4.2.1 全压直接起动
图2为全压直接起动的电压、电流波形。由图2(a)电压波形可见,电动机起动前系统电压为
起动中
电压降为
即
电压降到起动前电压的81%(下降19%),电动机起动后经1.9 s到达额定转速,电压回升至
即原系统的99.3%。由图2(b)电流波形可见,电动机起动开始时有一个涌流(其第一个脉冲最大,为额定电流Im的6.9倍),很快衰减到453.8 A,为电动机额定电流Im的5.1倍.该电流持续了约1.32 s,然后经0.57 s逐渐下降到电动机的空载电流25.6 A。
4.2.2 重载软起动
图3为重载软起动的电压、电流波形。从图3(a)电压波形可见,电动机起动前系统电压为
起动后电压几乎没有变化,随着电机转速逐步上升,电压稍有下降,最低降至
即下降到原电压的94.5%(下降5.5%),当电动机达到额定转速时,电压回升到
即原系统电压的99.4%。从图3(b)电流波形可见,开始电流几乎为零,经约6.5 s增加到19.2 A;再经过5 s,电流增加到36.7 A;又经5s,电流增加到78.2 A;又经5 s,电流增加到145.9 A;经14 s,电流增加到169.8 A,然后逐渐变化到电动机的空载电流25.7 A。电动机起动全过程约为45.2 s,出现的最大电流169.8 A是电机额定电流的1.9倍。
通过对比验证看出,用软起动效果远好于常规起动,虽然在起动过程中,起动电流中含有一定的高次谐波,而电压中却只有很小的高次谐波,电压的总谐波畸变率为2.72%,如见图4所示,所以并不会对系统造成影响。
4.3 出现的问题及解决方法
交一交变频电路的输出电压是由若干段电网电压拼接而成的。当输出频率升高时,输出电压一个周期内电网电压的段数就减少,所含谐波分量就要增加。这种输出电压的波形畸变是限制输出频率提高的主要因数之一。所以最高输出频率不高于电网频率的1/3~1/2。但由于主要用于起动,一旦速度达到全速的1/3,控制相应晶闸管使其切换到软起动。因为此时电压相对较小,切换的过程中不会产生很大的冲击电流。由于采用无环流控制方式,有换流死区,所以输出波形有一点畸变。可采用快速的过零电流检测减小死区时间。
5 结语
由于传统起动方式将逐渐被可控硅软起动取代,然而软起动却不能较好解决感应电机的重载起动,因此给出一种实用的交一交变频起动方式。目前采用交一交变频技术成本相对过高,致使该技术主要用于大型矿井的关键设备。但随着技术的提高,节能意识的增强,交流异步电动机的软起动具有广泛的应用领域。