其电子控制电路。
运用不同的方法,控制三相反并联闸管的导通角,使被控电机的输入电压按不同的要求而变化,就可实现不同的功能。
软起动器和变频器是两种完全不同用途的产品。
变频器是用于需要调速的地方,其输出不但改变电压而且同时改变频率;软起动器实际上是个调压器,用于电机起动时,输出只改变电压并没有改变频率。
变频器具备所有功能,但它的价格比软起动器贵得多,结构也复杂得多。
2.什么是?有哪几种起动方式?运用串接于电源与被控电机之间的软起动器,控制其内部晶闸管的导通角,使电机输入电压从零以预设函数关系逐渐上升,直至起动结束,赋予电机全电压,即为软起动,在软起动过程中,电机起动转矩逐渐增加,转速也逐渐增加。
软起动一般有下面几种起动方式。
(1)斜坡升压软起动。
这种起动方式最简单,不具备电流闭环控制,仅调整晶闸管导通角,使之与时间成一定函数关系增加。
软起动的介绍及应用张红启【摘要】从软起动的定义着手,指出了电机直接起动的要求及危害,介绍了软起动的工作原理、控制方式及技术特点,结合软起动的应用条件,通过计算验证了起动过程电压下降满足设计规范的要求,阐述了软起动的调试及同步电机软起的起动过程。
总结列出了常见故障现象及处理方法,最后从运行的角度分析了应用效果及注意事项。
%From the definition of soft starting, requirements and harm of direct starting motor were pointed out; the working principle, control mode and technical characteristics of soft starting were introduced; combined with the application condition of soft start, calculating result proved that the starting voltage drop could meet the design requirements;the debugging process of soft start was introduced as well as the soft starting process of the synchronous motor. Common faults and treatment methods were listed, finally application effect was analyzed and the matters needing attention were put forward.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2014(000)006【总页数】4页(P969-972)【关键词】软起动;软停车;斜坡电压起动;恒流起动;恒压起动;同步电机;电压损失【作者】张红启【作者单位】中国石油抚顺石化公司石油二厂,辽宁抚顺 113008【正文语种】中文【中图分类】TM301软起动装置是一种集电机软起动、软停车、轻载节能和多种保护功能于一体的新颖电机控制装置,国外称为Soft Starter,在使用时将其接入电源和电机电枢之间。
交流笼式电动机软起动技术及应用手册TECHSCAPE天津天传电子有限公司交流笼型电动机软起动技术及应用手册前言天津天传电子有限公司是全国生产交流电动机软起动器的著名企业。
该产品于一九九六年通过国家机械工业部鉴定,鉴定专家认为:“该产品达到了国外同类产品的先进水平。
经查新,在国内处领先地位,填补了大功率(315Kw)软起动器空白。
”天传电子公司的JR1系列软起动器产品已经在石油、天然气、化工、建材、农业排灌、市政、矿山、造纸、钢铁、有色冶炼、环保、建筑电器等领域应用,获用户认可。
并在全国六大区的十余个地区建有市场销售与技术服务办事机构,还与许多电机、配电、主机企业建立了合作生产软起动柜的协作关系。
为更好的做好为用户、各代理机构的技术支持、服务和交流,特组织国家有关专家编写一本“交流笼型电动机软起动技术及应用手册”,重点介绍软起动技术基础及其工程应用,以及软起动柜的设计。
供在了解天传电子公司产品、应用天传电子公司产品中参考。
如有不妥,请指正。
天津天传电子有限公司2004年3月目录第一章交流笼型电动机软起动控制技术基础1.1 交流笼型电动机的机械特性1.1.1 交流电动机的机械特性1.1.2 电动机和生产机械的复合特性1.2 交流笼型电动机的各种起动方式1.2.1 交流笼型电动机全压起动1.2.2 交流笼型电动机星—角起动1.2.3 交流笼型电动机自耦减压起动1.2.4 交流笼型电动机软起动1.2.5 交流笼型电动机各种起动方式比较1.3 交流笼型电动软起动的特点1.3.1 交流笼型电动机软起动的各种控制方式1.3.2 交流笼型电动机软起动及节能运行1.3.3 交流笼型电动机软起动变转矩控制问题第二章交流笼型电动机软起动应用技术基础2.1 按负载转矩与转速的关系M=f(n) 特性确定控制方式2.1.1 Mαn22.1.2 Mαn2.1.3 Mα1/n2.1.4 M=常量2.2 按不同的工业设备工艺要求确定控制方式2.2.1 泵控制及缓停车2.2.2 风机控制及带载起动2.2.3 磨木机、挤胶机和大静摩擦转矩2.2.4 自动生产线2.2.5 液体灌装2.2.6 空气压缩机及间隙负载2.2.7 各类机床2.2.8 小电网下电动机软起动2.2.9 印染机械第三章交流笼型电动机软起动设备的工程应用3.1 交流电动机软起动参数计算基础3.1.1 交流电动机转矩—速度平衡方程3.1.2 加速、减速时间的确定3.1.3 惯性转矩GD23.2 采用软起动时基本参数工程整定3.2.1 斜坡电压起始值3.2.2 斜坡时间T R3.2.3 起动电流限制值3.2.4 脉冲持续时间T L3.3 各类负载选用软起动工程参数整定推荐表3.3.1 负载类型3.3.2 负载转矩基本数据3.3.3 起始电压、起始电流、起始时间的推荐3.3.4 负载工艺特点及控制要点第四章交流笼型电动机软起动电路方案4.1 交流笼型电动机软起动单电机主电路方案4.1.1 接触器—熔断器方案4.1.2 断路器—接触器电路4.1.3 通过软起动器实现对电动机的制动4.1.4 带旁路接触器电路4.1.5 带旁路接触器两个旋转方向运行电路4.1.6 软起动线路中保护、协调与配合4.2 交流软起动多电机主电路方案4.2.1 多个电机按序起动4.2.2 多台电机的并联起动4.2.3 变极电机软起动4.2.4 电动机软起动与变频调速装置并接工作4.2.5 带有—无功补偿电机的软起动第五章交流笼型电动机软起动柜设计5.1 软起动柜设计依据的标准要求5.2 结构设计5.2.1 结构设计共性要求5.2.2 户外柜型设计5.3 软起动柜的空气调节和热设计5.3.1 柜壳表面散热工程设计5.3.2 设计举例5.4 软起动柜的电磁兼容(EMC)设计5.4.1 关于EMC的要求5.4.2 依照EMC导则进行传动系统设计5.5 软起动柜母线及电缆选用第一章 交流笼型电动机软起动控制技术基础1.1 交流笼型电动机的机械特性 1.1.1 交流电动机的机械特性在使用或讨论交流笼型电动机拖动生产机械起动、运行等工作情况时,首先要查明电动机的机械性质和生产机械的特性相适应的情况。
然而电动机起动、制动、停止的过程中的工作情况和电动机转矩变化的特性及机械的阻转矩有关,也和转速有关。
因此,为能正确设计选用电气传动产品并得到经济、可靠运行,就有必要知道这些特性。
交流电动机的机械特性:交流电动机的转速和转矩的关系n=f (M ) 作电动机的机械特性,如图1-1所示。
其中: 图1-1 交流电机机械特性M K — 电动机临界(最大)转矩 M A — 电动机堵转转矩 n O — 电动机同步转速 S K — 电动机临界转差率 S — 电动机转差率A K S下面我们给出对应图1-1电动机机械特性的电动机等值电路和它们的几种数学表达式。
这些表达式与相应的机械特性将是我们本手册讨论的电动机起动、运行、制动、停止的技术基础。
图中 U — 定子相电压; I 1 — 定子相电流;I 2 —转子电流折算值; I O — 空载电流;E O — 同步转速时电动机电势;X 1,X 2 —一次二次电抗折算值; r 1,r 2 — 一次二次电阻折算值。
这时有下列用电路基本参数表达的电动机转矩M :3U 2 r2 (1-1) U(1-2)由图1-1可看出电动机特性大致可分成两段,一段为S=1到S= S K 这是一类似双曲线段,' ' ' M=’ W C [(r 1+C )2+(x 1+Cx 2 ) r 2 ’ S’ I 2= ’ √(r 1+C )2+(x 1+Cx 2 )2 r 2 ' S ’ CX 1CR 1C 2 X 2' SC 2r 2 ,图1-2 电动机等值电路这段是特征曲线的非工作部分,实际上是电动机的起动状态段和制动状态段,是一不稳定工作段。
另一段是S <S K 到S=O 的那一段,它是电动机的工作部分,通常根据负载确定的某一工作点正是在这段线段中,只要系统不出现问题,则本段是电动机稳定工作段。
此处还应说明的是图1-1的曲线是在电机定子直接至电网条件下给出的一条唯一特性,也称电机的固有特性。
当然,当改变定子电压(一般设比定子额定电压小)时,其特性曲线将改变,如图1-3所示。
这一曲线称之为电动机定子电压变化后的机械特性曲线。
图1-3 交流电机调压机械特性显然,调整电机电压后的机械特性其硬度远较固有特性小,这是端电压平方与转矩成正比的缘故。
第三个要讨论的问题是电动机起动电流。
在图1-4中绘出电动机的电流与转速关系曲图1-4 电动机的n=f(I)特性线n=f (I ),为说明问题,同时将电机固有特性绘于同一图中。
U H - 电机定子额电压 U 1,U 2 - 调压后的定子电压n 0MH HMH AKn由图看出电动机起动转矩小,大约为电机额定转矩的1~2.0倍。
还可看出电动机的起动电流较高是额定电流的5~7倍。
两者的不协调,表明起动时电动机功率因数很低。
这是因为起动时电能的消耗集中在建立电机原磁场方面。
1.1.2电动机和生产机械的复合特性如1.1.1节开始说明的那样,电动机拖动生产机械运行的优劣,要查明电动机的机械性质和生产机械的特性相适应的情况。
为此,有必要将电动机特性和生产机械特性绘于一个座标平面内。
这种表达方式即称之为电动机和生产机械的复合特性。
图1-5绘出典型交流电动机与负载转矩—速度关系。
图中,M L — 负载转矩 M LO — t=0时的负载转矩 M B — 电机加速转矩M A — 电机固有特性的起动转矩(堵转转矩) M N — 电机额定转矩 由图1-5看出:a 、电动机与负载的合理匹配,需要M A >M N 时电动机方能获得足够的起动转矩,使生产机械投入运行。
M M 图1-5 典型交流电动机与负载转矩-速度关系b 、负载曲线与电机固有特性的交汇点“N ”是传动系统的稳定工作点。
从曲线M A 点到M N 即是电动机由静止不动到稳定工作的起动过程。
(如曲线旁的箭头所示)c 、在起动过程中的任何点的M B =M —M L ,即为这一时刻的电机提供给负载的加速转矩,负载在电机的作用下逐步加速并达到稳定工作。
1.2 交流笼型电动机的各种起动方式 1.2.1交流笼型电动机全压起动将电动机的定子直接入电网,电机定子可获得电网的全电压,称之电动机的全压起动,全压起动的特点: a 、高起动电流; b 、高起动转矩; c 、最短起动时间; d 、只能直接起停电动机; e 、起动装置价格便宜;图1-6列出分别在轻载、重载、平方转矩负载条件下,转矩与速度的关系和电流与速度关系。
图1-6 直接起动转矩、电流N/N HI/I HM/M H21.2.2 交流笼型电动机星—角起动此时交流电动机的定子相绕组是分别被引出到电机接线板上(共六个接线端子),电机的工作状态取决于定子相绕组的接法,即是说相绕组的工作电压是线电压还是相电压,即所谓的三角或星接法。
利用电机当工作在相电压下,其转矩降低同时,电机电流下降较多的特点,将电机定子通过星—角转换面先接成星形,然后再接到电源的起动方式,称之电机星—角起动,其特点是:a 、低起动电流(不能调节);b 、低起动转矩;c 、长起动时间;d 、只能直接停止电机运行;e 、星—角切换产生电流和转矩的尖脉冲冲击;图1-7列出分别在轻载、重载、平方负载转矩条件下,转矩与速度关系和电流与速度关系。
1.2.3交流笼型电动机自藕减压起动将电动机的定子通过可有级调整电压的自藕变压器接至电网的降压起动方式称之为电动机自藕减压起动。
自藕减压起动的特点是:N/N HI/I HN/N HI/I H图1-7a 、需加一台有抽头可调起动电压和电流的自藕变压器;b 、起动时间长;c 、在电压转换瞬间有尖峰电流和尖峰转矩;d 、只能直接停止电机运行;图1-8列出分别在轻载、重载、平方转矩负载条件下,转矩与速度关系和电流与速度关系。
图1-8 自藕减压起动转矩、电流1.2.4交流笼型电动机软起动对电动机定子施以标准电压(电流)—时间特性,由某一基值电压上升至额定电压,同时电动机在控制(或限制)其力矩及冲击条件下,由另速静止平滑加速至额定转速或从额定转速缓慢停止的过程。
而通常将实现上述功能的电力电子装置称之为软起动器,而将软起动器及其为运行而配置的其他多个低压电器、测量、传感、调节或多台电机控制、起动的协调(如PLC )部分等装于一个有防护的外壳中,则称之为电动机软起动装置(柜)。
电动机软起动有如下特点: a 、可调起动电流; b 、可调起动转矩;I/IHH I/Ic 、可适当调节起动时间;d 、可实现软停车;e 、对机械设备和管道的磨损最小;f 、可实现一台软起动设备逐步(同时)起动若干台电动机;图1-9列出软起动时的转矩与速度关系和电流与速度关系。