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                    三相異步電動機的啟動和制動仿真

                    發布時間:2019-08-04 23:40:00 點擊:    

                     
                     

                    異步電動機的起動

                    無錫伯頓起重電機專業生產廠家2019年8月4日訊  異步電動機起動性能的衡量主要依靠兩個標準:起動電流倍數和起動轉矩倍數。而起動電流和起動轉矩這兩個性能參數又往往相互矛盾。為減小電動機所承受的沖擊電流,避免繞組過熱甚至損壞,以及減小電網在電動機上產生的電壓降落,避免引起電網電壓大幅度下降,從而影響其他電氣設備的正常運行,就要求起動電流盡可能的小。

                    但太小的起動電流所產生的起動轉矩又不足以起動負載,為使電機能迅速轉動起來,并很快達到額定轉速,進入正常工作狀態,就要求電機有足夠大的起動轉矩。起動過程雖較為短暫,但如果缺乏完善的預防措施,可能會導致嚴重的后果。為此,我們希望能夠在起動電流較小的情況下,能夠獲得較大的起動轉矩。本次以異步電機常用的直接啟動和串電阻降壓啟動為例進行仿真說明。

                    直接起動

                    直接起動,也稱全壓起動,是三相異步電動機最簡單的一種起動方法。起動時通過接觸器將電機直接接入電網,設備簡單,起動速度快且起動轉矩大。但直接起動適用于小容量電機帶輕載的情況,對于大容量電機而言,這種起動方式具有十分顯著的缺點,及起動電流較大,可達額定電流的4-7倍,易對電機和電網造成不利影響。因此,當額定功率比較小時,可以采用直接起動。直接起動的優缺點主要在于起動方式簡單且起動時間短,但起動電流較大,易對電機和電網造成沖擊,導致電機的損壞及電網電壓的降低。

                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                    異步電機直接啟動整體模型

                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機


                    轉子電流(A相)、定子電流(A相)、轉速、電磁轉矩


                    串電阻降壓啟動

                    當電動機全壓起動將引起配電系統的壓降過大,或條件不允許采用全壓起動時,可以采取降壓起動,串電阻起動就是降壓起動中的一種。串電阻起動時,在電機的定子電路中接入電阻,使電阻在起動過程中起到分壓的作用,從而減小機端電壓,以達到減小起動電流的目的。待電機起動過程結束后,再將電阻短接,從電路中切除,電動機仍在正常電壓下運行。這種起動方式由于不受電動機接線形式的限制,設備簡單,常應用于中小型機床中。但其缺 點也十分明顯,由于串入了電阻,電機起動時電阻上通過的起動電流會產生熱損耗,從而帶來不必要的電能損失,造成能源浪費,降低了經濟效益。且起動時間較長,在不能滿足需要 頻繁起動的系統的要求。

                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                    異步電機串電阻啟動整體模型


                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                    轉子電流(A相)、定子電流(A相)、轉速、電磁轉矩

                    異步電動機的制動
                    在切斷電源后,利用電氣原理或機械裝置使電動機迅速停轉的方法稱為三相異步電動機的制動。因此,制動的方法大致分為兩類:電氣制動和機械制動。電氣制動是使電動機產生一個和轉子轉速方向相反的電磁轉矩,使電動機的轉速迅速下 降。一般包括反接制動、能粍制動和回饋制動。機械制動是利用機械裝置使電動機迅速停轉的制動方法,常用的方法有電磁抱閘和電磁 離合器制動。此處僅討論電氣制動中的反接制動和能耗制動。
                    反接制動 

                    反接制動是在需要使電動機停轉時,將定子電源任意兩相反接,依靠其產生的制動力矩,迫使電動機迅速停轉。反接制動的優點在于制動力強、制動迅速;但其缺點在于制動準確性差,制動過程中沖擊強烈,易損壞傳動零件,不宜經常使用。反接制動時一般使用速度繼電器與之相配合,當檢測到電動機轉速下降到接近于零時,切斷電源,使電動機停止轉動。由于Matlab中沒有速度繼電器,因此采用三相斷路器模擬。方法為觀察反接時的波形,找到轉速過零的點,在該時刻設置三相斷路器斷開,切斷電源,從而使電動機停轉。在反接制動時,定子和轉子電流迅速反向增大會給點擊造成沖擊,且在反接時,轉矩突然增大,易損壞傳動零件,但是該方法制動迅速。

                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                    異步電機反接制動整體模型


                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                    轉子電流(A相)、定子電流(A相)、轉速、電磁轉矩

                    能耗制動

                    在異步電機處于運行狀態時,斷開三相交流電源,同時將一直流電源接入定子任意兩相,此時電機進入能耗制動狀態。制動時,先斷開電源開關,切斷電機交流電源,此時轉子仍沿原方向慣性運轉,隨后向電機兩相定子繞組通入直流電,使定子中產生恒定的靜止磁場,這樣作慣性運行的轉子因切割磁感線而使轉子繞組中產生感應電流,又因靜止磁場的作用產生電磁轉矩,與電機轉向相反,使電機制動停止。由于該方法實在定子中通入直流電消耗轉子慣性運轉動能來進行制動,一次稱為能耗制動。能耗制動制動準確平穩,能量消耗較小,但需要增肌額外的直流電源,因此費用相對較高,因此一般用于要求制動準確、平穩的場合。


                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                    異步電機能耗制動整體模型


                    起重電機,YZR起重電機,YZB起重電機

                    轉子電流(A相)、定子電流(A相)、轉速、電磁轉矩

                    總結

                    通過上述對比,異步電動機的各種起動和制動方法的特點總結如下:

                    直接起動和串電阻起動直接起動:設備簡單.起動時間短且起動轉矩大;但起動電流較大,易對電機造成較大沖擊且使電網電壓下降。一般用于小容量電機帶輕載的情況。串電阻起動:起動電流較小,可減小對電機的沖擊和對電網電壓的影響,設備簡單;但其起動轉矩也相應減小.起動時間較長,且串入的電阻會產生熱損耗,從而帶來額外的 電能損失。一般用于不允許采用全壓起動,且不需頻繁起動的場合。 

                    反接制動和能耗制動反接制動:制動力強制動迅速;但制動準確性差,制動過程中沖擊強烈,易損壞傳動零件,不宜經常使用。能耗制動:制動準確平穩,能量消耗較??;但需增加直流電源裝置,設備費用較高,且制動力較弱。一般用于要求制動準確、平穩的場合。

                     
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