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三相感应电动机软起动及节能运行技术的研究

杜江  
【摘要】: 三相感应电动机作为生产过程中的执行环节,其起动控制、停车控制、节能运行及保护一直是人们关注的焦点。随着电力电子技术和计算技术的不断发展,三相感应电动机电子式软起动系统得到了不断的发展,成为解决感应电动机起停、节能、保护的首选技术,具有广阔的市场前景和发展空间。 首先,分析了三相感应电动机固有的起动特性以及单相交流调压电路带电感性负载时的特点。在此基础上总结了晶闸管三相交流调压电路的工作状态以及在不同触发角情况下各种工作状态之间的转换关系。对以电流、电压为控制对象的各种软起动方式作了仿真研究,针对PID恒流控制、模糊恒流控制存在的问题建立了新的仿真模型,提出了检测满压算法。 比较了现行几种感应电动机降压节能控制方法的优缺点,通过理论分析和实验验证得出以定子电流最小为控制量的较优秀节能方式。论述了感应电动机断相起动及断相运行时电动机的电流变化情况,提出了静态断相保护结合动态断相保护的断相保护措施。对感应电动机短路保护、堵转保护、过载保护、电压故障保护原理进行了研究。 设计了三相感应电动机软起动系统的硬件电路。利用锁相环理想的频率控制特性和窄带跟踪特性,解决了系统中同步信号提取的问题,实现了对三相电源同步信号的实时跟踪。采用以8253为硬件基础的高频触发脉冲形式,保障了对晶闸管的可靠触发。设计了电动机静态断相鉴别电路,改善了电动机运行可靠性。完成了软起动系统的软件设计,实现了对电动机软起动、停车、节能的控制,同时实现对电动机发生的各种故障进行动态保护。分析了系统可能存在的干扰源,给出了相应的抗干扰措施。 运用故障树法对三相感应电动机软起动系统可靠性作了定性分析及定量计算,根据分析计算结果提出了提高系统可靠性的措施。


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