關(guān)于電動機(jī)的研究設(shè)計分析

趙坤

【摘?要】世界上大多數(shù)國家對于電動機(jī)消耗大約70%的電能總量感到十分苦惱。到我們開始起動電動機(jī)時如若不采取任何措施，則會在剛起動的極短的時間內(nèi)，生成極大的的電流，其電流的大小將會比額定的電流大很多，這并不是一種好的情況，它會消耗很多電能。同樣的這種情況下，將會影響系統(tǒng)的正常工作，更嚴(yán)重時，將會產(chǎn)生更嚴(yán)重的后果，甚至影響其它系統(tǒng)的工作，不采取任何措施的啟動方式還會產(chǎn)生極大的轉(zhuǎn)矩，這種極大的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的沖擊力會產(chǎn)生極大的危害，無論是對電機(jī)，還是對電機(jī)所關(guān)聯(lián)的設(shè)備都會造成很大的危害與影響。這是世界各國所不愿意看到的.

同樣的不采用任何措施就將電機(jī)起動，導(dǎo)致很多能量的損失。因此，起動電機(jī)時使用一定的手段，會減少很多能量的浪費，同樣的用這種手段也會減少起動機(jī)產(chǎn)生的極大的轉(zhuǎn)矩，減少沖擊，這樣也就會對其它系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)并對安全性進(jìn)行一定的提高，是非常重要的步驟。所以，起動電動機(jī)使用一定的手段是必須的。

【關(guān)鍵詞】電動機(jī);起動

1、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

人們在二十世紀(jì)七十年代的時候發(fā)明了用晶閘管為基礎(chǔ)的改善電機(jī)的起動技術(shù)，并被不斷的推廣和應(yīng)用，已達(dá)到避免所不期望的情況發(fā)生，也減小了危害的作用。經(jīng)過不斷地摸索和研發(fā)，國外已經(jīng)掌握了成型的技術(shù)應(yīng)用，也正是因為這個原因，他們形成了其獨特的技術(shù)優(yōu)勢，在國外也開始有了許多著名的軟啟動器產(chǎn)品生產(chǎn)廠商，例如美國AB公司、英國CT公司、法國TE公司、德國的 AEG公司以及歐洲的ABB公司等。為了更好地對電機(jī)進(jìn)行控制以減少其可能產(chǎn)生的危害，國外已經(jīng)開始通過先進(jìn)的技術(shù)和手段來研究新的方式方法，實現(xiàn)更好的可靠與安全的性能。雖然國外在這一領(lǐng)域方面已經(jīng)逐漸開始處于領(lǐng)先位置，并掌握著先進(jìn)的技術(shù)和理論，但是還要對現(xiàn)實的情況進(jìn)行考慮，結(jié)合可行性和資金性價比等方面的考慮，現(xiàn)在應(yīng)用最廣泛的且實用的起動技術(shù)仍然是晶閘管為基礎(chǔ)的起動技術(shù)。由于技術(shù)和資金限制，低壓產(chǎn)品仍然是現(xiàn)在的主流?，F(xiàn)在的產(chǎn)品最高電壓等級為，最大容量為。

上世紀(jì)90年代，軟起動器由國外開始引入到了中國，但是因其價格較貴，未能得到較高的認(rèn)知度而受到國內(nèi)的忽視。但是隨著社會的快速發(fā)展，對于電機(jī)的更高要求，使得起動時進(jìn)行一定的手段進(jìn)行調(diào)節(jié)變得十分具有現(xiàn)實的意義。對于國內(nèi)來說，這一技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)初具規(guī)模，但是技術(shù)的能力仍然存在一些不足的地方，對于很多產(chǎn)品，還要依賴對國外的成品進(jìn)行一定的模仿，所以國內(nèi)的軟起動領(lǐng)域的發(fā)展與國外所達(dá)到的高度還有一定的差距。國內(nèi)也開始形成了一些逐漸具有規(guī)模的軟啟動企業(yè)，如雷諾爾和奧托等企業(yè)，但是這些企業(yè)與國外品牌競爭難度較大。因為其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性高壓電機(jī)的軟起動較難以實現(xiàn)較好的性能，雖然它的數(shù)量并不是占有較大的比例，但是對于這樣電動機(jī)，軟起動的需求性是并不亞于低壓電動機(jī)的。所以我國軟起動技術(shù)尤其是高壓軟起動方面還是比起國外有一定的差距，還需要進(jìn)一步的發(fā)展和提高

2、電動機(jī)軟啟動系統(tǒng)電路的總體結(jié)構(gòu)分析

軟起動系統(tǒng)設(shè)計是一個較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)的構(gòu)建，在設(shè)計的過程中我們需要考慮很多的因素，并通過計算來設(shè)計各個部分的基本結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)它們所能達(dá)到的預(yù)期的效果，然后對各個部分進(jìn)行組合來實現(xiàn)具體的功能。具體的部分設(shè)計功能如下：

（1）檢測系統(tǒng)的電壓，以判定與電源電壓是否同步，并且檢測過壓、逆序、欠壓等故障。

（2）檢測電動機(jī)的電流，用來計算其功率的因數(shù)大小，并且檢測過流、過載和堵轉(zhuǎn)等故障。

（4）對運(yùn)行的參數(shù)進(jìn)行控制，并且實現(xiàn)運(yùn)行參數(shù)的顯示與參數(shù)的設(shè)置。

3、電動機(jī)軟起動控制策略

3.1?斜坡電壓起動的控制策略

此種控制方式是對系統(tǒng)中的電機(jī)在剛運(yùn)行時候的電流進(jìn)行連續(xù)的檢測，當(dāng)其電流值比最初設(shè)定的最大的電流值大時，此時調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)開始對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)時的對象是晶閘管的觸發(fā)角，對其觸發(fā)角進(jìn)行人為的控制，進(jìn)而達(dá)到使其電流減小的目的，當(dāng)其大小減小到預(yù)期的數(shù)值的時候，則停止對系統(tǒng)的干預(yù)作用，當(dāng)必要時繼續(xù)進(jìn)行干預(yù)控制電流的大小，在此過程中我們需要往復(fù)的進(jìn)行調(diào)解，直到達(dá)到預(yù)期的目的完成整個起動過程。

3.2?轉(zhuǎn)矩控制的策略

對電動機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩進(jìn)行控制調(diào)整是這種方法能夠?qū)崿F(xiàn)的核心，使其能夠按預(yù)期的控制規(guī)律升高，并且我們通過PI調(diào)節(jié)的方式對系統(tǒng)進(jìn)行干預(yù)而調(diào)節(jié)上升的性能等，PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸入的數(shù)值，是依據(jù)初始值通過計算后，得到的轉(zhuǎn)矩的數(shù)值，另外依據(jù)電動機(jī)的電壓反饋與電流反饋值進(jìn)行運(yùn)算，其作用是為了PI環(huán)節(jié)提供依據(jù)的參數(shù)。通過各個不同功能的作用相結(jié)合，生成所需要的預(yù)期的脈沖，去驅(qū)動晶閘管的符合要求的觸發(fā)，以達(dá)到轉(zhuǎn)距控制起動的目的。

3.3?晶閘管參數(shù)選擇

在本次設(shè)計中起到至關(guān)重要作用的是晶閘管，所以完成系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵一步是晶閘管的選擇，主要分析兩點問題是決定晶閘管的選擇方向，第一點是在具有良好的安全性能與可靠性能的前提下確保設(shè)計能夠順利完成，盡可能多的使用我國生產(chǎn)的電子器件，以達(dá)到節(jié)約成本的目的，以提高其性價比。第二點是要對元器件的散熱器的形狀以及尺寸進(jìn)行合理計算與選擇。

3.4 晶閘管的電流容量的選擇

在本設(shè)計中所采用的原件及結(jié)構(gòu)都是根據(jù)實際情況下考慮選擇的，所以考慮到實際應(yīng)用的要求，在所設(shè)計的電路中反并聯(lián)晶閘管要實現(xiàn)其導(dǎo)通角在內(nèi)變化。所以晶閘管在導(dǎo)通角為時，電流平均值最大，電流的容量可由下式來確定：

?????????（2-9）

在式子中，為晶閘管流過各相的回路時電流的有效值;則為波形的系數(shù);

3.5 晶閘管的耐壓選擇

能夠影響晶閘管耐壓值的因素有很多，電路中各部分的不同的結(jié)構(gòu)或者是勵磁的電流的影響都會對其產(chǎn)生極大的影響。所以在選擇方面我們必須小心謹(jǐn)慎。因此選擇需要進(jìn)行全面而仔細(xì)的計算與考慮，但是根據(jù)工作經(jīng)驗和理論分析，一般對晶閘管額定電壓的限制為：

????????（2-10）

代表的是晶閘管的最大的耐壓值。

結(jié)?語：通過分析、研究以及具體的應(yīng)用來看，本文的方案可以通過具體模塊與機(jī)構(gòu)的組合，以此達(dá)到對電動機(jī)的電壓電流進(jìn)行限制的目的，并且也能改變電動機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，減小不采用任何方式手段起動時所產(chǎn)生的危害，并且此系統(tǒng)對電機(jī)的控制效果非常明顯，不僅能達(dá)到預(yù)期的效果，還具有很多優(yōu)點：安全性與可靠性高，適應(yīng)性強(qiáng)。這一系列的分析與研究使我們看見了這一系統(tǒng)的實用性與可用性。

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（作者單位：新汶礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司翟鎮(zhèn)煤礦調(diào)度室）