李明

摘?要：異步電機因自身結(jié)構(gòu)簡單、制作方便以及運行穩(wěn)定等優(yōu)勢決定了其在各個領(lǐng)域中的廣泛應(yīng)用。電機軟啟動器是異步電機重要部分，可以通過其來對輸出電壓數(shù)值進行調(diào)節(jié)，降低對電機啟動電流的沖擊。其中，為解決電壓降低導(dǎo)致的啟動轉(zhuǎn)矩減小而電機重載啟動失敗問題，應(yīng)針對異步電機重載軟啟動技術(shù)做更進一步的研究。

關(guān)鍵詞：異步電機;軟啟動;重載

相比傳統(tǒng)的直接啟動方式，軟啟動可以促使電機在比較小的電流下啟動，電機轉(zhuǎn)速平穩(wěn)提升，降低了啟動過程中電流對電網(wǎng)以及電機本身造成的影響。但是啟動電壓降低的同時啟動轉(zhuǎn)矩也會減小，而造成電機帶重載啟動失敗，為解決此問題還需要就軟啟動基本原理分析重載軟啟動控制技術(shù)，提高電機啟動可靠性，排除各方面存在的隱患。

一、軟啟動作業(yè)原理

比較常見的軟啟動器如電子式、自動液體電阻式以及磁控式等，且以晶閘管應(yīng)用最為廣泛。以晶閘管軟啟動為對象進行分析，其主回路分為三對反并聯(lián)晶閘管，在異步電機啟動時，由控制電路來調(diào)節(jié)晶閘管觸發(fā)角，促使定子繞組端電壓從初值逐漸上升到全電壓。以小電流為支持，就可達到電機平穩(wěn)提速的效果，直到達到額定轉(zhuǎn)速為止。其中，電機定子繞組所輸入的電壓會直接通過三相交流電壓電路的觸發(fā)脈沖家哦來控制，因此在改變觸發(fā)角變化規(guī)律的情況下，便可實現(xiàn)電機啟動方式的改變，使得電機可以采取不同啟動特性來適應(yīng)各種工況要求，滿足實際生產(chǎn)需求。

二、異步電機軟啟動分析

異步電機啟動方式較多，雖然具有減壓啟動效果，但同時在電機啟動過程中還會產(chǎn)生二次沖擊電流。與傳統(tǒng)減壓啟動方式相比，軟啟動具有更大優(yōu)勢，主要可體現(xiàn)在三個方面：①無沖擊電流。對于異步電機的軟啟動過程，會存在晶閘管導(dǎo)通角持續(xù)增大情況，并且啟動電流逐漸由零線性升高到設(shè)定值。②恒流啟動。軟啟動控制器可實現(xiàn)電流閉環(huán)控制，這樣電機啟動時就可以保證啟動電流的平穩(wěn)性，將電機啟動維持在一個相對穩(wěn)定的狀態(tài)。③啟動電流控制。結(jié)合電網(wǎng)繼電保護特點以及負(fù)載狀態(tài)，來調(diào)整啟動電流達到最佳狀態(tài)。

三、異步電機軟啟動控制技術(shù)

（一）重載軟啟動

雖然相比傳統(tǒng)直接啟動方式軟啟動具有更大優(yōu)勢，但是在控制初期依然存在輸出控制轉(zhuǎn)矩不夠而無法重載或滿載啟動的缺陷?；谌喈惒诫姍C數(shù)學(xué)模型進行分析，其中忽略掉諧波、磁飽、電機鐵損的影響，確定電機電磁轉(zhuǎn)矩Te為：

Te=3npU2Ar′A2/S2πf[（rA1+r′A2/S）2+（xA1σ+x′A2σ）2]

其中，rA1、r′A2表示定子電阻及轉(zhuǎn)子等效到定子側(cè)電阻，單位Ω;xA1σ、x′A2σ表示定子漏感及轉(zhuǎn)子等效到定子側(cè)漏感，單位H;表示勵磁損耗電阻（Ω）與勵磁電感（H）;表示異步電機電壓（V）與供電頻率（Hz）;s表示電機轉(zhuǎn)差率[1]。

電機轉(zhuǎn)矩與定子端所獲電壓平方近似正比，啟動頻率為電網(wǎng)供電頻率保持穩(wěn)定。但是在電機實際降壓啟動過程中，啟動電流被限制的同時，啟動轉(zhuǎn)矩也大幅度降低，因此無法帶重載或滿載啟動。想要改變此缺陷，無法對電機既定的各項參數(shù)進行調(diào)整，并且為限制啟動電流電壓必須滿足逐漸增大的規(guī)律，因此無法通過調(diào)整電壓的方式來實現(xiàn)電機重載啟動。根據(jù)上述公式，僅能夠通過調(diào)整頻率來實現(xiàn)重載啟動。一方面可應(yīng)用變頻器促使頻率的改變，但是適應(yīng)性較低，尤其調(diào)速不頻繁的工況此種方法不合適。另一便是應(yīng)用晶閘管軟啟動器實現(xiàn)變頻，促使電機實現(xiàn)帶重載啟動，降壓的同時促使頻率變化，在滿足電流限制的條件下提高啟動轉(zhuǎn)矩。

（二）重載軟啟動控制技術(shù)

1.最低離散頻率

實際操作中應(yīng)利用三相工頻電壓各半波以及每項控制來確定離散頻率，同時確保所選離散頻率合適，避免過低而影響下一個獲得頻率的時間，導(dǎo)致控制程序更加復(fù)雜，影響電機的正常啟動。電機軟啟動本身轉(zhuǎn)矩大且電流小，以此來滿足重載或滿載啟動，關(guān)鍵是要獲得滿足效果的頻率。即在電機啟動電壓較小的情況下，具有最大的啟動轉(zhuǎn)矩。啟動電壓小相應(yīng)的啟動電流也小，低頻率足以滿足大轉(zhuǎn)矩啟動要求。一般可采取仿真與試驗的方式，對電機銘牌、電機相關(guān)參數(shù)等進行確定，通過仿真和試驗結(jié)果的比較，確定滿足要求的最低離散頻率。

2.離散頻率切換

對于離散頻率的切換，必須要保證不會對曲線正選連續(xù)性造成影響，同時還應(yīng)滿足離散頻率波正負(fù)半軸交替交換的要求。在實際切換中，務(wù)必要控制離散頻率轉(zhuǎn)矩過渡的穩(wěn)定性，以免出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩振蕩問題?；诖丝膳袛嗾芷诨虬胫芷跒殡x散頻率切換的最佳條件，在確定最低頻率的前提下，對下一切換頻率初始工頻周期進行提升，確保條制正弦時不會造成轉(zhuǎn)矩跌落。并且，離散頻率切換前需要更改離散頻率結(jié)束時間，以此來維持轉(zhuǎn)矩的平穩(wěn)過渡。

四、結(jié)語

相比降壓啟動方式，軟啟動可以更加滿足電機啟動要求，而想要滿足重載軟啟動要求，就需要就軟啟動過程中電壓與轉(zhuǎn)矩條件進行分析，做好控制技術(shù)的研究，通過合理控制離散頻率，保證電機啟動轉(zhuǎn)矩達到要求。

參考文獻：

[1]羅劍輝.異步電機重載軟啟動技術(shù)探析[J].電工技術(shù)，2016（07）：22-23.

[2]楊波.基于STM32的異步電機重載軟啟動器的研制[D].陜西科技大學(xué)，2013.

[3]周琛.異步電機重載軟啟動技術(shù)[D].哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2012.

[4]范子林.適用于重載起動的感應(yīng)電機軟啟動器研究[D].浙江大學(xué)，2011.