田野 單思亮 王繼紅

新疆維吾爾自治區(qū)產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗研究院 新疆烏魯木齊 830000

三相異步電動機的工作原理是在定子上裝有三相對稱繞組，轉(zhuǎn)子繞組是閉合的短路繞組。當定子繞組接到三相對稱電源時，便有對稱的三相電流流過，它們在電機的氣隙內(nèi)建立以同步轉(zhuǎn)速n旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場。設(shè)磁場逆時針旋轉(zhuǎn)，用旋轉(zhuǎn)磁極N、S表示，它的磁力線切割轉(zhuǎn)子導體，產(chǎn)生感應轉(zhuǎn)子電勢，電勢的方向用右手定則判定。在轉(zhuǎn)子電勢的作用下，轉(zhuǎn)子導體中便有電流流過，其有功分量與電勢同相位。根據(jù)電磁力定律，轉(zhuǎn)子導體電流的有功分量與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用時，轉(zhuǎn)子導體受到電磁力f的作用，方向用左手定則判定。在電磁力的作用下，電動機轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)速n，與旋轉(zhuǎn)磁場方向相同。如果轉(zhuǎn)軸上帶有機械負載，電動機就可拖動負載旋轉(zhuǎn)，從繞組中輸入的電能轉(zhuǎn)換成軸上輸出的機械能

1 軟啟動器的出現(xiàn)及發(fā)展

伴隨著傳動控制對自動化要求的不斷提高，采用可控硅為主要器件和單片機為主要控制核心的智能型電動機起動裝置—軟啟動器，已在各行各業(yè)得到廣泛的應用。由于軟啟動器性能優(yōu)良、體積小、重量輕，并且具有智能控制及多種保護功能，另外，各項啟動參數(shù)還可根據(jù)不同負載進行調(diào)整，古其負載適應性很強。因此電子式軟起動器將逐步取代落后的Y/Δ、自耦減壓和磁控式等傳統(tǒng)的減壓起動設(shè)備必將成為必然。

電力電子技術(shù)的快速發(fā)展，軟起動器得到廣泛應用。軟起動器是一種集軟起動、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護于一體的新穎電機控制裝置。它具有多種對電機保護功能，例如有短路、過載、電壓斷相、電流斷相、漏電閉鎖等保護功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備的諸多弊端。這也就是意味著三相異步電動機可以實現(xiàn)平穩(wěn)啟動，而且機械和電應力將會降至最小，因此軟啟動器在市場上得到廣泛應用。

2 設(shè)計理論與控制方案

為了研究異步電動機的起動時的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩等變量的關(guān)系，進而分析異步電機起動時的電流、起動轉(zhuǎn)矩和所外加電壓的關(guān)系。就要研究電機的數(shù)學模型采用集中參數(shù)等效電路的數(shù)學模型時首先需作一些假定，根據(jù)電機學知識，可得：

（1)忽略空間和時間諧波；

（2)忽略磁飽和；

（3)忽略鐵損。

電動機軟起動是一種連續(xù)無級漸漸升壓限流起動方式，主要思想是通過軟件控制，使電動機在起動時，定子電壓由某一個初始值逐漸上升至全電壓，并在電壓上升過程中，限制起動電流的增加，以實現(xiàn)小電流起動，大電流工作。即軟起動是以軟件控制代替常規(guī)繼電器線路控制來滿足電動機平穩(wěn)升壓起動。軟起動器常采用的是三相交流調(diào)壓電路，在電源和異步電動機之間接入反并聯(lián)晶閘管調(diào)壓電路。晶閘管的控制方式一般采用相位控制，即使晶閘管在電源電壓每一周期中，在選定的時刻將負載與電源接通，改變選定的時刻可達到調(diào)壓。設(shè)計系統(tǒng)時把三對反并聯(lián)晶閘管分別串接在電動機的三相定子線圈上，晶閘管的編號為：VTI、VT4構(gòu)成一對接到電源A相，VT2、VT5構(gòu)成一對接到電源B相，VT3、VT6構(gòu)成另一對接到電源C相。通過觸發(fā)電路的輸出改變晶閘管控制角的大小，從而來控制晶閘管的導通，使電動機的端電壓緩慢平穩(wěn)上升。六只晶閘管門極觸發(fā)的相序是VTI、VT3、VT5觸發(fā)相位依次滯后 120度；vT4、vT6、VT2之間觸發(fā)相位也依次滯后120度，并且又分別滯后于VTI、VT3、VT5各180度。在任何時刻都必須有兩個晶閘管導通，才能形成導電回路，其中一個晶閘管是正向的，另一個晶閘管是反向的。為了保證兩組各有一晶閘管導電，必須對兩組中應導通的一對晶閘管同時給觸發(fā)脈沖。所以在觸發(fā)某一號晶閘管的同時給前一號晶閘管補發(fā)一個脈沖。例如當要求VTI導通時，除了給VTI發(fā)觸發(fā)脈沖外，還要同時給VT6發(fā)一觸發(fā)脈沖。欲觸發(fā)VT2時，必須給VTI同時發(fā)一觸發(fā)脈沖等。

3 晶閘管工作原理分析

在工業(yè)生產(chǎn)和科學試驗中，很多電動設(shè)備和其他用電設(shè)備需要電壓可控的直流電源。晶閘管可控整流電路用于把交流電能轉(zhuǎn)換為電壓可控的直流電能，是一種效率高、成本低、便于控制、維修方便的新型直流電源，已得到廣泛應用[1]。為了便于對整流電路原理及工作過程進行分析，通常假定電源系統(tǒng)、變壓器和開關(guān)元件都是理想特性。在理想條件下所得結(jié)論，大都適用于實際電路。對于因與假定理想條件不符而產(chǎn)生的影響，可據(jù)電路理論分別予以考慮，進行必要的修正，有的影響還將專門進行補充討論。本設(shè)計也是在假定所用的元器件都是理想特性。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計

選用單片機C語言完成整個控制軟件的設(shè)計。系統(tǒng)軟件的設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，模塊之間相對獨立，便于程序的編寫和調(diào)試。系統(tǒng)的主程序主要包括：系統(tǒng)初始化、相序處理、按鍵掃描和按鍵處理。軟啟動器工作時，不停的對鍵值進行掃描，檢測到有鍵按下就轉(zhuǎn)入具體的鍵處理程序，進行鍵處理時關(guān)閉中斷，處理完畢后開中斷，循環(huán)進行鍵掃描

5 結(jié)語

電動機作為重要的動力裝置，已被廣泛用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通、國防軍事設(shè)施以及日常生活中。直流電動機在過去曾一直占統(tǒng)治地位，但由于本身結(jié)構(gòu)原因，以及啟動、調(diào)速和停機等方面的不足，漸漸顯露出了它無法滿足日益增長的生產(chǎn)壓力缺點。伴隨著交流電動機的出現(xiàn)，尤其是三相鼠籠式異步電動機，由于其結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、價格低廉，而且堅固耐用、慣量小、運行可靠等優(yōu)勢，在工業(yè)生產(chǎn)中得到了立刻得到了極廣泛的應用，也正在扮演著無法取代的地位。