异步电机软起动器硬件设计说明.pdf

引言 三相异步电动机因其结构简单，性能稳定与无需维护等特点，因而在各行业中得到了 广泛的应用。但它是以反电势为主的负载，即以反电势来平衡外加电压。电动机的反电势 随着转子转速的增加而逐渐增大，电动机在起动开始时反电势为零，所以起动电流很大。 这样大得起动电流不仅加重了进线供电电网以与接在电动机前面的开关电器的负荷，而且 对电网与其负载造成干扰，严重时甚至危害电网的安全运行；同时，由于起动应力较大， 出现的巨大转矩又会使电动机发生猛烈的冲振， 并且也给用作动力传输辅助设备 ( 如三角皮 带、变速机构 ) 和做功机械设备带来不可避免的机械冲击。所以，这种“硬起动”不仅会缩 短传动单元和做功机械设备的使用寿命，而且过高的起动电流还会引起供电电网的电压骤 然跌落，致使那些对电压敏感的用电设备产生负面影响。因此，采用电机软起动技术势在 必行。 . . . 1 课题背景与研究意义 1.1 异步电机节能控制的意义 在世界围， 21 世纪潜伏着严重的能源危机，资源的消费速率远远超过了资源的再生能 力，有限的储量和无限的需求使发生全球性能源危机的可能性一直存在。石油、天然气、 煤炭等可燃矿物燃料占世界能源消费的 90%以上，这些亿万年生成的地下资源储量有限， 与消费速率相比是不可再生的，资源耗尽是不可避免的。能源短缺的后果极其严重，它不 但可能导致能源危机和引发经济危机，甚至酿成国际军事冲突。 20 世纪 50-60 年代以发达 国家为主体的西方世界实行的能源“流体化革命” ，为它们的经济发展带来了空前的繁荣。 20 世纪 70 年代以来，以发达国家为主体的西方世界，组建了多种国际能源和环保机构， 彼此磋商，相互协调，不断调整能源战略，非常引人注目的把节约能源置于突出地位并制 定了一系列法规、标准和政策，推动能源开发和能源节约，鼓励节能研究和开发高新节能 产品，强化民众的节能意识和环保意识，大力培育节能市场，特别是积极研究更适应可持 续发展要求的资源配置方法和管理方式。 随着我国工农业生产的迅速发展， 电能的需求量 越来越大，开发和节约能源已成当务之急。交流异步电动机，由于其结构简单、制造方便、 价格低廉、坚固耐用、运行可靠、很少需要维护与可用于恶劣环境等优点，在工业、农业、 交通运输、国防军事和日常生活中得到了广泛的应用，当前的大部分的工业拖动都是以交 流异步电动机作为动力，包括风机、水泵、油泵、压缩机等，其耗电巨大，特别是石油化 工行业，风机泵类的耗电量占其总耗电量的 50%以上。这些异步电动机一般都是按照设计 的负载进行选择的，但在实际使用中，大都经常处在轻载，甚至在空载下运行。因此， “大 马拉小车”的现象几乎是很普通的，如煤矿常用的胶带输送机、刮板机、绞车、压风机、 机床等设备在大部分运行时间中，电动机的负荷变动都较大，其平均输出功率与最高输出 功率之比一般为 0.3-0.4 ，有的还更低。电动机的负载率低，效率不高，电能的浪费现象 十分严重。 1996 年国家统计局统计数字表明，我国全国年发电量的 60%为各种电机设备所 消耗，其中 90kw 以的中小功率异步电动机耗能占总电机耗能的 70%，即消耗了 4200 亿度 电。按我国今年国家规定 0.5 元/kwh 的电价计算，其折合人民币 210 亿元如果这些步电动 机能够节电 10%，就可节约 21 亿元人民币。 2002 年国家电力部统计数字表明，火力发电每 kwh 需投资约 1 元; 三峡水电每 kwh 需投资约 1.13 元，建设周期 13-17 年; 核电每 kwh需投 2 / 44 . . . 资 2-3 元 : 其他能源 ( 人阳能、 风能海洋能等 ) 每 kwh 需投资 3