异步电机软起动振荡探究

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1、异步电机软起动振荡探究　　摘要：异步电动机在软起动过程中常出现振荡现象，这将对负荷设备产生一定的冲击，影响负荷设备的使用寿命，为了避免振荡的发生，本文通过仿真试验的方法分析了产生振荡的主要原因，并提出控制异步电动机关断角等解决方案。关键词：异步电动机；软起动中图分类号：TM32文献标识码：A文章编号：一、异步电动机软起动的基本原理软起动器是一种电机起动控制装置，其具有轻载节能、软起动、软停车等多种功能，它由连在电机电源与电动机之间的电子控制电路和三相反并联晶闸管构成,通过一定的手段,控制晶闸管触发角的大小,使被控电

2、动机的输入电压按一定的要求变化,就可以实现不同的功能。如图1所示。图1基本原理图软起动器是使用单片机作为核心元件来完成数据采集和各种运算处理,通过编写相应的软件程序来控制电动机的起动过程。它通过单片机程序控制晶闸管触发脉冲的快慢，这样就可以控制晶闸管的触发角和导通时间,最终达到控制电机电压的目的。由于电动机转矩与定子电压的平方正相关,5电流又和定子电压正相关。因此，控制定子的电压，就可以使电动机的起动转矩和起动电流限制在一定的范围内,而控制可控硅的导通相角又可决定定子电压,进而通过控制导通相角就可实现端电压的控制。

3、异步电动机在实际应用中可能会遇到各种不同类型的的负载，这时就可通过软起动器设定电动机的起动转矩和起动电流的极值，以满足不同类负载的要求。异步电动机软起动过程中产生振荡的原因分析对异步电动机软起动振荡造成影响的可能有多种因素，由于篇幅所限，下面只对电动机转动惯量常数、负载转矩、晶闸管触发角三个方面进行分析。1、晶闸管触发角对振荡的影响负载转矩标幺值为0.145，机组的转动惯量常数H为0.08s，将晶闸管触发角固定在90度时进行仿真试验，仿真过程中发现，电动机的起动过程中的电流刚开始会有较大波动，随后不断减小，0.4秒

4、后进行稳定的振荡状态，续流角在0.35秒后也开始由平衡转向振荡。续流角是利用电机相电压、相电流过零点的时间差计算得来的。5由以上分析可以得出，晶闸管触发角固定在90°时，异步电动机在软起动过程中出现了振荡现象。分析其原因：负载转矩小，异步电机在起动过程中转子转速会逐渐增大并超过同步转速，当转子转速达到并超过同步转速时，续流角会产生较大的变化，并且在晶闸管触发角附近变化，从而导致电动机电压产生振荡，此时由于定、转子磁场的作用会使振荡维持甚至加剧，其最终结果就是出现电流、电磁转矩以及转速的振荡。2、负载转矩对振荡的影响

5、将晶闸管触发角固定在90°，机组转动惯量常数为0.08s，并给予一个较大的负载转矩，令T*L标幺值为0.33，仿真过程中，转子转速的刚开始不断增大，增大到一定程度后趋于平稳，同时续流角逐渐降低并趋于平稳，由以上分析可以看出，异步电动机在负载转矩较大的情况下不会出现振荡，于是可排除负载转矩对异步电动机软起动振荡的影响。3、机组转动惯量常数对振荡的影响将晶闸管触发角固定为90°，负载转矩标幺值为0.145，令电动机组的转动惯量常数为0.2s。仿真过程中发现转子转速不断增大，当转速达到1pu时，转速不再增大，并趋于稳定，

6、续流角在此时也趋于稳定，同时电机的电流也维持在一定范围内。由以上分析可看出：机组的转动惯量常数增大时，异步电动机在软起动过程中不会出现振荡现象。由此可以排除转动惯量对异步电动机软起动振荡的影响。二、异步电动机软起动振荡问题的解决方案1、关断角控制策略5为了消除异步电动机软起动过程中的振荡现象，可采用关断角控制策略。关断角控制策略即先以某一固定触发角触发晶闸管，使电动机绕组中产生电流，再以其电流关断时间为参照，滞后一定角度触发晶闸管，在上述过程中不断减小电流关断角直至关断角降为零。这种控制方法与常用的晶闸管触发角控制

7、方法的不同之处在于该方法触发晶闸管是以电流过零点为基准时间而非电压过零点；其不需将晶闸管触发角逐渐减至零而是使电流关断角逐渐减至零。采用控制晶闸管触发角的方式起动时，异步电动机在软起动过程中常常因为负荷较轻等原因导致电机电流发生振荡，进而还会导致电机的电磁转矩和转子转速的振荡。仿真模型通过控制电流关断角使其逐渐减小直至为零，于是电机电流便能达到平衡状态，不会出现异常振动，也就避免了电机的电磁转矩和转子转速的振荡，这样就能够确保异步电动机正常起动。因此采用关断角控制能够有效地避免异步电动机软起动过程中出现振荡现象。2

8、、软起动器的选用为了避免异步电动机软起动振荡，我们应该根据工作场合的不同相应地选择合适的软起动器。在不需要变速的场合下，软起动器都能适用。软起动器目前多用在电压为交流380V5、电机功率从5.5kW到800kW的场合，相比传统启动方式具有较大优势。选用软起动器时需要要考虑的多方面的因素影响，如设备启动负荷、设备容量大小、启动频繁程度等。对于一些负荷较重的设备