摘  要：軟啟動的調(diào)壓模塊一般由三相反并聯(lián)晶閘管組成，可以通過改變晶閘管的觸發(fā)角改變定子的電壓，方便控制，性能良好。文章對三相異步電機(jī)的啟動進(jìn)行概述，分析了軟啟動的原理和特性，介紹了軟啟動系統(tǒng)構(gòu)成及作用，同時分析了軟啟動技術(shù)的*性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：三相異步電動機(jī)；軟啟動控制技術(shù)；晶閘管

      傳統(tǒng)電動機(jī)啟動，對電力系統(tǒng)的各個部件造成重大影響，降低它們的使用壽命，甚至可能形成電網(wǎng)電壓驟降，從而影響電力系統(tǒng)的安全運(yùn)轉(zhuǎn)，直接影響電網(wǎng)中的其余電氣設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。如此大的電流不但加重了輸入線路、供電網(wǎng)和電機(jī)前方的開關(guān)設(shè)施的負(fù)載，巨大的轉(zhuǎn)矩沖擊導(dǎo)致電機(jī)產(chǎn)生劇烈的脈沖。還給用于動力傳遞的輔助設(shè)施，如三角帶、傳動機(jī)構(gòu)和用于動力傳遞的機(jī)械設(shè)備帶來了機(jī)械沖擊，并且無法避免。

      電動機(jī)頻繁使用，再加上它直接啟動帶來的各種危害，一種新的啟動方式——軟啟動應(yīng)運(yùn)而生，如今軟啟動已廣泛應(yīng)用到各個領(lǐng)域，與傳統(tǒng)啟動方式相比具有很多優(yōu)勢，而且軟啟動也分為各種啟動的方式，各種方式應(yīng)用于不同的領(lǐng)域，比如輕載，重載。同時，軟啟動所用材料也各有不同，不同的軟啟動材料也有不同的特點(diǎn)，也有各種不同的利弊。因?yàn)殡姍C(jī)的問題，造成工廠出現(xiàn)事故，直接或者間接導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)重大的損失。

      由此可以看出，電動機(jī)既是為數(shù)眾多，廣泛應(yīng)用的動力設(shè)備，同時又是國民經(jīng)濟(jì)的薄弱環(huán)節(jié)，電動機(jī)的研究保護(hù)設(shè)計以及正確的使用，對于國民經(jīng)濟(jì)有著較重要的意義。

1.1啟動過程

      異步電動機(jī)在社會的各個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，各個行業(yè)如工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)，都少不了異步電動機(jī)，可見它在日常生活中對人們的重要性。

      電動機(jī)的電壓和電流呈正比，所以要把電壓全加到定子上的話可以減輕啟動電流過大的沖擊，這就是降壓啟動。一般降壓啟動的時候，在這樣的情況下，它們的數(shù)值都不會很高：就是啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩在電壓的情況下，一同增加，一同減小。像這樣的情況，更適合需求啟動電流和啟動轉(zhuǎn)矩都不高的場合。

      為了更加便利，可以采用這樣的辦法：在電機(jī)啟動時，為了避免造成諧波過大，首先可以采用星型連接的方式，在啟動完成后把電路連接方式轉(zhuǎn)換成三角形連接。異步電動機(jī)啟動時要注意：啟動需要的設(shè)備不要復(fù)雜，要簡單，操作要方便；電動機(jī)要有特別大的啟動轉(zhuǎn)矩；啟動轉(zhuǎn)矩相同的情況下，啟動電流小的越適合人們應(yīng)用，功率損耗越小的越受到廣泛應(yīng)用。轉(zhuǎn)矩和啟動電流是電機(jī)啟動時的兩個重要參數(shù)，要兼顧這兩個方面來控制電動機(jī)的啟動。

1.2啟動方法

1.1傳統(tǒng)減壓啟動

      根據(jù)電壓幅度的大小能不能連續(xù)可調(diào)，可以分為分步調(diào)壓和逐級調(diào)壓。分級電壓調(diào)節(jié)是把電壓分成幾個層次，用較低的電壓水平啟動電動機(jī)，并在起動的過程中逐漸變大電壓幅值，一直到電動機(jī)啟動。

1.2軟啟動

      三相反并聯(lián)晶閘管以星型方式連接，這樣的電流不會四處流動，四處流動會導(dǎo)致電路中的諧波變大，就好像三角形連接，這樣的連接效果就會導(dǎo)致電路中的諧波變大，損耗增加。

限流啟動

      如果電流限制設(shè)置得小，啟動轉(zhuǎn)矩就會很小，從而無法啟動。因?yàn)檫@種方法的啟動轉(zhuǎn)矩不高，輕載情況更適用于限流啟動，電流先以線性上升，到上限電流后平穩(wěn)，直到達(dá)到額定電壓，再恢復(fù)至額定電流，啟動成功。啟動成功后，電流值會從維持了一會的電流值下降，而之前的維持上限電流是為了等待電機(jī)成功啟動，而啟動成功后，則不需要電流如此之大，就會逐漸下降到額定電流。這樣的啟動方式，避免了配置的損壞，而上限電流雖然維持了一會但不會對設(shè)備造成太大的影響。

      三相異步電機(jī)軟啟動工作原理中的交流調(diào)壓模塊是由三相反并聯(lián)晶閘管組成，控制方式有很多種，都是為了轉(zhuǎn)矩達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩來工作的。這樣的控制方式避免了種種不利因素，以良好的啟動效果實(shí)現(xiàn)啟動。

      電動機(jī)軟啟動系統(tǒng)模塊如圖2所示。三相交流電源下有同步電壓檢測模塊，電動機(jī)接有電流檢測模塊，SCR驅(qū)動電路、信號隔離電路都作用于反并聯(lián)晶閘管。晶閘管端電壓檢測模塊可以給功率因數(shù)角控制模塊發(fā)出信號，后32位ARM微處理器把信息投入到液晶顯示模塊和鍵盤輸入模塊，并且和RS485以太網(wǎng)進(jìn)行信息互相交流。其詳細(xì)工作過程如下：LPC2378通過檢測起動接觸器的返回信號，了解電動機(jī)需要軟起動。當(dāng)晶閘管觸發(fā)角和啟動時間小于閾值時，旁路啟動器閉合，并斷開啟動接觸器，使得電機(jī)與電網(wǎng)相連。這樣保證了系統(tǒng)能源的充分利用，使啟動后的電力資源直接供應(yīng)給電機(jī)，這樣不僅方便了供電，還提升了電網(wǎng)設(shè)備的耐用性，這種方法為多數(shù)電廠設(shè)備所采用。三相晶閘管可以控制觸發(fā)角度，所以啟動時比較平滑，是連續(xù)的，便于啟動調(diào)節(jié)。

      1）功率單元：主要由六個晶閘管組成，每相由兩個晶閘管逆并聯(lián)，每相晶閘管的兩端由旁路接觸器并聯(lián)，旁路接觸器用于啟動后的旁路軟起動器。并聯(lián)電容是為了濾波。

      2）檢測單元：三相電壓經(jīng)調(diào)節(jié)電路饋入控制器A/D通道，用于電壓監(jiān)測、過壓、欠壓保護(hù)等。第二種是利用檢測到的晶閘管電壓變換后的方波信號同時進(jìn)入A/D通道，并饋入控制器計算電機(jī)的功率因數(shù)角。

      3）晶閘管觸發(fā)單元：晶閘管觸發(fā)單元能改變定子電壓，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動，是因?yàn)榫чl管觸發(fā)單元能與三相交流電源與三相異步電動機(jī)相連。

      4）外圍拓展單元：這些單元包括信號處理、信號隔離、功率放大、運(yùn)行參數(shù)和故障信息檢測顯示，還有鍵盤輸入電路等。外圍拓展的單元基本包含了與外部器件相關(guān)的功能與應(yīng)用。

      文章對系統(tǒng)的硬件部分做了分析與應(yīng)用，同時對硬件部分在系統(tǒng)中的應(yīng)用做了介紹。硬件部分有主要器件、電源模塊、主電路、同步信號采集模塊、電流檢測電路，它們是硬件部分的各個模塊，起到不同的作用。

4.1產(chǎn)品簡介

4.2產(chǎn)品選型

      產(chǎn)品功能

說明：“√"表示具備“■"表示可選

 

      文章介紹了三相異步電機(jī)的各個方面，包括了它的啟動過程、啟動方法、硬件設(shè)計、軟件設(shè)計。在三相異步電機(jī)的啟動過程中，應(yīng)盡量避免電壓降，過大的啟動電流，同時啟動轉(zhuǎn)矩也應(yīng)該列為重要的參數(shù)之一，不斷觀察啟動轉(zhuǎn)矩，以免電動機(jī)啟動失敗。眾多啟動方法中，應(yīng)用參數(shù)用到了電壓、電流、電磁轉(zhuǎn)矩，這些都可以作為電機(jī)啟動過程中啟動的因素。今后電機(jī)的啟動的發(fā)展方向會趨向節(jié)能，保護(hù)電機(jī)，效率高，耐用性高的方向，三相晶閘管應(yīng)用更受大多數(shù)電機(jī)的應(yīng)用，在以后的應(yīng)用中應(yīng)該加入一個快速熔斷器，防止在調(diào)壓的過程中晶閘管的損壞。