關于電動機的研究設計分析

趙坤

【摘?要】世界上大多數國家對于電動機消耗大約70%的電能總量感到十分苦惱。到我們開始起動電動機時如若不采取任何措施，則會在剛起動的極短的時間內，生成極大的的電流，其電流的大小將會比額定的電流大很多，這并不是一種好的情況，它會消耗很多電能。同樣的這種情況下，將會影響系統的正常工作，更嚴重時，將會產生更嚴重的后果，甚至影響其它系統的工作，不采取任何措施的啟動方式還會產生極大的轉矩，這種極大的轉矩產生的沖擊力會產生極大的危害，無論是對電機，還是對電機所關聯的設備都會造成很大的危害與影響。這是世界各國所不愿意看到的.

同樣的不采用任何措施就將電機起動，導致很多能量的損失。因此，起動電機時使用一定的手段，會減少很多能量的浪費，同樣的用這種手段也會減少起動機產生的極大的轉矩，減少沖擊，這樣也就會對其它系統進行保護并對安全性進行一定的提高，是非常重要的步驟。所以，起動電動機使用一定的手段是必須的。

【關鍵詞】電動機;起動

1、國內外發展現狀

人們在二十世紀七十年代的時候發明了用晶閘管為基礎的改善電機的起動技術，并被不斷的推廣和應用，已達到避免所不期望的情況發生，也減小了危害的作用。經過不斷地摸索和研發，國外已經掌握了成型的技術應用，也正是因為這個原因，他們形成了其獨特的技術優勢，在國外也開始有了許多著名的軟啟動器產品生產廠商，例如美國AB公司、英國CT公司、法國TE公司、德國的 AEG公司以及歐洲的ABB公司等。為了更好地對電機進行控制以減少其可能產生的危害，國外已經開始通過先進的技術和手段來研究新的方式方法，實現更好的可靠與安全的性能。雖然國外在這一領域方面已經逐漸開始處于領先位置，并掌握著先進的技術和理論，但是還要對現實的情況進行考慮，結合可行性和資金性價比等方面的考慮，現在應用最廣泛的且實用的起動技術仍然是晶閘管為基礎的起動技術。由于技術和資金限制，低壓產品仍然是現在的主流。現在的產品最高電壓等級為，最大容量為。

上世紀90年代，軟起動器由國外開始引入到了中國，但是因其價格較貴，未能得到較高的認知度而受到國內的忽視。但是隨著社會的快速發展，對于電機的更高要求，使得起動時進行一定的手段進行調節變得十分具有現實的意義。對于國內來說，這一技術的發展已經初具規模，但是技術的能力仍然存在一些不足的地方，對于很多產品，還要依賴對國外的成品進行一定的模仿，所以國內的軟起動領域的發展與國外所達到的高度還有一定的差距。國內也開始形成了一些逐漸具有規模的軟啟動企業，如雷諾爾和奧托等企業，但是這些企業與國外品牌競爭難度較大。因為其結構的復雜性高壓電機的軟起動較難以實現較好的性能，雖然它的數量并不是占有較大的比例，但是對于這樣電動機，軟起動的需求性是并不亞于低壓電動機的。所以我國軟起動技術尤其是高壓軟起動方面還是比起國外有一定的差距，還需要進一步的發展和提高

2、電動機軟啟動系統電路的總體結構分析

軟起動系統設計是一個較為復雜的控制系統的構建，在設計的過程中我們需要考慮很多的因素，并通過計算來設計各個部分的基本結構來實現它們所能達到的預期的效果，然后對各個部分進行組合來實現具體的功能。具體的部分設計功能如下：

（1）檢測系統的電壓，以判定與電源電壓是否同步，并且檢測過壓、逆序、欠壓等故障。

（2）檢測電動機的電流，用來計算其功率的因數大小，并且檢測過流、過載和堵轉等故障。

（4）對運行的參數進行控制，并且實現運行參數的顯示與參數的設置。

3、電動機軟起動控制策略

3.1?斜坡電壓起動的控制策略

此種控制方式是對系統中的電機在剛運行時候的電流進行連續的檢測，當其電流值比最初設定的最大的電流值大時，此時調節環節開始對系統進行調節，調節時的對象是晶閘管的觸發角，對其觸發角進行人為的控制，進而達到使其電流減小的目的，當其大小減小到預期的數值的時候，則停止對系統的干預作用，當必要時繼續進行干預控制電流的大小，在此過程中我們需要往復的進行調解，直到達到預期的目的完成整個起動過程。

3.2?轉矩控制的策略

對電動機的電磁轉矩進行控制調整是這種方法能夠實現的核心，使其能夠按預期的控制規律升高，并且我們通過PI調節的方式對系統進行干預而調節上升的性能等，PI調節環節的輸入的數值，是依據初始值通過計算后，得到的轉矩的數值，另外依據電動機的電壓反饋與電流反饋值進行運算，其作用是為了PI環節提供依據的參數。通過各個不同功能的作用相結合，生成所需要的預期的脈沖，去驅動晶閘管的符合要求的觸發，以達到轉距控制起動的目的。

3.3?晶閘管參數選擇

在本次設計中起到至關重要作用的是晶閘管，所以完成系統設計的關鍵一步是晶閘管的選擇，主要分析兩點問題是決定晶閘管的選擇方向，第一點是在具有良好的安全性能與可靠性能的前提下確保設計能夠順利完成，盡可能多的使用我國生產的電子器件，以達到節約成本的目的，以提高其性價比。第二點是要對元器件的散熱器的形狀以及尺寸進行合理計算與選擇。

3.4 晶閘管的電流容量的選擇

在本設計中所采用的原件及結構都是根據實際情況下考慮選擇的，所以考慮到實際應用的要求，在所設計的電路中反并聯晶閘管要實現其導通角在內變化。所以晶閘管在導通角為時，電流平均值最大，電流的容量可由下式來確定：

?????????（2-9）

在式子中，為晶閘管流過各相的回路時電流的有效值;則為波形的系數;

3.5 晶閘管的耐壓選擇

能夠影響晶閘管耐壓值的因素有很多，電路中各部分的不同的結構或者是勵磁的電流的影響都會對其產生極大的影響。所以在選擇方面我們必須小心謹慎。因此選擇需要進行全面而仔細的計算與考慮，但是根據工作經驗和理論分析，一般對晶閘管額定電壓的限制為：

????????（2-10）

代表的是晶閘管的最大的耐壓值。

結?語：通過分析、研究以及具體的應用來看，本文的方案可以通過具體模塊與機構的組合，以此達到對電動機的電壓電流進行限制的目的，并且也能改變電動機的運行狀態，減小不采用任何方式手段起動時所產生的危害，并且此系統對電機的控制效果非常明顯，不僅能達到預期的效果，還具有很多優點：安全性與可靠性高，適應性強。這一系列的分析與研究使我們看見了這一系統的實用性與可用性。

參考文獻：

[1]成開友.基于單片機的電機保護與軟起動控制[J].電子科技大學學報?2014，32（2）.

[2]吳茂剛，趙容祥。基于單神經元?PI 調節的電機軟啟動器設計[J]，中小型電機 2013，6：33-36.

（作者單位：新汶礦業集團有限責任公司翟鎮煤礦調度室）