交流異步電機的節(jié)能技術(shù)研究(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 分類號 密級 中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目 交流異步電機的 節(jié)能技術(shù)研究 英文題目 Ac Induction Motor Energy Saving Technology Research 系 別 工 程 技 術(shù) 系 學(xué)生姓名 靳亞豐 專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué) 號 05208334 指導(dǎo)教師 胡順斌 職 稱 副教授 年 月 日 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 交流 異 步 電 機的 節(jié) 能技 術(shù)研 究 靳亞豐 （中國地質(zhì)大學(xué)長城學(xué)院，保定 河北省） 摘 要 ： 面對日 益增長的能源需求和能源危機，人們曾經(jīng)提出用可再生能源來發(fā)電或通過改善發(fā)電、輸電和用電系統(tǒng)中所用設(shè)備的效率來節(jié)能。異步電機應(yīng)用范圍很廣泛，而且使用數(shù)量極大。任何顯著改善感應(yīng)電機運行效率的措施都可以幫助我們節(jié)約能源，因此，本文對電機進行了全面的分析和研究，在電機的啟動和控制上加以改進。 關(guān) 鍵 詞 :能源危機，節(jié)約能源，電機啟動和控制。 Abstract:In the face of growing energy needs and the energy crisis, it was proposed with renewable energy to power generation or through the improvement of power generation, transmission and power system in the efficiency of equipment used to energy conservation. Asynchronous motor application range is very wide, and use a number. Any significant improvement induction motor efficiency measures can help us to save energy, therefore, in this paper, the motor for a comprehensive analysis and study, in the start of the motor control and improved. Key words: The energy crisis, Saving energy, Motor start-up and Control. 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 目 錄 引言 . 4 1、了解電機節(jié)能概念： . 5 2、節(jié)能設(shè)備改造需要的理由 . 5 2.1、生產(chǎn)工藝普遍落后； . 5 2.2、供配電系統(tǒng)運行效率低； . 5 2.3、電力品質(zhì)低、電能質(zhì)量差； . 6 2.4、能源管理方式粗放； . 6 3、異步電機軟啟動與節(jié)能運行技術(shù)的重要意義 . 6 3.1、異步電機軟啟動技術(shù)概述 . 7 3.2、直接起動的危害 . 7 3 3、老式降壓起動方式的適用場合及性能比較 . 8 3.4、軟啟動器的工作方式及適用場合 . 8 3.4.1、軟啟動的工作方式 . 8 3.4.2、軟起動器的適用場合 . 11 3.5、軟起動器與傳統(tǒng)降壓起動器的比較 . 12 3.6、傳統(tǒng)啟動與軟啟動 . 13 3.7、節(jié)能運行技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 . 14 3.7.1、節(jié)能運行的基本原理 . 14 3.7.2、 節(jié)能運行在軟啟動器上的實現(xiàn) . 14 4、軟啟動器的基本原理 . 16 4.1、電機軟啟動器控制原理圖 . 16 4.2、控制原理及軟件實現(xiàn) . 18 4.2.1、 軟起動器的上電與起動控制 . 18 4.2.2、 軟起動器的參數(shù)設(shè)置 . 19 5. 結(jié)論 . 20 6,、參考文獻 . 21 謝 辭 . 22 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 引言 人們?nèi)找嬖鲩L的能源需求和能源供應(yīng)緊缺之間的矛盾使得節(jié)能成為了人們目前日益關(guān)注的焦點。人們曾多次試圖通過利用可再生能源來發(fā)電或通過改善發(fā)電、輸電和用電系統(tǒng)中所用設(shè)備的效率來節(jié)能，來解決這對矛盾。由于我國電機產(chǎn)品種類繁多，但效率不高。與發(fā)達國家比，平均效率低 3-5 個百分點，運行效率低 10-20 個百分點。目前我國約有 1億臺工業(yè) 電機 ， 2500 萬臺壓縮機， 3000 萬臺風機和泵。但具備設(shè)計、生產(chǎn)、測試高效電機能力的企業(yè)只有 30-50家。一些工業(yè)電機系統(tǒng)用戶對電機系統(tǒng)節(jié)能所帶來的經(jīng)濟效益缺乏認識，或?qū)M 行電機系統(tǒng)節(jié)能改造的技術(shù)問題存在障礙，并且缺乏有效的信息平臺分享電機系統(tǒng)節(jié)能改造方面的成功經(jīng)驗。 再說異步電機是工業(yè)領(lǐng)域中主要的耗能設(shè)備，大約 80%以上電能由異步電機所消耗。市場調(diào)查表明，高效電機和普通電機的銷售價格分別為 70 元 /kw-90 元 /kw 和約 40 元 /kw。此外，電機系統(tǒng)效率低下，長期低效率運行。電機系統(tǒng)匹配不合理，大馬拉小車現(xiàn)象嚴重 ，其運行效率并不那么令人滿意，所以，節(jié)能型異步電機的研究成為了目前電機行業(yè)的發(fā)展趨勢。在過去異步電機設(shè)計過程中，主要考慮的是實現(xiàn)異步電機的優(yōu)良性能和降低其生產(chǎn)成本。它的精度性不高，僅僅靠的是一些專業(yè)經(jīng)驗。計算機的出現(xiàn)，使一些不可能電機節(jié)能設(shè)計和技術(shù)的新研究有了可能。然而現(xiàn)在化得社會中異步電機的節(jié)能在逐漸的提高，并且節(jié)能技術(shù)的研究有了新的突破。 全套資料帶 CAD 圖， QQ 聯(lián)系 414951605 或 1304139763下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 1、了解電機節(jié)能概念： 主要包括更新淘汰低效電機及高耗電設(shè)備；節(jié)能電機概念和技術(shù)，合理匹配電機系統(tǒng)，提高電機效率；以先進的電力電子技術(shù)傳動方式改造傳統(tǒng)的機械方式，實現(xiàn)被拖動裝置控制和設(shè)備制造；推廣軟啟動裝置、無功補償裝置、計算機自動控制系統(tǒng)技術(shù)、優(yōu)化電機 系統(tǒng)的運行和控制。 2、節(jié)能設(shè)備改造需要的理由 企業(yè)是否需要節(jié)能可從以下方面可以做初步判斷，也就是能源浪費情況診斷： 2.1、 生產(chǎn)工藝普遍落后； 在我國的工業(yè)企業(yè)中，很多技術(shù)還停留在上世紀七八十年代水平，甚至還有部分企業(yè)采用蘇聯(lián)時期的生產(chǎn)技術(shù)或工藝，特別是高耗電行業(yè)，鋼鐵、化工、建材、機械、有色金屬、紡織、石油、煤炭等行業(yè)，生產(chǎn)工藝普遍落后，產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量也相對很低，單位產(chǎn)品能耗和電耗大。 2.2、供配電系統(tǒng)運行效率低； 變壓器及配電線路配置不合理工廠供配電系統(tǒng)中能耗最多的是電力變壓器及配電線路。由于市 場需求的變動和工廠生產(chǎn)工藝的改變，往往出現(xiàn)按設(shè)計配置的電力變壓器容量與實際如何不相匹配的情況，例如變壓器容量過大、負載率低，變壓器損耗大；配電線路粗細和長短不合理、不規(guī)范，也導(dǎo)致線路損耗大幅度增加。 設(shè)備配置不合理，“大馬拉小車”情況嚴重國內(nèi)工業(yè)企業(yè)用電設(shè)備多為滿負荷設(shè)計，額定功率普遍偏大，實際運行效率低，占我國工業(yè)用電總量 60%-70%的電機，通常的使用效率不到 75%，“大馬拉小車”與低負荷運行的情況相當普遍。在此狀態(tài)下，電機消耗的電能中有相當部分是以發(fā)熱、鐵損、銅損、噪音與振動等形式被浪費掉。 用電設(shè)備 陳舊老化目前我國工礦企業(yè)中也有不少的變壓器、 電機 、風機、泵類、壓縮機、電焊機等通用設(shè)備是屬于六七十年代的產(chǎn)品，有的設(shè)備及供電線路非常陳舊，這些設(shè)備及供電線路在運行時效率低、耗電多、浪費非常大，存在著很大的節(jié)電潛力。 流體設(shè)備運行工藝不合理風機、泵、壓縮機等通用機械拖動設(shè)備為我國最主要終端耗電設(shè)備，根據(jù)統(tǒng)計，風機和泵類設(shè)備裝機容量大 1.6 億千瓦，占全國用電量的 20%。而此類設(shè)備大部分設(shè)計為固定功率運行，但實際運行時所需的壓力或流量并不固定，且大多數(shù)低于電機額定功率供給的壓力或流量，電能浪費嚴重，節(jié)電潛力大。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 2.3、電力品質(zhì)低、電能質(zhì)量差； 瞬變電壓和浪涌電流的影響工業(yè)企業(yè)用電設(shè)備數(shù)量多、啟動頻繁、負荷變化大，容易對電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，引起瞬變電壓和浪涌電流情況嚴重，嚴重威脅和影響其它設(shè)備的正常運行，導(dǎo)致電機的溫升和電表轉(zhuǎn)速加快而浪費電能，系統(tǒng)用電效率下降 諧波的影響工業(yè)自動化使用整流器、變頻器、可控硅等非線性設(shè)備，會產(chǎn)生大量的諧波，使系統(tǒng)電壓和電流的波形畸變，惡化電力品質(zhì)，不但增加電耗，也影響了用電安全和設(shè)備使用壽命，諧波的危害已成為電網(wǎng)最主要的公害。 供電電壓不穩(wěn)定工業(yè)輸變電網(wǎng)系統(tǒng)負荷大、分布廣，用電高峰期和低 谷期分布時段非常明顯，因此在用電高峰和低谷時段電壓波動很大，都會在很大程度上浪費電能，同時會惡化用電品質(zhì)，不但會增加了電耗，也影響到用電設(shè)備的使用壽命和用電安全。 2.4、 能源管理方式粗放； 能效使用與供電系統(tǒng)及各種設(shè)備的運行狀態(tài)管理、維護、檢修密不可分，而大部分企業(yè)只從保障設(shè)備能正常運行角度對電能進行管理，沒有從使用效率、生產(chǎn)成本和設(shè)備使用壽命等角度，對電能進行精益管理，比如能源計量、檢測管理制度不健全，能源管理崗位不到位，職責不明確等。由于缺乏科學(xué)有效的電能利用及電能質(zhì)量管理手段，企業(yè)一般都不知道電能 主要消耗在什么地方，電能質(zhì)量有沒有被污染以及污染程度有多大？不清楚什么時間消耗了多少，不明白電能浪費的漏洞在哪里，更不清楚改善的機會有哪些，怎么樣改善。 3、異步電機軟啟動與節(jié)能運行技術(shù)的重要意義 電 機是工業(yè)生產(chǎn)中最重要的拖動設(shè)備之一，交流異步電機由于結(jié)構(gòu)簡單、維修容易等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)及其他生產(chǎn)當中。但電機直接啟動時的電流過大，啟動瞬間轉(zhuǎn)矩造成的機械沖擊也會影響其本身及拖動設(shè)備的使用壽命，過大的啟動電流還加速了電機絕緣老化。電機啟動時會引起較大的電網(wǎng)壓降，影響電網(wǎng)供電和其他設(shè)備運行。頻繁啟動電機 的場合，還會因電機的短路、缺相、過流、欠壓、堵轉(zhuǎn)等故障影響設(shè)備運行。因此，宜采用軟啟動控制技術(shù)，改善電機的不良啟動性能，延長電機壽命，減少電網(wǎng)沖擊。 據(jù)不完全統(tǒng)計，電機的用電量已占到我國發(fā)電總量的 50%，研究電機節(jié)能運行技術(shù)具有很強的現(xiàn)實意義。由電機學(xué)理論可知，異步電機運行在額定負載時效率最高，通?？蛇_80%左右；其負載越小，效率和功率因數(shù)就越低。多數(shù)電機，其大部分運行時間內(nèi)的負荷率都在 50%-60%，實際運行效率較低；而電機選型時又是按照需要的最大負載和最壞情況下所需要的功率而定的，因此在大部分時間內(nèi)，電 機都運行在效率較低的輕載情況下。在輕載情況下降低電機電壓，既提高了其運行效率，也可以顯著節(jié)省電能。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 3.1、異步電機軟啟動技術(shù)概述 由于工業(yè)生產(chǎn)機械的不斷更新和發(fā)展，對 電機 的起動性能提出了越來越高的要求，歸納起來有以下幾個方面： （ 1）要求 電機 有足夠大的，并且能平穩(wěn)提升的起動轉(zhuǎn)矩和符合要求的機械特性曲線； （ 2）盡可能小的起動電流； （ 3）起動設(shè)備盡可能簡單、經(jīng)濟、可靠，起動操作方便； （ 4）起動過程中的功率損耗應(yīng)盡可能的少。 根據(jù)以上相互矛盾的要求和電網(wǎng)的實際情況，通常采用的起動方式有兩種：一種是在額定電 壓下的直接起動方式，另一種是降壓起動方式。 3.2、直接起動的危害 直接起動是最簡單的起動方式，起動時通過閘刀或接觸器將 電機 直接接到電網(wǎng)上。直接起動的優(yōu)點是起動設(shè)備簡單，起動速度快，但是直接起動的危害很大： （ 1）電網(wǎng)沖擊：過大的起動電流（空載起動電流可達額定電流的 4 7 倍，帶載起動時可達 8 10 倍或更大），會造成電網(wǎng)電壓下降，影響其他用電設(shè)備的正常運行，還可能使欠壓保護動作，造成設(shè)備的有害跳閘。同時過大的起動電流會使電機繞組發(fā)熱，從而加速絕緣老化，影響電機壽命； （ 2）機械沖擊：過大的沖擊轉(zhuǎn)矩往往造成 電機 轉(zhuǎn)子籠條、端環(huán)斷裂和定子端部繞組絕緣磨損，導(dǎo)致?lián)舸龣C，轉(zhuǎn)軸扭曲，聯(lián)軸節(jié)、傳動齒輪損傷和皮帶撕裂等； （ 3）對生產(chǎn)機械造成沖擊：起動過程中的壓力突變往往造成泵系統(tǒng)管道、閥門的損傷，縮短使用壽命；影響傳動精度，甚至影響正常的過程控制。 所有這些都給設(shè)備的安全可靠運行帶來威脅，同時也造成過大的起動能量損耗，尤其當頻繁起停時更是如此。因此對 電機 直接起動有以下限制條件：（ 1）生產(chǎn)機械是否允許拖動 電機 直接起動，這是先決條件； （ 2） 電機 的容量應(yīng)不大于供電變壓器容量的 10 15； （ 3）起動過程中的電壓降 U 應(yīng)不大 于額定電壓的 15。對于中、大功率的 電機 一般都不允許直接起動，而要求采用一定的起動設(shè)備，方可完成正常的起動工作。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 3 3、 老式降壓起動方式的適用場合及性能比較 降壓起動的目的是減小起動電流，但它同時也使起動轉(zhuǎn)矩下降了。對于重載起動，帶有大的峰值負載的生產(chǎn)機械，就不能用這種方式起動。傳統(tǒng)的降壓起動有以下幾種方法： （ 1）星形 /三角形轉(zhuǎn)換器：這種方法適用于正常運行時定子繞組采用 接法的 電機 。定子有六個接頭引出，接到轉(zhuǎn)換開關(guān)上，起動時采用星形接法，起動完畢后再切換成 接法。起 動電壓為 220V，運行電壓為 380V。這種起動設(shè)備的優(yōu)點是起動設(shè)備簡單，起動過程中消耗能量少。缺點是有二次電流沖擊，設(shè)備故障率高，需要經(jīng)常維護，所以不宜使用在頻繁起動的設(shè)備上。在轉(zhuǎn)換過程中，由于瞬變電勢和 電機 剩磁產(chǎn)生的電勢往往與電源電壓有相位差，嚴重時會產(chǎn)生電壓相加，引起過大的沖擊電流和電磁轉(zhuǎn)矩，因此大大地限制了它的使用。由于起動電壓為運行電壓的 1/，故其起動轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的 1/3，只能用在空載或輕載（負載率小于 1/3）起動的設(shè)備。在 電機 輕載或空載運行時，也可利用該起動設(shè)備作降壓運行，以提高 電機 的功率因數(shù)和 效率。 （ 2）自耦變壓器降壓起動：三相自耦變壓器（也稱補償器）高壓邊接電網(wǎng)，低壓邊接 電機 ，一般有幾個分接頭，可選擇不同的電壓比，相對于不同起動轉(zhuǎn)矩的負載。在 電機起動后再將其切除。其優(yōu)點是起動電壓可以選擇，如 0.65、 0.8 或 0.9UN，以適應(yīng)不同負載的要求。缺點是體積大，重量重，且要消耗較多有色金屬，故障率高，維修費用高。 (3)磁控軟起動器：磁控軟起動器是利用控磁限幅調(diào)壓的原理，在 電機 起動過程中電壓可由一個較低的值平滑地上升到全壓，使 電機 軸上的轉(zhuǎn)矩勻速增加，起動特性變軟，并可實現(xiàn)軟停車。但其起控電壓在 200V 左右，用戶不可調(diào)整，會有較大的電流沖擊，且體積較大。 (4)串聯(lián)電抗器或水電阻：對于高壓電機，可在定子線路中串聯(lián)電抗器或水電阻實現(xiàn)降壓起動，待起動完成后再將其切除。但電抗器成本高，水電阻損耗又大。 (5)串接頻敏變阻器或水電阻：對于繞線式異步 電機 ，可在轉(zhuǎn)子繞組串接頻敏變阻器或水電阻實現(xiàn)起動，待起動完成后再將其切除。但頻敏變阻器成本高，而水電阻損耗又大。其他還有延邊三角形起動，定子串電阻起動等方法。 值得指出的是：盡管各種老式降壓起動方法各有其優(yōu)缺點，但它們有一個共同的優(yōu)點：就是沒有諧波污染。 3.4、軟 啟動器的工作方式及適用場合 隨著電力電子技術(shù)和微機控制技術(shù)的發(fā)展，國內(nèi)外相繼開發(fā)出一系列電子式起動控制設(shè)備，用于異步 電機 的起動控制，以取代傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備。新型的電子式軟起動器的主電路一般都采用晶閘管調(diào)壓電路，調(diào)壓電路由六只晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于 電機 的三相供電線路上。當起動器的微機控制系統(tǒng)接到起動指令后，便進行有關(guān)的計算，輸下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 出晶閘管的觸發(fā)信號，通過控制晶閘管的導(dǎo)通角 , 使起動器按所設(shè)計的模式調(diào)節(jié)輸出電壓 ,以控制 電機 的起動過程。當起動過程完成后，一般起動器將旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管主電路， 使 電機 直接投入電網(wǎng)運行，以避免不必要的電能損耗，軟起動器的控制框圖如圖 1 所示。 3.4.1、軟啟動的工作方式 所謂 “ 軟起動 ” ，實際上就是按照預(yù)先設(shè)定的控制模式進行的降壓起動過程。目前的軟起動器一般有以下幾種起動方式： (1)限流軟啟動 主要用于輕載啟動。在啟動過程中限制啟動電流不超過某一設(shè)定值 (Im)，其輸出電壓從零開始迅速增長，直到其輸出電流達到預(yù)先設(shè)定的電流限值 Im，然后在保持輸出電流 IIm 的條件下逐漸升高電壓直到額定值，使電機轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到額定轉(zhuǎn)速。限流軟啟動的優(yōu)點是啟動電流小、對電網(wǎng)電壓影響 小，且可按需要進行調(diào)整 (啟動電流的限值 Im 必須根據(jù) 電機 的啟動轉(zhuǎn)矩來設(shè)定， Im 設(shè)置過小將會使啟動失敗或燒毀電機 )，缺點是在啟動時難以知道啟動壓降，不能充分利用壓降空間，損失啟動轉(zhuǎn)矩，啟動時間相對較長。 圖 1 軟起動器的控制框圖 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 (a)限流起動 (b)電壓斜坡起動 (c)轉(zhuǎn)矩控制起動 (d)轉(zhuǎn)矩加突跳 控制起動 (2)電壓斜坡啟動 用于重載啟動。輸出電壓由小到大斜坡線性上升，將傳統(tǒng)的降壓啟動變有級為無級。電壓斜坡啟動缺點是啟動轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升，對啟動不利，且啟動時間長，對電機也不利。改進的方法是采用雙斜坡啟動：輸出電壓先迅速升至 U1（ 電機 啟動所需最小轉(zhuǎn)矩所對應(yīng)的電壓值），然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負載特性調(diào)整。這種啟動方式的特點是啟動電流相對較大，但啟動時間相對較短。 (3)轉(zhuǎn)矩控制啟動 主要用于重載啟動，它是按 電機 的啟動轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電 壓，它的優(yōu)點是啟動平滑、柔性好，對拖動系統(tǒng)有利，同時減少了對電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動方式，其缺點是啟動時間較長。 (4)轉(zhuǎn)矩加突跳控制啟動 與轉(zhuǎn)矩控制啟動同樣用于重載啟動。不同的是，突跳控制在啟動瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服拖動系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，可縮短啟動時間。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負荷。 (5)電壓控制啟動 用于輕載啟動，在保證啟動壓降的前提下使 電機 獲得最大的啟動轉(zhuǎn)矩，盡可能地縮短啟動時間，是最優(yōu)的輕載軟啟動方式。 停車方式有三種：一是自由停車，二是軟停車，三是制動停車。軟起動器帶 來的最大好處是軟停車和制動停車，軟停車消除了拖動系統(tǒng)的反慣性沖擊，對于水泵就是 “ 水錘 ”效應(yīng)；制動停車則在一定場合代替了反接制動停車功能。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 3.4.2、 軟起動器的適用場合 (1)生產(chǎn)設(shè)備精密，不允許起動沖擊，否則會造成生產(chǎn)設(shè)備和產(chǎn)品不良后果的場合； (2)電機 功率較大，若直接起動，要求主變壓器 容量加大的場合； (3)對電網(wǎng)電壓波動要求嚴格，對壓降要求 10 UN 的供電系統(tǒng)； (4)對起動轉(zhuǎn)矩要求不高，可進行空載或輕載起動的設(shè)備。 嚴格地講，起動轉(zhuǎn)矩應(yīng)當小于額定轉(zhuǎn)矩 50的拖動系統(tǒng)，才適合使用軟起動器解決起動 沖擊問題。對于需重載或滿載起動的設(shè)備，若采用軟起動器起動，不但達不到減小起動電流的目的，反而會要求增加軟起動器晶閘管的容量，增加成本；若操作不當，還有可能燒毀晶閘管。此時只能采用變頻軟起動。因為軟起動器調(diào)壓不調(diào)頻，轉(zhuǎn)差功率始終存在，難免產(chǎn)生過大的起動電流；而變頻器采用調(diào)頻調(diào)壓方式，可實現(xiàn)無過流軟起動，且可提供1.2 2 倍額定轉(zhuǎn)矩的起動轉(zhuǎn)矩，特別適用于重載起 動。 (5)軟啟動器的缺點是不能長時間應(yīng)用于啟動轉(zhuǎn)矩要求很高的電機驅(qū)動裝置上。這是因為電機軟啟動器實際上是將自身電壓斜坡式抬升至最大值，停機過程中又逐漸下 降至設(shè)定的關(guān)機水平來完成工作的。由于轉(zhuǎn)矩與電壓平方成正比，連接電機無法一開始就達到最大轉(zhuǎn)矩，因此軟啟動器更適合于風扇、電梯、水泵、傳送帶等輕型易啟動設(shè)備。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 3.5、 軟起動器與傳統(tǒng)降壓起動器的比較 軟起動器與傳統(tǒng)降壓起動器的性能比較見表 2。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 3.6、 傳統(tǒng)啟動與軟啟動 異步電機的傳統(tǒng)啟動方式有全壓啟動、星三角降壓啟動和自耦降壓啟動等。前者啟動電流大， 5-7 倍的啟動電流造成能量的巨大消耗，對電網(wǎng)和變壓器也有很大沖擊，影響電機本身及控制期間的壽命；后兩者啟動電流較小， 但同樣存在沖擊電流，設(shè)備故障率較高，同時啟動轉(zhuǎn)矩降低，啟動時間延長。 所謂“軟啟動”，就是按預(yù)先設(shè)定的控制模式進行的電機降壓啟動過程。交流電機啟動時的電流一般是額定電流的 1.5 倍，軟啟動的主要目的是降低異步電機的啟動電流，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性，延長電機及相關(guān)設(shè)備的使用壽命。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 3.7、 節(jié)能運行技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 3.7.1、 節(jié)能運行的基本原理 電機效率是電機輸出功率與輸入功率比值的百分數(shù)。因為電機的輸入功率并不僅用來驅(qū)動電機、在軸上輸出功率，還有一部分成為電機的固有損耗，所以電機效率總是小于 1。 電機的主要損耗為 鐵耗和銅耗，其中銅耗是電流經(jīng)過電機繞組產(chǎn)生，與電流平方成正比：鐵耗是電機定子和轉(zhuǎn)子鐵心中的勵磁電流而產(chǎn)生，與供電電壓成正比。其他損耗很小可忽略。若電壓不變而電機負載變化，則與電壓成正比的勵磁電流基本不變，電機從電網(wǎng)吸取的無功功率 Q 也不變，但電機吸收的有功功率是隨負載增加而增大的。因此，電機在空載和輕載時功率因數(shù)很低，同時由于與負載電流成正比的可變損耗降低使電機的效率也大大下降。如能在負載減輕的同時，相應(yīng)降低電機端電壓，則勵磁電流隨之減小， Q 下降，從而提高了功率因數(shù)；同時，定子鐵損耗下降，可較大地提高效率，達 到節(jié)電的目的。 3.7.2、 節(jié)能運行在軟啟動器上的實現(xiàn) 為獲得最佳的節(jié)能效果，人們提出很多電機端電壓優(yōu)化調(diào)節(jié)原則，如恒功率因數(shù)控制、最小定子電流控制、最小功率因數(shù)角控制和最小定子輸入功率控制等，但最為重要的因素應(yīng)是功率因數(shù)角定義的工程實用性。 異步電機通?？傇谌珘合逻\行，電機從空載到滿載，磁場幾乎不變。因此磁化電流在所有負載下基本相同。當電機工作在空載或輕載時功率因數(shù)很低，造成電機效率低。如在輕載時適當降低端電壓，則定子電流中的無功分量將減小，從而使功率因數(shù)上升。由此可見，功率因數(shù)既能反映電機負載的變化， 又能反映供電電壓波動，是一個理想的控制參數(shù)。因此，恒功率因數(shù)控制成為目前在異步電機節(jié)能運行技術(shù)中采用最多的控制策略。其原理方框圖如圖 7所示。 圖 7 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 利用軟啟動器實現(xiàn)節(jié)能運行，就是單片機通過不斷檢測電機運行時的功率因數(shù)角（ cos ），并與設(shè)定的功率因數(shù)角比較，根據(jù)比較結(jié)果自動地調(diào)節(jié)軟啟動器可控硅的導(dǎo)通角， cos 數(shù)值低表明是輕載，要降低 電機 的端電壓； cos 數(shù)值高表明是 重載，則需升高電機的電壓。如此一來，實現(xiàn)了可控硅輸出電壓的自動調(diào)節(jié)，使 電機 始終工作在設(shè)定的功率因數(shù)下，減少了電機輕載運行時的損耗，提高了電機運行效率，從而達到節(jié)能的目的。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 4、軟啟動器的基本原理 4.1、 電機軟啟動器控制原理圖 圖 3 軟啟動器控制原理圖 軟啟動器的晶閘管調(diào)壓電 路由 6個晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于交流異步電機的三相供電線路之上。 (圖 4)加入啟動信號后，系統(tǒng)軟件首先施加若干毫秒的固定延時用于系統(tǒng)自檢，然后進行有關(guān)計算，輸出晶閘管觸發(fā)信號，通過控制晶閘管導(dǎo)通角，使啟動器按所設(shè)計的模式調(diào)節(jié)輸出電壓、控制 電機 的啟動過程。啟動過程完成后，單片機再發(fā)出控制信號，啟動器將用于短接可控硅的旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使單片機控制系統(tǒng)停止工作，電機直接投入電網(wǎng)運行，避免不必要的電能損耗。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 （圖 4） 軟起動器是電力電子技術(shù)與自動控制技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，其電路原理如圖 4 所示。將三組反并聯(lián)晶閘管串接于供電電源與被控電機之間。起動時，由電子電路控制晶閘管的導(dǎo)通角，使電機的端電壓逐漸增大，直至全電壓，使電機實現(xiàn)無沖擊軟起動 ；停機時，則控制晶閘管的關(guān)斷速度，使電機的端電壓由全電壓逐漸下降至零，實現(xiàn)軟停車，可見，軟起動器實際上是一個晶閘管交流調(diào)壓器。改變晶閘管的觸發(fā)角，就可調(diào)節(jié)晶閘管調(diào)壓電路的輸出電壓。在整個起動過程中，軟起動器的輸出是一個平滑的升壓過程（且可具有限流功能），直到晶閘管全導(dǎo)通，電機在額定電壓下工作。 圖 5是 ABB PSD 系列軟啟動器產(chǎn)品的原理圖，圖中的元件如下： E1：電路板 ；F6：溫度監(jiān)視器 ；J1 J3：連接端子 ；K4：繼電器，在運行狀態(tài)時動作 ；K5：繼電器，在全壓狀態(tài)時（ Ue=100%）動作 ；K6：繼電器，故障信號 ；T2：電流互感器 ；T5：控制變壓器 ；V1 V6：晶閘管 ；X1 X3：端子板。另外，根據(jù)功率范圍，還有兩組或三組風扇作為標準配置。根據(jù)不同的應(yīng)用要求，還可選擇過載保護器。在圖 1 中， V2、 V4、 V6 三只晶閘管依次對應(yīng)于U、 V、 W 三相電源的正半周，開通角 相同，故三相的觸發(fā)脈沖應(yīng)依次相差 120；每相的正、負半周依次分別由反并聯(lián)的兩只晶閘管觸發(fā)控制，所以同 一相的兩個反并聯(lián)晶閘管觸發(fā)脈沖應(yīng)相差 180，觸發(fā)順序是 V2、 V5、 V4、 V1、 V6、 V3，依次相差 60。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 圖 5 軟啟動器原理框圖 4.2、 控制原理及軟件實現(xiàn) 4.2.1、 軟起動器的上電與起動控制 軟起動器控制回路如圖 6 所示。操作員首先手動合上開關(guān) Q50，如果沒有過載等故障并且 熔絲 F40 正常， K51 將吸合，給 PLC 發(fā)出 “ 上電準備好 ” 信號，此時操作員可以在 HMI畫面上給出上電命令， K51 將吸合，從而 K10 吸合，給 PLC 發(fā)出 “ 上電完成 ” 信號，完成上電操作。 起動時，操作員從操作臺上按下起動按鈕，電機按設(shè)定的起動時間從低速起動至設(shè)定值，給 PLC 發(fā)出 “ 運行 ” 信號。抱閘風機也與主電機同時起動。為了保護電機和機械設(shè)備，除了必須收到 “ 上電完成 ” 信號，還必須滿足以下條件：無急停連鎖 ；潤滑油泵運行 ；潤滑壓力達到規(guī)定值 ；干油泵運行 ；空氣壓力達到規(guī)定值。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 圖 6 控制回路原理圖 4.2.2、 軟起動器的參數(shù)設(shè)置 軟起動器上電后，需對其有關(guān)參數(shù)進行設(shè)定。對于 PSD 型軟起動器來說，主要參數(shù)及其設(shè)定范圍如下： （ 1） 起動時升壓時間： 0.5 60s。 （ 2） 起動時初始電壓： 10 60%電源電壓。 （ 3） 限流功能： 2 5 倍電機額定電流。 （ 4） 停止時降壓時間： 0 30s。軟起動器在得到停止信號后，按照設(shè)定的降壓時間，輸出端由設(shè)定的級落電壓（ 100% 30%的電源電壓）降至初始電壓，然后即刻降到零電壓。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 學(xué)習(xí)好資料，畢設(shè)專用，答辯優(yōu)秀 5.結(jié)論 能源是國民經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)資源，是制約生產(chǎn)力發(fā)展的重要因素。電能是一種廣泛利用的優(yōu)質(zhì)能源，電力是工業(yè)動力之源， 電機 是將電能轉(zhuǎn)換成機械能的樞紐，當今世界上一切電力拖動基本上都是通過這一形式來實現(xiàn)的。 電機 的廣泛應(yīng)用，近百年來使整個世界的生產(chǎn)力獲得了迅猛發(fā)展，同時它的耗電（世界各國）一直占駐國家總電量的一半以上，現(xiàn)代社會隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，運行 電機 的總量還在與日俱增 ，更加速了電力的生產(chǎn)，加速了一次能源（煤、石油）的開采，據(jù)有關(guān)文獻的估計，還有一個世紀，這些有限的一次能源諸將開采殆盡。因此，提高現(xiàn)有能源的利用效益應(yīng)成為當今人類關(guān)注的大事。對于占駐主要耗電量的電機及其供配電系統(tǒng)的電效益的提高應(yīng)首當重視。這方面有待國家統(tǒng)籌方略。 軟起動器結(jié)構(gòu)簡單，較之傳統(tǒng)的 /Y