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异步电动机控制中软启动技术的应用研究摘要：电力拖动技术以其简便、高效、经济的控制方式、出色的调节性能以及相对容易实现远程和自动化控制的优点，在机械、石油和冶金等多个行业中得到了广泛的应用。
在工业领域中，中小型电动机是其主要构成部分之一，也是整个系统运行过程中负载变化最频繁的部件。
中小规模的电动机种类繁多，其覆盖范围也相当广泛。
近年来，随着科学技术的快速发展和人们生活水平的提高，对于电动机运行的要求也越来越高。
我国已经崭露头角，成为全球在中小型电动机的生产和使用上数量最多的国家。
随着科学技术的快速进步和社会生产力水平的不断提高，各行各业对电能质量提出更高的要求，这也推动着电动机技术向着更加高效节能方向迈进。
然而，在我国目前的电动机能效标准中，大多数仍然是低效率的IE1，而高效率的IE2和超高效率的IE3电动机正在被广泛采用，电动机的更新换代对我国的经济发展和节能降耗起到了推动作用。
关键词：电动机控制，软启动技术，应用，研究引言如今，异步电动机已经变成了电力设备中广泛使用的动力系统，它触及了人们的日常生活和社会进步的各个领域。
在使用过程当中，交流异步电动机作为一种常见的电力拖动设备，其性能稳定可靠、运行成本低等优势受到广泛关注与青睐。
由于换向问题，传统的直流异步电动机在启动时可能会对电力系统的各个部分产生较大的冲击，甚至可能导致电网电压突然下降，这对电网中的其他电气设备构成了威胁。
因此，需要在原有交流系统上进行改造以实现电动机软启动，并提高电机运行效率，避免产生更大的经济损失。
因此，为了降低传统直流异步电动机对电网中其他电力设备的损害，并确保电力设施的正常使用寿命，软启动技术被广泛应用于更多的异步电动机控制中。
软启动技术是指在电动机起动时通过一定频率、幅值或相位变化来实现电机转速缓慢下降，从而达到降低系统负荷的目的。
与传统的降压启动方法相比，软启动技术具有更广的应用领域和更大的优势，可以使异步电动机平稳地进入运行阶段。
三相电机的软启动原理
三相电机的软启动原理主要基于改变电机的输入电压或电流来实现平滑启动，以降低启动电流和避免启动过流跳闸。
软启动器通常采用三相反并联晶闸管作为调压器，将其接入电源和电机定子之间。
启动过程中，晶闸管的输出电压逐渐增加，使电机逐渐加速，直到晶闸管全导通，电机工作在额定电压的机械特性上，实现平滑启动。
此外，软启动器还具有软停车功能，与软启动过程相反，电压逐渐降低，转速逐渐下降到零，以避免自由停车引起的转矩冲击。
在启动完成后，软启动器会自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管，为电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，同时也避免了电网受到谐波污染。
以上内容仅供参考，建议查阅专业电机书籍或咨询电机领域专业人士获取更准确和全面的信息。
8098单片机用于异步电动机的软启动与节能控制 尚 炜(西北建筑工程学院 西安 710061)摘 要 介绍用8098单片机实现异步电动机的软启动和节能控制的一种方法。
关键词 单片机 节能控制 软启动The soft-start of Induction Motor and its saving Control ofEnergy based on microcontroller8090Shang Wei(Northew estern Ins titute of Architectu ral Engin eering,Xi'an,710061)Abstract This paper presents the method o f so ft-start of induction m otor a nd saving co ntrol of en-ergy based on microcontro ller8098.Key words microcontroller,sav ing control of energ y,so ft-start1 引 言三相异步电动机的功率因数与负载有关,额定负载时功率因数最高,因而效率最高;随着负载降低,功率因数降低,功率也随着降低。
为使负载轻时不使功率因数明显降低,一种有效的方法是随着负载的降低,相应降低定子供电电压[1]。
本文利用8098高速输入口的HSO.0、HSO.1、HSO.2控制三相主电路的三只双向晶闸管的导通角完成三相交流调压。
用其高速输入口的HSI.1测量功率因数,并将其作为被控量,实现功率因数的闭环控制。
2 三相交流调压[2]图1是本文采用的适用于双向晶闸管的三相交流调压原理,由于三相触发信号之间存在严格的相互关系,只需采用由X相电压的过零点形成的脉冲信号作为三相触发信号的HSO.0、HSO.1、HSO.2的同步信号,并将作为它高速输入HSI.0的中断请求信号,其中断服务程序的主要任务是按图1所示装载6个事件的性质和发生时间,其中点火时间f 由闭环控制算法求出。
鼠笼型三相异步电动机传统启动与软启动的优缺点一、前言随着国民经济的飞速发展，科学技术的日新月异，钻井设备的更新与发展，对电气配套设备的技术要求也越来越高。
软启动控制系统得到了广泛的应用。
如：水站配电柜、高低压移动变电站、无人值守泵站、无人值守供热站、各种遥控调度系统、生产作业自动化等等。
这正是国家实现科学技术现代化的重要标志，也是每一个技术人员肩负的重要责任。
软启动技术的应用，给我们提出了很多要求。
如电网的波动性，执行机构的智能配套等，都要求越来越严格。
作为重要驱动执行机构的电动机来说，它的控制方式受到广大技术人员的高度重视。
既要为智能控制打下良好基础，又要降低电动机起动时对电网的冲击。
所以，不得不在电动机的起动设备上做工作。
鼠笼型异步电动机电子硬启动器的问世给技术人员化解了这个问题。
它既能够发生改变电动机的再生制动特性维护拖曳系统，更能够确保电动机可信再生制动，又能够减少再生制动冲击，而且备有计算机通讯USB同时实现智能控制。
二、电动机再生制动方式的挑选传统启动装置与软启动装置的优缺点：电动机传统启动方式有自耦预热、y/△预热、延边△预热及串成电抗器预热（磁控式），其共同特点就是掌控线路直观，启动转矩不容调并存有二次冲击电流，对功率存有冲击转矩。
例如电网电压上升可能会导致万萨县。
上述方式在停机时均为瞬间动作，例如并无机械缓冲器装置可以对有关设备导致损毁。
硬启动装置存有下特点：1)降低电机启动电流和配电容量，避免增容投资。
2)降低启动机械应力，延长电机及相关设备的寿命。
3)启动参数可视负载调整，以达到最佳启动效果。
4)多种启动模式及保护功能，易于改善工艺、保护设备。
5)备有外控端子，可方便实现异地控制或自动控制。
6)全数字开放式操作显示键盘，操作灵活简便。
7)高度集成的intel微处理器控制系统，性能可靠。
8)小电流无触点交流控制器无级调压，调压范围阔、负载能力弱。
9)产品可以用做频密或不频密启动。
全压直接起动：在电网容量和负载两方面都允许全压直接起动的情况下，可以考虑采用全压直接起动。
优点是操纵控制方便，维护简单，而且比较经济。
主要用于小功率电动机的起动，从节约电能的角度考虑，大于11kw 的电动机不宜用此方法。
自耦减压起动：利用自耦变压器的多抽头减压，既能适应不同负载起动的需要，又能得到更大的起动转矩，是一种经常被用来起动较大容量电动机的减压起动方式。
它的最大优点是起动转矩较大，当其绕组抽头在80%处时，起动转矩可达直接起动时的64%。
并且可以通过抽头调节起动转矩。
至今仍被广泛应用。
Y-Δ起动：对于正常运行的定子绕组为三角形接法的鼠笼式异步电动机来说，如果在起动时将定子绕组接成星形，待起动完毕后再接成三角形，就可以降低起动电流，减轻它对电网的冲击。
这样的起动方式称为星三角减压起动，或简称为星三角起动（Y-Δ起动）。
采用星三角起动时，起动电流只是原来按三角形接法直接起动时的1/3。
如果直接起动时的起动电流以6～7Ie 计，则在星三角起动时，起动电流才2～2.3 倍。
这就是说采用星三角起动时，起动转矩也降为原来按三角形接法直接起动时的1/3。
适用于无载或者轻载起动的场合。
并且同任何别的减压起动器相比较，其结构最简单，价格也最便宜。
除此之外，星三角起动方式还有一个优点，即当负载较轻时，可以让电动机在星形接法下运行。
此时，额定转矩与负载可以匹配，这样能使电动机的效率有所提高，并因之节约了电力消耗。
软起动器：这是利用了可控硅的移相调压原理来实现电动机的调压起动，主要用于电动机的起动控制，起动效果好但成本较高。
因使用了可控硅元件，可控硅工作时谐波干扰较大，对电网有一定的影响。
另外电网的波动也会影响可控硅元件的导通，特别是同一电网中有多台可控硅设备时。
因此可控硅元件的故障率较高，因为涉及到电力电子技术，因此对维护技术人员的要求也较高。
变频器：变频器是现代电动机控制领域技术含量最高，控制功能最全、控制效果最好的电机控制装置，它通过改变电网的频率来调节电动机的转速和转矩。
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及回路设计三相异步电机是工业生产中常见的一种电动机，它具有启动电流大、启动冲击大的特点，为了避免对电网和设备造成损害，通常需要采取软启动措施。
本文将介绍三相异步电机的软启动原理和回路设计。
一、软启动原理三相异步电机的软启动是通过控制电机的起始电压和起始电流来实现的。
在电机启动过程中，首先通过控制器向电机提供较低的电压，逐步增加电压，使电机缓慢启动，不会造成电网和设备的冲击和损坏。
软启动的原理主要包括以下几个方面：1. 电压控制：采用变压器或者电压控制器逐步提供电压，使电机从零启动到额定电压，减小了电机的启动冲击。
2. 电流控制：通过控制器对电机的电流进行监测和控制，避免电机启动时的大电流冲击。
3. 时间控制：设定启动时间，保证电机在一定时间内完成启动过程，实现缓慢启动。
软启动可以有效降低电网和设备的损坏风险，延长电机的使用寿命，提高设备的可靠性和稳定性。
二、软启动回路设计在实际应用中，通常需要设计软启动回路来实现对三相异步电机的软启动。
软启动回路的设计需要考虑电机的额定功率、起动过程中的电流波形和起动时间等因素，下面将介绍一种典型的软启动回路设计方案。
3. 控制器：采用专门的软启动控制器，通过对电压和电流的控制，实现对电机启动过程的精确控制。
5. 过载保护：在软启动回路中添加过载保护装置，当电机出现过载或者短路时，立即切断电源，保护电机和设备。
6. 自动复位：设置自动复位功能，当电机启动失败或者出现故障时，自动复位并重新启动，保证设备的正常运行。
通过合理设计软启动回路，可以实现对三相异步电机的软启动，提高设备的可靠性和安全性，减小对电网和设备的冲击。
在实际应用中，还可以根据具体的需求和环境，定制软启动回路设计方案，满足不同场合的使用要求。
三相异步电机的软启动及回路设计是工业生产中重要的一环，合理的软启动措施可以降低设备的损坏风险，延长设备的使用寿命，提高生产效率和设备稳定性。
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。
三相异步电动机软启动与调压节能技术的分析
摘要：软启动技术操作简单方便，这种技术的应用有效地降低了三相异步电机启动时的冲击电流，降低了电机启动造成的损耗，延长了电机的使用寿命。
只要不断学习新的技术并将其应用到实际的生产生活中，我们就一定可以创造出更大的效益。
基于此，本文对三相异步电动机软启动与调压节能技术进行了分析。
关键词：三相异步电动机软启动调压节能技术
1.三相异步电动机软启动技术介绍
1.1软启动原理
要对三相异步电动机的软启动技术进行研究，必须对电动机运行过程中产生的电流变化、电压变化进行分析，从而掌握电动机内部电路的构造结构，降低软启动技术原理的分析难度。
就三相异步电动机的等效电路而言，主要包括并联和串联两个电路模式，因此等效关系比较明确，可应用于近似等效电路的分析研究中。
在电动机运行启动时，电动机两端的电压与电流会呈现正向关系，即两端电压越大，电动机电流就越大，因此可以通过控制电压实现电流控制，这就是三相异步电动机软启动技术的核心原理。
1.2损耗分析
三相异步电动机的损耗主要有三种类型，分别是恒定损耗、负载损耗和杂散损耗。
就恒定损耗而言，可以分为铁耗和机械损耗两种类型。
其中表示铁耗的近似公式可以表示为PFe≈kf1.3B2；有关通风系统机械损耗的近似公式可以表示为Pv≈9.81HVηKV2∝KV2；有关轴承摩擦的机械损耗可以表示为PT≈9.81Gvsμ。
在这几个公式中：H为电动机风扇的有效压力，η为电动机风扇的运转效率，V为气体的流量。
就负载损耗而言，主要用以下公式表示铜耗，即PCu=mI2r，其中m 为电动机的相数，I为每项的电流，r为每项的电阻；就杂散损耗而言，主要指的是铁心、导线等金属内部件损耗，由高次谐波造成，例如转子、定子、电子漏磁通等。
1.3功率关系
1.3.1当三相异步电动机的输入功率为P1时假设三相异步电动机的输入功率为P1，则可以用以下公式表示电机的功率关系，即P1=3U1I1cosφ1；而由于高次谐波造成的定子边铜损耗和转子铁心损耗可分别用公式表示为PCu1=3I12r1和PFe=PFe1=3Im2rm。
在这几个公式中，PFe为三相异步电动机的铁耗；PFe1为定子铁耗；Im为励磁电流；rm为励磁电阻。
由此可以用T型等效电路图对三相异步电动机的耗能情况和功率关系进行分析。
1.3.2当电动机的总输出功率为P1时就三相异步电动机的耗能情况来看，电动机的总输出功率为P1，而电动机在运行过程中会因定子绕组和定子铁心产生部分铜耗和铁耗，其他的功率则由定子向转子传送，将排除消耗后的功率看作三相异步电动机的电磁功率，而电磁功率就相当于整个电动机的机械功率。
1.3.3当电磁功率固定时
就三相异步电动机的功率关系来看，在电磁功率固定的情况下，电动机的转差率和转子回路的铜损耗之间呈正向关系，因此减小转差率能够降低转子回路的铜损耗，这时三相异步电动机的机械功率就会相应变大。
具体如式（1）所示：PM∶PCu2∶PΩ=1∶s∶（1-s），（1）式中：PM为电磁功率，PCu2为转子回路铜损耗，PΩ为机械功率。
2.三相异步电动机调压节能技术介绍
2.1调压节能原理
假设三相异步电动机的负载不变，在电动机定子电压下降的情况下，主要调
节电磁转矩，才能够使电动机保持正常平稳运转。
这种关系如式（2）所示：
Te=CTφmI2cosφ2。
（2）式中：Te为电磁转矩，φm为主磁通，cosφ2为转子功
率因数。
根据电磁转矩公式分析可得，主磁通与电动机电压之间呈正向关系，因
此降低主磁通能够使电动机的电压下降。
在转子功率因数不变的情况下，需要加
大转子电流和定子电流，从而使负载转矩得到平衡。
在转子电流和定子电流增大
的情况下，铁耗降低，铜耗增大。
当三相异步电动机处于重载状态时，电压降低
会导致转子电流、定子电流增大，铜损耗显著增加，电动机存在烧毁风险；当三
相异步电动机处于轻载状态时，电压适当降低，同时减少铁损耗和铜损耗，从而
提高电动机的运行总功率，实现节能环保。
这是因为三相异步电动机处于空载或
者轻载的运行状态时，电动机的功率因数会随着运行效率下降，因此电动机的转
子电流也会随着输出机械功率的减小而降低，由此降低铜损耗，由于主磁通稳定
不变，因此铁损耗现象不会发生，由此使电动机的功率因数得到提升。
2.2恒转矩负载下的调压节能情况
要分析恒转矩负载下的调压节能情况，必须对调压节能技术的应用原理给予
深入分析。
三相异步电动机在实际应用过程中一般处于满载状态，其运行效率处
于最佳状态，因此不需要调压节能，这主要是因为电压降低会直接导致电动机的
电动势降低，因此存在电机烧毁的风险，但是当电动机处于轻载的状态时，电磁
转矩与负载转矩之间呈现正向关系，因此负载转矩降低，电磁转矩也会相应下降，在主磁通不变的情况下，铁耗和铜耗都会大幅度降低，因此电动机的总消耗量会
保持最低状态。
在这一过程中，电压值必须处于最佳状态，才能够使总耗能处于
最小状态。
3.三相异步电动机软启动与调压节能技术仿真分析
3.1软启动技术仿真分析
3.1.1模型搭建
通过搭建模型对三相异步电动机的软启动技术应用进行模拟，着重选择三个
单项交流电压源，将其作为模型电动机的电源。
在电力系统附加模块库中选择触
发电路，根据模型需要选择同步六脉冲发生器，并且输入电压信号，保证电源与
脉冲保持同步状态。
在设置调压电路时，主要选择晶闸管器件对交流调压电路进
行控制，并利用积分模块、延时模块和限幅器模块构建限流软启动控制模块。
3.1.2仿真模型参数
本次三相异步电动机的模型参数如下所示：额定容量为2238VA；额定线电压
为380V；额定频率为50Hz；定子绕组电阻为0.435；定子漏感为0.002H；转子绕组电阻为0.816；转子绕组漏感为0.002H；定转绕组互感为0.219H；转动惯量为0.089kg•m2。
三相异步电动机的额定功率因数和额定转矩测量值分别为0.88和
13N•m，为了保障仿真结果的精确性，设置仿真时间为1s。
3.1.3仿真结果
根据仿真模型试验可知，三相异步电动机软启动主要有全压启动、斜坡软启
动和限流软启动三种类型，其中全压启动的最大启动电流为140A，稳定电流为
6A，启动时间为0.2s，转矩波动范围为-20～370N•m；斜坡软启动的最大启动电
流为100A，稳定电流为6A，启动时间为0.4s，转矩波动范围为-50～220N•m；限流软启动的最大启动电流为60A，稳定电流为6A，启动时间为1.2s，转矩波动范
围为-80～150N•m。
3.2调压节能技术仿真分析
三相异步电动机的调压节能技术仿真采用的模块设计与软启动技术仿真相同，但触发电路根据仿真模块进行自主搭建，不再使用同步六脉冲发生器。
仿真试验
主要分为未加装调压器和加装调压器两类，前者主要通过记录数据变化铺垫后续
的调压节能实验，试验发现负载率为0.1、0.2、0.4、0.6、0.8和1.0时，其功率
因数分别为0.20、0.37、0.62、0.79、0.84和0.88。
最终对加装调压器和未加装调压器的仿真结果进行对比，发现前者的稳定功率因数、最小功率因数和调整时间
分别为0.88、0.52和0.22s，而后者为0.51、0.51和0.2s，由此可见调压器会降
低负载率，使电动机运行效率处于额定功率因数附近，从而提高运行效率，达到
节能效果。
结论
现阶段，三相异步电动机已经在机械生产领域得到普遍应用，为进一步提高
电动机运行效率和质量，需要对软启动和调压节能技术进行深入研究，对现代控
制理论、计算机技术和信息技术进行有效应用，使电动机启动问题得到切实解决，同时实现节能资源、保护环境的目的。
参考文献：
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