异步电动机软启动分析论文

2014年第4期一前言现在企业都在通过对标挖潜、节能降耗提高效益，转变增长方式。

我们在对企业在线使用的交流异步电动机及其拖动系统做调研的过程中，发现大量的中低压交流异步电动机还处于非经济运行的状态，给企业浪费了大量的电能。

本文分析交流异步电动机处于非经济运行状态的成因，探讨其软启动和优化节能运行技术，提出交流异步电动机启动和运行的综合控制方案。

二中低压交流异步电动机处于非经济运行状态的原因分析1.每个车间都存在着异步电动机采用直接启动运行方式，且启动比较频繁，这样会有至少8倍的启动电流，造成巨大的能量损耗，还会造成对配电系统的冲击。

2.电机容量选配上存在容量过大现象，使交流异步电机偏离最佳运行的工况点，其大量的余量积累，造成系统整体运行效率低下，能耗高成为必然。

3.为满足生产工艺，除尘风机、带冷风机采用最大风量设计，通过调节挡板门控制风量，无法形成闭环控制，消耗了大量的电能，造成额外损失。

三电机软启动与节能技术分析1.直接启动与危害。

直接启动，是在额定电压下的直接启动，方式最简单、启动速度快。

要求电机容量足够大，能平稳提升启动转矩，且尽可能小的启动电流，这样使得主控制回路设备容量选型要满足启动要求。

但是直接启动的危害很大：过大的启动电流会造成配电系统的电压下降，使其绕组发热、加速老化、缩短寿命，同时影响其他用电设备的正常运行，甚至会造成欠压保护动作；其次功率稍微大些的电机启动，过大的冲击转矩，容易损伤传动精度、撕裂皮带等等。

这些危害给生产设备的安全运转带来了威胁，频繁的启停造成大量的电能损耗。

2.传统软启动方式。

传统软启动方式主要有星形/三角形转化启动、自耦变压器降压启动、磁控软启动、以及高压电机的定子线路串联电抗器或水电阻降压启动。

其中星形/三角形转化启动，启动时采用星形接法，启动电压为220V ，启动完毕转换为三角形接法，运行电压为380V ，特点是启动简单，过程能耗小，但有二次电流冲击，运行故障率高；自耦变压器降压启动，根据启动转矩的不同，选择对应的电压比分接头，特点是能适应不同负载的要求，但体积大，故障率高；磁控软启动，可使电机转矩匀速增加，但其体积大，可控电压宽在220V 左右，不利于控制；高压电机的定子线路串联电抗器或水电阻降压启动，特点是设备体积大占用空间，电抗器成本高，水电阻损耗大，与高压变频器比较，成本低很多，现在很多企业在不调速的前提下仍在使用。

异步电机重载软启动技术研究翻开文本图片集摘要：异步电机因自身结构简单、制作方便以及运行稳定等优势决定了其在各个领域中的广泛应用。

电机软启动器是异步电机重要局部，可以通过其来对输出电压数值进行调节，降低对电机启动电流的冲击。

其中，为解决电压降低导致的启动转矩减小而电机重载启动失败问题，应针对异步电机重载软启动技术做更进一步的研究。

关键词：异步电机;软启动;重载相比传统的直接启动方式，软启动可以促使电机在比较小的电流下启动，电机转速平稳提升，降低了启动过程中电流对电网以及电机本身造成的影响。

但是启动电压降低的同时启动转矩也会减小，而造成电机带重载启动失败，为解决此问题还需要就软启动根本原理分析重载软启动控制技术，提高电机启动可靠性，排除各方面存在的隐患。

一、软启动作业原理比较常见的软启动器如电子式、自动液体电阻式以及磁控式等，且以晶闸管应用最为广泛。

以晶闸管软启动为对象进行分析，其主回路分为三对反并联晶闸管，在异步电机启动时，由控制电路来调节晶闸管触发角，促使定子绕组端电压从初值逐渐上升到全电压。

以小电流为支持，就可到达电机平稳提速的效果，直到到达额定转速为止。

其中，电机定子绕组所输入的电压会直接通过三相交流电压电路的触发脉冲家哦来控制，因此在改变触发角变化规律的情况下，便可实现电机启动方式的改变，使得电机可以采取不同启动特性来适应各种工况要求，满足实际生产需求。

二、异步电机软启动分析异步电机启动方式较多，虽然具有减压启动效果，但同时在电机启动过程中还会产生二次冲击电流。

与传统减压启动方式相比，软启动具有更大优势，主要可表达在三个方面：①无冲击电流。

对于异步电机的软启动过程，会存在晶闸管导通角持续增大情况，并且启动电流逐渐由零线性升高到设定值。

②恒流启动。

软启动控制器可实现电流闭环控制，这样电机启动时就可以保证启动电流的平稳性，将电机启动维持在一个相对稳定的状态。

③启动电流控制。

结合电网继电保护特点以及负载状态，来调整启动电流到达最正确状态。

异步电机重载软启动技术研究异步电机重载软启动技术是指在电机启动过程中，对于超载情况的处理方式。

在传统的直接启动方式中，当电机启动时，由于电机的启动电流较大，会引起电网电压的明显下降，从而影响其他设备的正常运行。

为了解决这一问题，人们提出了重载软启动技术。

该技术可以在启动过程中限制电机的启动电流，从而减少对电网电压的影响。

该技术还可以保护电机和其他设备免受过载的损害。

重载软启动技术主要包括电压降低启动、电流冲击限制和启动时间延长三个方面。

电压降低启动是指在电机启动过程中，逐步降低供电电压，从而限制电机的启动电流。

这种方法主要依靠降低瞬间供电电压和增加启动时间来实现。

电压降低启动可以通过降低启动电压、使用电压变压器或采用PWM调制等方式实现。

电流冲击限制是指通过控制器对电机启动电流进行调节，限制其冲击值。

这种方法主要依靠电流控制器的采样和调节功能来实现。

电流冲击限制可以通过控制电机启动电流斜率、采用变频器或采用软起动器等方式实现。

启动时间延长是指将电机启动时间延长，逐步提高电机的负载情况，使其适应正常工作条件。

这种方法主要依靠延时启动器的功能来实现。

启动时间延长可以通过增加启动器的延时时间、调整延时变速器或采用时间综保等方式实现。

异步电机重载软启动技术可以减少电机启动时的电网电压下降，保护电机和其他设备免受过载的损害。

该技术主要包括电压降低启动、电流冲击限制和启动时间延长三个方面。

在实际应用中，可以根据具体情况选择合适的启动方式，以达到节能、保护设备和提高系统可靠性的目的。

min A K 、max A K 、Am K 将作为设计的依据，用于判断软起动系统是否满足输送机的起动要求。

2.5.2 异步电动机起动的机械特性由电机学原理，可作如下假设a 忽略空间和时间谐波、b 忽略磁饱和、c 忽略铁损耗，可画出如图所示的感应电机等效电路图：图2-6 异步电动机T 型等效电路图中，1⋅U 为定子电压；1⋅E 为定子电势；1⋅I 为定子电流；m I ⋅为励磁电流；s 为转差率；1r 、1x 为定子绕组的电阻和漏抗；1r '、'2x 为转子绕组的电阻和电抗的折算值；m r 为与定子铁芯损耗相对应的等值电阻；m x 为与主磁通相对应的定子绕组电路的电抗；21r ss'-为与输出功率相对应的附加电阻。

图2－7电压比U K 曲线b.恒转矩起动时[24] 起动条件N M emst M K M 2=，st N U Z t I U t K )()(= （2－28）由前面式（8）得 ()'=21290r sn M K t I N M π （2－29） 由式（2－22），起动时间，()⎰∑--=sstemst M M dsGD n t 1221375恒转矩起动时间()⎰∑∆-=11211375s stM dsGD n t （2－29） 式中：CONST KM M M M N st emst =∆=-=∆22 . 由于M ∆是常数，设()C MGD n =∆∑37521,从式（2－29）解得：)1(s C t -= （2－30）式（2－30）代入（2－29）则：C tC r n M K t I N M -'=21290)(π （2－31）式（2－30）和式（2－31）代入（2－28）得)(t K U 与t 的关系：NN M NstU U x x t C Cr r C t C r n M K U Z t I t K 22122121290)()(⎪⎭⎫ ⎝⎛'++⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-'+-'==σσπ（2－32）图2－8 恒转矩起动时的电流曲线图2－9 电压比U K 曲线c. 电机以一定加速度起动由于胶带机在起停过程中会在胶带中产生很大地应力波动，严重影响着胶带机的安全使用，为了限制起动过程中的应力波动，国外资料推荐使用三角形或正弦形加速度曲线，该文献中推荐了一如图所示的梯形加速度曲线，可以满足胶带机安全起动过程中，很好抑制应力波动的影响。

高压大功率异步电动机软起动技术综述摘要：在高压大功率异步电动机的启动中，会出现电流的浮动，在启动的一瞬间，电流会高出额定电流的5~8倍，对电网运行造成极大的破坏，尤其在我国的工业生产中，应用高压大功率异步电动机时，如果不能有效实现软启动技术的合理应用，还有可能对工业设备造成安全威胁。

因此在高压大功率异步电动机启动时，需要根据电动机的负载情况合理调节启动参数，加大对限流值和启停时间的控制，确保高压大功率异步电动机处于最佳的启停状态。

本文针对高压大功率异步电动机软启动技术进行分析，仅供参考。

关键词：高压大功率异步电动机；软起动；降压；变频器；无功补偿中图分类号：TM343 文献标识码：A1 引言高压大功率异步电机在应用中具备良好的优势，比如说结构简单，维护方便，效率高等，依靠这些优势高压大功率异步电动机被应用在我国的各类机械设备中。

在高压大功率异步电动机的启动时，会出现电流的冲击，造成电网以及荷载的冲击，甚至会降低设备的使用寿命，也会造成严重的设备安全操作隐患。

为了有效实现异步电动机启动的科学性，降低安全隐患，需要采用降压启动的方式减少设备运行影响。

但是在传统的降压启动中存在很多缺陷，并不能有效实现应用效果的提升。

随着科学技术的不断发展应用，在高压大功率异步电动机启动中的技术越来越多，应用软启动技术能有效实现电动机启动时的平滑，并且可以根据电动机的负载实现对启动中参数的调节，既延长了设备的使用寿命，又降低设备的维修次数，提升经济效益。

2 软起动的基本原理高压大功率异步电动机的软启动就是应用串联在电源和被控电机之间的软启动器。

实现对异步电动机内部晶闸管的导通角控制。

让电机在启动时电压从零根据预设的函数关系逐渐上升，直到异步电动机启动结束。

在高大功率异步电动机启动时，应用软启动器能有效实现电动机的软启动、软停车，实现多种保护功能于一体，而且轻载节能，是当前的一种新型电机控制装置。

软启动器主要是应用电源与被控电机之间串联的晶闸管和电子控制实现对电路的控制，应用不同的方法实现对晶闸管的导通角控制。

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。

异步电机的软起动振荡研究摘要：异步电动机在软起动过程中常出现振荡现象，这将对负荷设备产生一定的冲击，影响负荷设备的使用寿命，为了避免振荡的发生，本文通过仿真试验的方法分析了产生振荡的主要原因，并提出控制异步电动机关断角等解决方案。

关键词：异步电动机；软起动一、异步电动机软起动的基本原理软起动器是一种电机起动控制装置，其具有轻载节能、软起动、软停车等多种功能，它由连在电机电源与电动机之间的电子控制电路和三相反并联晶闸管构成, 通过一定的手段, 控制晶闸管触发角的大小, 使被控电动机的输入电压按一定的要求变化, 就可以实现不同的功能。

如图1 所示。

图1 基本原理图软起动器是使用单片机作为核心元件来完成数据采集和各种运算处理, 通过编写相应的软件程序来控制电动机的起动过程。

它通过单片机程序控制晶闸管触发脉冲的快慢，这样就可以控制晶闸管的触发角和导通时间,最终达到控制电机电压的目的。

由于电动机转矩与定子电压的平方正相关, 电流又和定子电压正相关。

因此，控制定子的电压，就可以使电动机的起动转矩和起动电流限制在一定的范围内,而控制可控硅的导通相角又可决定定子电压, 进而通过控制导通相角就可实现端电压的控制。

异步电动机在实际应用中可能会遇到各种不同类型的的负载，这时就可通过软起动器设定电动机的起动转矩和起动电流的极值，以满足不同类负载的要求。

异步电动机软起动过程中产生振荡的原因分析对异步电动机软起动振荡造成影响的可能有多种因素，由于篇幅所限，下面只对电动机转动惯量常数、负载转矩、晶闸管触发角三个方面进行分析。

1、晶闸管触发角对振荡的影响负载转矩标幺值为0.145，机组的转动惯量常数H为0.08s ，将晶闸管触发角固定在90度时进行仿真试验，仿真过程中发现，电动机的起动过程中的电流刚开始会有较大波动，随后不断减小，0.4秒后进行稳定的振荡状态，续流角在0.35秒后也开始由平衡转向振荡。

续流角是利用电机相电压、相电流过零点的时间差计算得来的。

异步电机重载软启动技术研究异步电机是工业生产中应用最广泛的电动机之一，由于其结构简单、制造工艺成熟、造价低廉、负载能力强等特点，在矿山、化工、水泥等各个领域都有广泛应用。

然而，在异步电机运行过程中，由于其初次启动时的惯性和负载重量的加成，容易产生过大的启动电流，从而导致电网电压波动、电机继电器动作失灵、电机绕组过热等问题。

为了解决这些问题，近年来，研发了多种异步电机重载软启动技术，本文将对这些技术进行分析与比较。

一、电压降低型重载软启动技术电压降低型重载软启动技术是指启动时将电网电压降低，从而减小电机的启动电流。

该方法简单可行，但缺点是会造成电压不稳定，而且设备成本较高。

此外，由于该方法只是简单地降低电压，并没有针对电机的特性进行调整，因此适用性有限。

定频调速型重载软启动技术是指在启动时，先将电机转速降低，等到电机达到稳定状态后再将转速逐渐提高，达到正常运行速度。

这种方法可以有效地减小启动电流，降低电网电压波动，提高电机使用寿命。

但定频调速型技术的缺点是，需要使用调速器和相关控制器，且成本较高。

此外，因为该技术只是对电机的转速进行调整，并未对电机的电性能进行优化，因此，对于大功率、高耐压、高速率等特殊要求不适用。

软启动器型重载软启动技术是指启动电机时，先将电机的供电电压和频率慢慢升高，直到电机的运行状态稳定后，再将电机与电网连接。

该技术是目前应用最广泛的一种电机重载软启动技术。

软启动器的原理基于电压和电流的波形控制，在启动过程中，通过相位控制，可以改变电机的电流和电压，从而实现电机启动的缓慢增加，有效地解决了重载启动时的过流问题。

软启动器在启动过程中既保护了电机，也保护了电网。

总之，软启动器型重载软启动技术是一种先进的、成熟的重载软启动技术，应用发展前景广阔。

随着工业自动化程度的不断提高，电机的工作环境的不断变化，电机重载启动技术还有很大的发展空间，需要我们不断进行技术创新和研究。

异步电动机的模糊软起动仿真樊立萍;张亮【期刊名称】《电力系统及其自动化学报》【年(卷),期】2011(23)3【摘要】For the problem the AC induction motor direct starting current is too,of current closed-loop electronic control fuzzy soft starter is designed, The soft starter can limit the starting current, in order to reduee the to the equipment. Between the feedback current and thyristor trigger angle since relation a fuzzy controller is presented to reduce the starting current. And improve the motor starting performance. Simulation results show that: the fuzzy soft-start controller. Hasa easonable structure and simple rules easy to implement, effect of motor soft-start control is good.%针对交流异步电动机直接起动电流过大的问题,设计了带电流闭环的电子控制模糊软启动器,该软起动器可以限制起动电流,减少起动过程中电流过大对电网和设备的损坏.根据电机起动过程中反馈电流与晶闸管触发角之间没有精确的数学模型,且存在非线性时变的特性,本文采用模糊控制方法,建立模糊控制器,从而减少起动电流,改善电机的起动性能.仿真结果表明:该模糊软起动控制器结构合理、规则简单,易于实现,电机软起动控制效果良好.【总页数】4页(P123-126)【作者】樊立萍;张亮【作者单位】沈阳化工学院信息工程学院,沈阳110142;沈阳化工学院信息工程学院,沈阳110142【正文语种】中文【中图分类】TM343【相关文献】1.异步电动机软起动的模糊控制器的仿真研究 [J], 许可2.基于模糊神经网络控制的异步电动机软起动的探讨 [J], 刘浩;杜乐;黄乐3.基于双模糊控制的异步电动机软起动器 [J], 臧涛4.基于MATLAB的模糊异步电动机软起动系统的仿真 [J], 钟士元;田建设5.基于模糊PID复合控制的异步电动机软起动器的设计 [J], 朱延枫因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。