交流电机软启动的技术原理与仿真
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电机软启动器工作原理
电机软启动器是一种用于电机启动的电气设备,其工作原理如下:
1. 初始状态:软启动器断开了电源电路与电机电路的连接,电机处于停止状态。
2. 启动阶段:当用户需要启动电机时,软启动器接通电源电路,并通过控制电路给电机提供逐渐递增的电压或电流。
这种逐渐递增的启动方式可以有效地减小电机在启动过程中的起动电流冲击,避免电网负荷波动。
3. 加速阶段:软启动器根据设定的加速时间,逐步提高输出电压或电流,使电机逐渐达到额定转速。
在这个过程中,软启动器会根据电机负载情况进行动态调整,以保证启动的平稳性。
4. 运行状态:一旦电机达到额定转速,软启动器将维持额定电压或电流的输出,以保持电机正常运转。
同时,软启动器还会检测电机运行状态,如过载、短路、缺相等异常情况,并根据设定的保护参数进行相应处理,以确保电机和系统的安全运行。
总之,电机软启动器通过逐步提供电压或电流,控制电机的启动过程,减小冲击和损坏的风险,并提供对电机运行状态的监测和保护功能。
这种启动方式适用于需要平稳启动和对电网负荷波动要求较高的场合,如大型电机启动、电网容量较小等。
交流异步电动机固态软启动器技术及仿真研究随着现代化工业的发展,异步电动机的应用越来越广泛。
在工业界中,异步电动机一直是主流电动机种类。
它结构简单、可靠性高、成本低,因此在工业设备控制中受到广泛应用。
尽管异步电动机在许多应用领域使用广泛,但它们面临的最大挑战之一是启动时的大电流问题。
为了解决这个问题,今天我们将讨论交流异步电动机固态软启动器技术及仿真研究。
固态软启动器是一种最大限度降低异步电动机启动时电流冲击的控制装置。
与传统的直接启动相比,固态软启动器可以实现电流的平稳变化,从而提高设备的可靠性,延长设备的使用寿命。
与此同时,软启动器还可以降低设备的能源消耗,并减少对电网的影响。
因此,研究交流异步电动机固态软启动器技术已经成为当前电动机控制的热点问题。
交流异步电动机固态软启动器技术主要包括两个模块:前端整流模块和后端逆变模块。
前端整流模块是将交流电源转换为直流电源的过程,后端逆变模块可以根据需要将直流电压转换为交流电压。
在软启动过程中,前端整流模块可以根据需要调整输出电压和输出电流,以平稳的方式将异步电动机加速到工作速度。
为了验证交流异步电动机固态软启动器技术的可行性和有效性,本文采用Matlab仿真平台进行了实验。
仿真结果表明,软启动器可以平稳、低电流地启动电机,从而避免了传统的直接启动带来的电流冲击。
此外,仿真结果还表明,软启动器能够满足工业生产的实际需求,是一种可行的电动机控制方案。
总之,交流异步电动机固态软启动器技术及仿真研究是当前电动机控制的热点问题之一。
通过对软启动器的设计和仿真分析,可以实现电机的平稳启动,保护设备安全,延长设备寿命,降低能源消耗,从而在工业自动化控制、能源管理等方面发挥重要作用。
除了软启动功能,交流异步电动机固态软启动器技术还具有很多优点。
例如,它们不仅可以大大降低起动时的电流冲击,而且可以在电机运行中保证高效率、低噪声和平滑的运行。
此外,软启动器还减轻了电网的压力,保护了电源和设备。
实验2 交流电动机减压软启动系统仿真
一、实验目的
加深对异步电机工作原理的理解,了解交流系统软启动的原理。
学会使用仿真软件MATLAB中的SIMULINK模块,搭建交流调速系统的全压起动仿真,以及减压软起动系统仿真。
通过比较软启动的起动电流波形,输出转速等相关波形,从而本质上理解该方法。
二、实验系统组成及工作原理
交流电动机减压软启动系统仿真
三、实验所需软、硬件设备及仪器
(1)计算机(装有windows XP以上操作系统);
(2)MATLAB 6.1版本以上软件;
四、实验内容
交流电动机减压软启动系统仿真,三相交流电输入的电压幅值为220V,频率为60Hz。
观察异步电机的电枢电流的波形,转速的波形,以及相电压波形的变化,从而分析软启动的优缺点。
(1)单相交流调压电路仿真
(2)交流电机全压起动
(3)交流电机软启动
五、步骤及方法
六、课后思考与总结
(1)撰写仿真实验报告;
(2)交流系统软启动的目的以及原理。
电动机软启动的原理详解 电动机在启动时需要的电流大概是额定电流的6倍左右。
在这样的电流下,电动机会受到比正常工作时更大的冲击,这样的冲击会增加电机的损耗,减少电机的寿命,甚至当电流过大时会对机器内部的其他零件造成破坏。
电机软启动的研究主要是控制三相交流异步电机的启动,通过对三相交流异步电机的使用来实现电机的软启动,对电机的启动和停止提供保护。
这样的技术被广泛的应用在工业领域中,工业上用这种技术来取代传统的Y/△启动,取得了不错的效果。
电动机软启动的原理如下: 1、当点击启动时,晶闸管内部的电压逐渐升高,这时的电机会在电压的作用下缓慢的加速运行; 2、当运行的速度达到所需速度时,晶闸管会实现全导通,在这时,点击的电压与额定电压相同,这样既能够实现电机的软启动,又符合机器的机械性能,这样的启动让整个过程能够平稳运行。
1、在这样的情况下,电机在晶闸管的保护下正常运行,让电机受到更小的冲击和损耗,这样就能够显着提高电机的使用寿命,让电机保持良好的工作状态。
三相反并联晶闸管(SCR)能够调节软启动器的电压,是软启动器的调压器,当三相反并联晶闸管接入电路之后,其在电源和电机定子之间起到了一个连接的作用。
晶闸管交流调压软启动主要是通过改变晶闸管的连接方式,将传统的连接方式变成连接到三项绕组上,这样就实现了用并联的方式给晶闸管供电。
晶闸管软启动器具有很强的可调节性,因此用户们可以根据自己不同的需要对电机进行适当的调整,通过相应的改变让电机的启动方式更适合自身的需要。
软启动不仅能够大幅度减轻传动系统本身所受到的启动冲击,延长关键零部件的使用寿命,同时还能大大缩短电动机启动电流的冲击时间,减小对电动机的热冲击负荷及对电网的影响,从而节约电能并延长电动机的工作寿命。
通过使用软启动技术,在电动机的选型上将可以选用容量较小的电动机,因而也能够减少不必要的设备投资。
星三角启动是依靠改变电机绕组的接线,从而改变电机启动时的电压,启动时的电压被降低,使启动电流变小,启动时对母线的冲击减小,达到电机启动时母线电压的压降在允许的范围内(要求母线压降不超过额定电压的10%),耦减压启动也是可以使电机启动时的电流减小,是通过自耦变压器电压抽头的改变而使电机启动时得到的电压降低,从而电流减小,减小对母线的冲击。
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。
交流电动机减压软起动系统仿真1 设计要求与方案电机参数为:额定电压U =380V 、频率50f Hz =、定子电阻s R =0.435Ω、额定功率P =2.2KW 、定子自感s L =0.002mH 、转子电阻r R =0.816Ω、额定转速n =1420rpm 、转子自感l r L =0.002mH 、级对数p n =2、互感m L =0.069mH 、转动惯量J =0.19kg ·m2。
要求完成的主要任务:(1)设计软起动器原理图;(2)建立软起动器仿真模型;(3)仿真得出软起动与全压起动输入电压有效值、电动机电流瞬时值、转速变化曲线。
2 原理和参数2.1 设计原理在有限供电系统中较大容量的交流电动机起动时,由于起动电流过大,会引起电网电压下降,而影响其他用电设备的正常工作,所以一般较大容量的交流电动机都采用减压起动方式,以减小起动电流。
传统的减压起动方法有星-三角起动和自耦变压器起动等。
现在应用晶闸管交流调压器原理的软起动器已经大量面市,晶闸管软起动器可以通过电压的调节,限制起动电流,并且使电动机有较大的起动转矩,在起动结束后在经过接触器切除软起动器,让电动机直接连接三相电源完成起动过程。
晶闸管软起动的原理图如图1所示。
软起动电路由三相晶闸管调压电路和软起动控制器(给定积分器)、触发器等组成,起动时通过控制器使晶闸管控制角从大到小变化,而电动机电压从小到大逐次上升。
其仿真电路图如图2所示。
通过仿真可以研究软起动器的控制曲线,电流限制效果和电动机转矩的情况。
图1 晶闸管软起动的原理图图2 晶闸管软起动的仿真图2.2 双向晶闸管模块VT双向晶闸管模块VT如图3所示,参数默认。
图3 双向晶闸管模块VT起动信号给定积分器信号匹配触发器晶闸管三相调压器M3~2.3 触发器模块pusle触发器模块pulse如图4所示。
图4 触发器模块pulseRelay 、Relay1如图4左边部分所示,Rate Limiter、Rate Limiter1参数如图4右边部分所示,Relay2、Relay3参数默认。
软启动器原理电机软起动器工作原理软启动器是一种用于控制交流电动机启动的装置,可以通过减小起动电流和减少启动过程中的冲击,保护电动机和电网设备。
软启动器的主要原理是通过控制电压、频率和电流来实现电动机的缓慢启动。
软启动器的工作原理:软启动器主要由电源电路、控制电路和电动机电路三部分组成。
1.电源电路:电网输入交流电源经过整流电路变成直流电源,在输入电源的电路里设置限流电路和电容器,以充分预充电容器的功效。
并通过脉冲控制器来触发触发极检测功能产生触发脉冲信号。
2.控制电路:软启动器的主要控制电路包括触发脉冲发生电路、延时电路、电流检测电路、速度反馈电路等。
当电启动器接收到控制信号后,触发脉冲发生电路会生成相应的脉冲信号,通过控制电路中的延时电路进行延时处理,确保在前期的启动过程中,电动机的电流和电压都能达到预定值。
电流检测电路可对电动机的电流进行监测,一旦电流过大,会通过逻辑控制实现停机保护。
速度反馈电路主要用于检测电动机的运行情况,可以实现对电动机的速度进行监测和控制。
3.电动机电路:软启动器通过调节输出电压和频率来实现对电动机的缓慢启动。
在起动阶段,软启动器会通过功率放大器来控制输出电压的上升速度,从而减小电动机的起动电流。
在启动结束后,软启动器会逐渐恢复到额定电压和频率,使电动机能够正常运行。
软启动器工作原理的主要优点是:可以减小启动电流和启动过程中的冲击,保护电动机和电网设备,延长电动机的使用寿命;能够实现对电动机的缓慢启动,减少启动过程中的机械冲击;具备较高的可靠性和稳定性,能够根据实际需要进行精确控制。
软启动器在工业和民用电气系统中广泛应用,特别是在需要控制大功率电动机启动的场合,可以起到很好的调节和保护作用。
随着科技的进步和需求的增加,软起动器的工作原理也在不断发展和改进,为电气系统的运行提供了更为可靠和安全的保障。
软启动器工作原理及电路图电机软启动器是一种用于控制交流电机启动过程中电流的起动装置,其工作原理主要包括起动过程中的电阻限流、减压启动和去除电阻的短时延时停止。
下面将详细介绍软启动器的工作原理,并给出相应的电路图。
电机软启动器主要由电源电路、控制电路和功率电路组成。
电源电路用于提供启动器所需的电源,控制电路用于控制功率电路的开关和驱动电机,功率电路用于连接电机并控制其起动。
工作原理:1.起动过程中的电阻限流:在启动电机的初期,为了避免过大的电流冲击对电机和电网的损害,软启动器会通过连接额外的电阻来限制起动电流。
这样可以通过增加电阻的串联电势降,降低起动电流。
随着电机转速的提高,电阻逐渐减小,直到完全去除。
2.减压启动:软启动器还会通过降低电压的方式来控制电机的起动过程。
在启动过程中,软启动器会逐步降低电压,从而降低电机的起动电流和启动的冲击。
通过减压启动的方式,可以减少电网对电机的影响,并保护电机和其他设备。
3.短时延时停止:在电机停止工作时,软启动器会通过一定的延时保护时间,确保电机在停止前不受突然断电等突发情况的影响。
软启动器会在电机停止运行后,延时一段时间才切断电源,从而保护电机和其他设备。
电路图:软启动器的电路图包括电源电路、控制电路和功率电路。
其中电源电路包括电源输入、过压、欠压和过流保护等功能;控制电路包括启动、停止、保护和信号传递等功能;功率电路包括电机的连接和控制。
电源电路:电源电路主要包括电源输入、过压、欠压和过流保护等功能。
电源输入可以是交流电压,也可以是直流电压。
通过稳压电路和滤波电路,将电源电压稳定并滤波,以保证启动器正常工作。
并通过过压、欠压和过流保护电路,对输入电源进行保护。
控制电路:控制电路主要包括启动、停止、保护和信号传递等功能。
启动器可以采用按钮开关、遥控开关或自动控制方式,通过相应的控制电路进行启动和停止电机。
同时,控制电路还包括过流、过温和过压等保护功能,以保护电机和启动器的安全运行。
软启动的工作原理软启动是一种常见的电气控制技术,它用于控制大功率电动机的启动过程,以减少启动时的电流冲击和机械冲击,保护设备和延长使用寿命。
本文将详细介绍软启动的工作原理,包括其基本原理、工作流程、优点和应用。
一、软启动的基本原理1.1 电压调制原理软启动通过改变电压的波形来实现电动机的平稳启动。
它通过调制电源电压,使电动机在启动阶段逐渐加速,从而减小了启动时的电流冲击。
1.2 脉宽调制原理软启动采用脉宽调制技术,通过调整开关器件的导通时间和关闭时间来控制输出电压的大小。
在启动过程中,软启动逐渐增加脉冲宽度,从而实现电动机的平稳启动。
1.3 控制电路原理软启动通过控制电路来实现电压和脉冲宽度的调节。
控制电路根据电动机的负载情况和启动阶段的需求,动态调整输出电压和脉冲宽度,以实现电动机的平稳启动。
二、软启动的工作流程2.1 启动阶段在启动阶段,软启动会逐渐增加输出电压和脉冲宽度,使电动机逐渐加速。
这样可以减小启动时的电流冲击,保护电动机和其他设备。
2.2 运行阶段一旦电动机达到额定转速,软启动会保持输出电压和脉冲宽度的稳定,以保证电动机的正常运行。
在这个阶段,软启动不再起作用,电动机由直接供电驱动。
2.3 故障保护软启动还具有故障保护功能,可以监测电动机的运行状态,并在出现故障时及时停止电动机的运行,以保护设备和人员的安全。
三、软启动的优点3.1 减小电流冲击软启动可以减小电动机启动时的电流冲击,降低了电网的负荷,减少了电动机和其他设备的损坏风险。
3.2 降低机械冲击软启动通过逐渐加速电动机,减小了机械冲击,延长了设备的使用寿命。
3.3 节能减排软启动在启动过程中逐渐调整输出电压和脉冲宽度,减少了能耗,达到了节能减排的效果。
四、软启动的应用4.1 电动机启动软启动广泛应用于大功率电动机的启动过程,如空调、水泵、风机等设备。
4.2 电网稳定软启动可以减小电动机启动时的电流冲击,降低了电网的负荷波动,提高了电网的稳定性。
交流电机软启动的技术原理与仿真摘要本文首先阐述了交流电机的直接启动,论述了直接启动的危害如电网冲击,机械冲击,对生产机械的冲击等,叙述了交流电机直接启动的限制条件;并且将交流电机的直接启动和软启动进行比较,得出了软启动对电网冲击小,转矩冲击小且减少了对机器本身的损坏等优点。
其次详细论述了几种主要的交流电机降压启动原理。
在这基础上详述了软启动的启动原理,给出了限流软启动、电压斜坡启动、转矩控制启动、转矩加突跳控制启动、电压控制启动等几种启动方法和曲线图。
然后分别对每种启动方式的优缺点进行了说明,得出了比较好的启动方式是电压控制启动、转矩控制启动和转矩加突跳控制启动,并且对变频调速做了浅谈使之与软启动进行比较得出了软启动的优缺点。
再次借助Matlab/Simulink工具箱和电气系统模块库(Power System Blockset)对交流电机的软启动过程进行仿真研究,建立了三相交流电压环节模块、同步环节模块、脉冲发生模块、三相交流调压模块、电机及测量模块、电流反馈、启动控制和电机切换等环节封装模块,构建了完整的仿真系统模型,并分析了每个模块的建立过程,参数设定及基本功能,给出了仿真结果,并对结果进行了分析和验证。
最后归纳总结目前软启动技术的特性,指出目前软启动产品开发应考虑的因素以及软启动的发展,软启动的节能。
关键字:交流电机,软启动,仿真,matlab,节能Simulating and Analysis about Soft-starting Theory of InductionMotorABSTRACTThis article first elaborated the alternating current machine line start, elaborated the line start harm like electrical network impact, the machinery impact, to produces the machinery to have the impact and so on, narrated the alternating current machine line start limiting condition; And the alternating current machine line start and the soft start will carry on the comparison, obtained the soft start to the electrical network impact, the torque has attacked small also reduced to machine itself merit and so on damage.Next in detail elaborated several kind of main alternating current machine voltage dropping resistor start principle, has related in detail the soft start start principle in this foundation, gave has limited flows the soft start, the voltage pitch starts, the torque control started, torque Canada kicked the control to start, voltage control start and so on several start methods and diagram of curves, Has separately carried on the explanation to each kind of start way good and bad points, has obtained the quite good start way is the voltage control starts, the torque control start and torque Canada kicks the control start.Draws support from the Matlab/Simulink toolbox and the electrical system module storehouse once more (Power System Blockset) conducts the simulation research to the alternating current machine soft start process, Established the three-phase AC voltage link module, the synchronized link module, the pulse has had the module, the three-phase AC accent pressed the module, the electrical machinery and the survey module, the current feedback, link seal modules and so on start control and anxious link, Has constructed the integrity simulation system model, and has analyzed each module establishment process, the parameter hypothesis and the basic function, has given the simulation result, and has carried on the analysis to the result, the confirmation.Finally induces the summary at present the soft start technology characteristic, pointed out the present soft start product development should consider factor as well as soft start development, soft start energy conservation, and did to the frequency conversion velocity modulation discussed shallowly caused it to carry on the comparison with the soft start to obtain the soft start good and bad points.KEKWORDS: AC motor,Soft-starting,simulating,matlab,energy saving目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 交流软启动概述 (1)1.1 交流电机启动方式简介 (1)1.1.1 交流电机直接启动的弊端及限制条件 (1)1.1.2 传统的启动技术 (2)1.1.3 晶闸管软启动技术 (3)1.1.4 交流电机启动方式选择 (3)1.2 型异步电动机减压启动方法 (4)1.2.1 定子串电阻或电抗器减压启动 (4)1.2.2 自耦变压器降压启动 (5)1.2.3 星形-三角形(Y-△)启动 (7)1.3 变频软启动的原理及应用 (7)1.3.1 变频软启动的基本结构 (8)1.3.2 变频软启动的工作原理 (8)1.4 变频软启动与软启动的比较 (10)2 晶闸管软启动技术原理与节能 (11)2.1晶闸管软启动技术原理 (11)2.2软启动节能技术及原理与软启动智能化发展 (14)2.2.1 异步电动机中的损耗 (14)2.2.2 异步电动机的节能原理 (14)2.2.3 软启动智能化发展 (16)2.3软启动行业现状及发展方向 (17)2.3.1 软启动行业现状 (17)2.3.2 软启动的发展方向 (17)3 MATLAB/SIMULINK工具箱的简介 (19)3.1 MATLAB简介 (19)3.2S IMULINK工具箱简介: (21)3.3电力系统模型库(SIMPOWERSYSTERM)工具箱简介 (23)4 交流电机软启动系统仿真建模 (24)4.1交流电动机数学模型 (24)4.1.1 异步电动机在α,β,0 坐标系统下的数学模型 (24)IV4.1.2 异步电机在d,q,0坐标系统下的数学模型 (25)4.2交流电机软启动基本模块仿真 (26)4.3交流电机软启动系统仿真 (30)5 交流电机软启动系统仿真分析 (31)5.1SIMULINK仿真分析 (31)5.1.1 转速 (31)5.1.2 转矩 (31)5.1.3 定子电流 (32)5.1.4 转子电流 (33)5.1.5 脉冲图像 (33)5.1.6 触发角alpha的变化 (34)5.1.7 电压 (34)5.2 分析小结 (35)6 总结 (36)致谢 (36)参考文献 (38)交流电机软启动的技术原理与仿真 11 交流软启动概述1.1 交流电机启动方式简介交流电动机广泛应用于各行各业,但传统电机的直接启动、停止制动方式存在许多缺陷。
启动时电流很大,启动电流可高达额定电流的5~8倍,这对电网、负载机械和电动机造成巨大冲击,影响电动机和其拖动设备的使用寿命,也造成电网电压突降,直接影响在电网用电的其它用电设备的正常工作。
传统的降压启动方式,•无论是星三角启动或自耦变压器降压启动等启动方式,虽然减少了启动电流,但启动转矩也同时减少,只能应用在轻载或空载启动场合。
传统的停止制动方式采用自然停止或抱闸制动等停止方式,自然停止对泵类负载“水锤”冲击严重,危害管网;抱闸制动,产生机械震动激烈,危害设备。
无论是启动还是停止,均不能满足平稳平滑启动、停止的工业生产工艺要求[1]。
1.1.1 交流电机直接启动的弊端及限制条件直接启动是最简便的启动方式,启动时通过闸刀或接触器将电机直接接到电网上。
直接启动的优点是启动设备简单,启动速度快。
但是直接启动有着不可避免的危害,并且存在很大的弊端,在这里我们就简单得从以下几个方面看一下直接启动的弊端:(a)对电网的冲击:过大的启动电流(空载启动电流可达额定电流的4~7倍[2],负载启动时可达8~10倍或更大),其转速要在很短的时间内从零升至额定转速,会在启动过程中产生冲击,造成电网电压下降,影响其他用电设备,还可能引起欠压保护动作,造成设备的有害跳闸。