開題報(bào)告

電氣工程及自動(dòng)化

交流電機(jī)起動(dòng)方法及其軟起動(dòng)的研究

一、綜述本課題國內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義

課題的目的與意義

電力機(jī)械的最主要的原動(dòng)力是交流電動(dòng)機(jī)，它的許多優(yōu)點(diǎn)是直流電機(jī)不可比的，但是交流電機(jī)的缺點(diǎn)也十分明顯，特別是交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)的時(shí)候?qū)τ趪抑麟娏W(wǎng)絡(luò)，機(jī)械，生產(chǎn)機(jī)械都有一個(gè)大的沖擊。如何降低減少這個(gè)沖擊一直困擾著人們。交流電動(dòng)機(jī)主要由一個(gè)用以產(chǎn)生磁場的電磁鐵繞組或分布的定子繞組和一個(gè)旋轉(zhuǎn)電樞或轉(zhuǎn)子組成。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。

電動(dòng)機(jī)有直接起動(dòng)、減壓起動(dòng)與軟啟動(dòng)三種起動(dòng)方法。大部分電動(dòng)機(jī)交流電動(dòng)機(jī)由定子和轉(zhuǎn)子組成，并且定子和轉(zhuǎn)子是采用同一電源，所以定子和轉(zhuǎn)子中電流的方向變化總是同步的，即線圈中的電流方向變了，同時(shí)電磁鐵中的電流方向也變，根據(jù)左手定則，線圈所受磁力方向不變，線圈能繼續(xù)轉(zhuǎn)下去。交流發(fā)動(dòng)機(jī)就是利用這個(gè)原理而工作的。采用直接起動(dòng)方式。直接起動(dòng)的弊端：

1.起動(dòng)的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生高5倍甚至7倍的起動(dòng)電流,會(huì)造成電動(dòng)機(jī)內(nèi)部繞組產(chǎn)生溫度過高,對(duì)絕緣性造成了危害；

2.電動(dòng)機(jī)起動(dòng)的時(shí)候都是在損耗無功功率，所以對(duì)于需要頻繁起動(dòng)的電動(dòng)機(jī)能耗大；

3.電動(dòng)機(jī)直接起動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的巨大瞬間電壓對(duì)電網(wǎng)及周邊電器設(shè)備也有相當(dāng)大的沖擊，使電網(wǎng)產(chǎn)生諧波，周邊電器設(shè)備產(chǎn)生高溫或燒毀；

4.直接起動(dòng)時(shí)，因?yàn)樗查g電流值相當(dāng)大，帶來的瞬間轉(zhuǎn)矩也非常大，造成了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子接觸端和軸承的磨損加快，縮短了設(shè)備使用壽命。

所以的這些都給設(shè)備的安全可靠運(yùn)行帶來威脅，而對(duì)于電機(jī)的頻繁起停時(shí)更是如此。為解決直接起動(dòng)的種種弊端，應(yīng)用一些自動(dòng)控制線路組成的軟啟動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級(jí)平滑起動(dòng)，這種起動(dòng)稱為軟起動(dòng)方法。軟起動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.工作可靠性提高。軟啟動(dòng)器本身具有電子熱繼電器,有過電流,過載保護(hù)和電壓保護(hù)功能。

2.節(jié)能效果明顯。因?yàn)樗峭ㄟ^改變電壓來控制電機(jī),所以在低負(fù)荷時(shí)可節(jié)電25%左右。

3.啟動(dòng)質(zhì)量明顯提高,啟動(dòng)電流明顯減少,運(yùn)轉(zhuǎn)的平滑性也好。

4.軟啟動(dòng)器控制箱體積很小,便于安裝。

課題發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望

軟起動(dòng)器自20世紀(jì)80年代中期由美國國家宇航局研制的節(jié)能器發(fā)展至今，已越來越成熟，生產(chǎn)廠家也越來越多。國內(nèi)主要有上海富繼電氣有限公司，供應(yīng)啟動(dòng)器開關(guān)LC2-5等型號(hào)；長沙奧拓公司QB型；西安普西公司STR系列；外國的啟動(dòng)器生產(chǎn)主要有施耐德公司LH4型、ATS46型；AB公司150系列，PSS型；西門子公司3RW型等。

目前國內(nèi)軟啟動(dòng)器發(fā)展市場十分快。軟起動(dòng)器的發(fā)展方向?yàn)?

短期展望?：軟起動(dòng)將仍然以各種形式的降壓（限流）軟起動(dòng)為它的主要形式。從理論上說，性能價(jià)格比高的產(chǎn)品將占有更大的市場份額。但是，在各種應(yīng)用場合，人們對(duì)于各種性能的側(cè)重面不同，使各類起動(dòng)產(chǎn)品（包括傳統(tǒng)的星三角起動(dòng)）在市場上都可能會(huì)贏得自己的一席之地。

側(cè)重面有客觀和主觀兩個(gè)方面。客觀方面：例如使用環(huán)境條件（溫度、濕度變化范圍），起動(dòng)負(fù)載輕重，使用的頻繁度、防爆、防塵要求等等，例如，南方的用戶就不會(huì)很在意于液態(tài)軟起動(dòng)液阻會(huì)不會(huì)結(jié)冰?；主觀方面：主管人員的知識(shí)水平，維護(hù)人員的技術(shù)水平、用戶單位的管理水平等等。顯然，主管技術(shù)人員知識(shí)老化的單位，是不會(huì)樂意選用高技術(shù)含量產(chǎn)品的。

長期展望?:?變頻軟起動(dòng)將成為軟起動(dòng)的主流。各種形式的降壓軟起動(dòng)將與星三角起動(dòng)等技術(shù)一起歸并為傳統(tǒng)的起動(dòng)技術(shù)。隨著變頻器價(jià)格的逐漸下降，可靠性的進(jìn)一步提高，也隨著技術(shù)人員水平的提高，僅僅為軟起動(dòng)而選用變頻器將不再會(huì)被人們認(rèn)為是一種奢侈。變頻軟起動(dòng)勝出的根本原因是?：它可以在限流（起動(dòng)電流不超過電機(jī)額定電流值）的同時(shí)獲得大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，可以實(shí)現(xiàn)包括軟停止在內(nèi)的各種起動(dòng)功能。

方案的可行性分析：

現(xiàn)今單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)趨于成熟，多功能、多選擇、高速度、低功耗、低價(jià)格、擴(kuò)大存儲(chǔ)容量和加強(qiáng)I/O功能及結(jié)構(gòu)兼容是單片機(jī)的發(fā)展方向，可以選出一種單片機(jī)型號(hào)來控制電流、電壓。交流電動(dòng)機(jī)的軟啟動(dòng)方式也是現(xiàn)今研究的一個(gè)方向，國內(nèi)有許多軟啟動(dòng)的產(chǎn)品，軟啟動(dòng)的方法也有多種，根據(jù)已有經(jīng)驗(yàn)選擇合適的器件，搭配合理的電路配以單片機(jī)的控制，可以使起動(dòng)時(shí)的調(diào)壓更準(zhǔn)確快速，從而減少交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)對(duì)自身的損害以及對(duì)電網(wǎng)和附近器件的影響。所以我認(rèn)為這一方案是可行的。

二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題：

1．比較、分析各類交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)方法。

2．掌握各類交流電動(dòng)機(jī)起動(dòng)方法的優(yōu)缺點(diǎn)。

3．掌握交流電機(jī)軟起動(dòng)的要求與特性。

4．了解交流電機(jī)軟起動(dòng)的設(shè)備要求。

5.完成一種交流電機(jī)軟起動(dòng)器的設(shè)計(jì)。

三、研究步驟、方法及措施：

1.了解交流電機(jī)軟起動(dòng)方法的優(yōu)點(diǎn)。

2.分析電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中的起動(dòng)特性。

3.對(duì)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)。

4.對(duì)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)的硬件部分及軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。

5.總結(jié)。

四、參考文獻(xiàn)

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