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交-交變頻技術實現感應電機的重載起動
摘要:給出了電動機的幾種起動方式，并分析了其特性，著重介紹了軟起動。但本文的目的是解決電動機的重載起動，并給出了一種交交變頻的方法來實現。關鍵詞:感應電機軟起動交交變頻
Abstract:somestartingmannersofmotoraregivenandanalyzedinthispaper,soft
startingisintroducedemphasizly.Buthowtosolveoverloadingstartingispurposed
andAC-ACvariablefrequencyisgiven.
Keywords:inducingmotorsoftstartingAC-ACvariablefrequency
1引言
三相交流電動機從發明以來，經歷了100多年的歷程，在這漫長的歲月里，它為奠定與發展這項經典的傳動技術樹立了豐碑，。又由于其具有結構簡單、運行可靠、維護方便、價格低廉，而廣泛作用于電力拖動生產機械的動力，在機械、化工、紡織和石化等行業有大量的應用。然而，電動機的起動特性卻一直舉步維艱。這是因為電動機在恒壓下直接起動，其起動電流約為額定電流的4-7倍，其轉速要在很短時間內從零升至額定轉速，會在起動過程中產生沖擊，很容易使電力拖動對象的傳動機構等造成嚴重磨損甚至損壞。在起動瞬間大電流的沖擊下，將引起電網電壓降低，影響到電網內其它設備的正常運行。同時由于電壓降低，電動機本身起動也難以完成，造成電機堵轉，嚴重時，可能燒壞電動機。因而如何減少異步電動機起動瞬間的大電流的沖擊，是電動機運行中的首要問題。為此必須設法改善電動機的起動方法，使達到電動機的平滑無沖擊的起動，于是各種限流起動方法也就應運而生。
2傳統的起動方法
2.1定子串電抗器起動
對于鼠籠式異步電機一般采用定子回路串電抗器分級起動，繞線式異步電機則采用轉子回路串電抗器起動。定子邊串電抗器起動，即增加定子邊電抗值，可理解為降低定子實際所加電壓，其目的是減少起動電流。此起動方式屬降壓起動，缺點是起動轉矩隨定子電壓的降低而成平方關系下降，外串電阻中有較大的功率損耗。又由于是分級起動，起動特性不平滑。
2.2星-三角起動
起動時定子繞組星形連接，起動后三角形連接。在電動機繞組星形連接時，電動機電流僅為三角形連接的1/3，遺憾的是電動機的轉矩也同樣降低到三角形接線時的1/3，為了使電動機在額定轉速時達到它的額定轉矩，在經歷了預先設定的時間后，又從星形接線轉換到三角形接線，在轉換過程中會出現二次沖擊電流。
2.3自耦變壓器起動
當電動機起動時，電動機的定子通過自耦變壓器接到三相電源上。當電機轉速升高到一定值時，自耦變壓器被切除，電動機定子直接接到電源上，電動機進入正常運行狀態。同直接起動時相比，當電壓降到W2/W1倍時，起動電流和起動轉矩降到(W2/W1)2倍(W2/W1為自耦變壓器的變比)。這種起動方式的優點是起動時定子電壓的大小可調。比起定子串電抗起動，當限定的起動電流相同時，起動轉矩損失較少。要使變壓器的容量和耐壓水平提高，將使得變壓器的體積增大，成本高，且不允許頻繁起動，同樣也不能帶重負載起動。
.4頻敏變阻器起動
對于繞線式異步電機來說，如果僅僅是為了限制起動電流、增大起動轉矩，則一般采用轉子回路串頻敏變阻器起動方式。但此起動方式在頻繁起動下，易發生溫升，且結構復雜，不常用。
由此可知上述幾種起動方式的共同特點是控制電路簡單，起動轉矩基本固定不可調，起動中都存在二次沖擊電流，對負載機械有沖擊轉矩，且受電網電壓波動的影響，一旦出現電網電壓下降，會造成電機堵轉，起動困難，且上述幾種起動方法，在停機時都是瞬間停機，遇到負載較重時會造成劇烈的機械沖擊。
3軟起動
所謂軟起動是指裝置輸出電壓按一定規律上升，使被控電動機的電壓由零升到全電壓，轉速相應的由零平滑加速到額定轉速的過程。它是電力電子技術與自動化控制技術的綜合，是將強電和弱電結合起來的控制技術。在軟起動器中三相電源與被控電機之間串入三相反并聯晶閘管，采用反并聯接線的晶閘管接在電動機的每相，利用晶閘管移相控制原理，控制其內部晶閘管的導通角，電動機起動時，用調節6個晶閘管的不完全導通來控制電動機的供電電源。換言之，起動時只有三相正弦波形的一部分向電動機供電。
軟起動的優點是起動特性曲線好，使晶閘管的導通角從零度開始，逐漸前移，電機的端電壓從零開始逐漸上升，直至達到額定電壓，起動電流從零線性上升至設定值，從而滿足起動轉矩的要求，保證起成功。表1為軟起動同傳統起動對照表。
4重載起動方式(交-交變頻起動)
4.1交-交變頻工作原理
盡管軟起動具有起動平滑，起動時間等參數可調的特性，具有傳統起動方法無法比擬的優越性，是傳統降壓起動器的理想換代產品。但可控硅調壓方式的軟起動器控制感應電動機，在減小電壓的同時，供電頻率仍為工頻，使得其功率因數低，無功功率增加，這決定了其只能應用于輕載場合，對于重載起動就勉為其難了。然而在很多場合下，不能保證負載為輕載起動，如球磨機、破碎機、空氣壓縮機、風機等，這就使得我們想在降低電壓的同時，能夠減小供電電壓頻率，即保持V/F不變，保證恒力矩起動，因而變頻器變頻起動無疑是最好的起動設備，但如果把變頻器僅作起動，不調速，資金浪費很大，特別是高壓大容量的通用變頻器價格就更為昂貴，且感應電動機的重載起動只是短時間的過程，故尋求一種感應電機的重載安全起動方法是很有必要的。縱上述幾種起動方式可得出采用交-交變頻器來實現重載起動。因為交-交變頻沒有中間直流環節，僅用一次變換就實現了變頻，所以效率較高，而且大功率交流電機調速系統所用的變頻器也主要是交-交變頻來完成的。
交-交變頻的工作原理是讓兩組交流電路按一定頻率交替工作，就可以給負載輸出該頻率的交流電。改變兩組變流電路的切換頻率，就可以改變輸出頻率;改變變流電路工作時的控制角α，就可以改變交流輸出電壓的幅值。
如果讓α角不是固定值，在半個周期內讓正組變流電路P的α角按正弦規律從900逐漸減小到00，然
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