1 加、減速的時(shí)間與方式
1.1基礎(chǔ)概念
(1) 工頻起動(dòng)和變頻起動(dòng)
電動(dòng)機(jī)從較低轉(zhuǎn)速升至較高轉(zhuǎn)速的過(guò)程稱(chēng)為加速過(guò)程，加速過(guò)程的極限狀態(tài)便是電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)。
(a)工頻起動(dòng)
這里所說(shuō)的工頻起動(dòng)，是指電動(dòng)機(jī)直接接上工頻電源時(shí)的起動(dòng)，也叫直接起動(dòng)或全壓起動(dòng)，如圖1(a)所示。
圖1 工頻起動(dòng)
在接通電源瞬間:
·電源頻率為額定頻率(50Hz)，如圖1(b)的上部所示。以４極電動(dòng)機(jī)為例，同步轉(zhuǎn)速高達(dá)1500r/min。
·電源電壓為額定電壓(380V), 如圖1(b)的下部所示。
由于轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度很高，故轉(zhuǎn)子電動(dòng)勢(shì)和電流都很大，從而定子電流也很大，可達(dá)額定電流的(4～7)倍，如圖1(c)所示。
工頻起動(dòng)存在的主要問(wèn)題有:
·起動(dòng)電流大。當(dāng)電動(dòng)機(jī)的容量較大時(shí)，其起動(dòng)電流將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。
·對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊很大，影響機(jī)械的使用壽命。
(b) 變頻起動(dòng)
采用變頻調(diào)速的電路如圖2(a)所示, 起動(dòng)過(guò)程的特點(diǎn)有:
圖2 變頻起動(dòng)
·頻率從最低頻率(通常是0Hz)按預(yù)置的加速時(shí)間逐漸上升，如圖2(b)的上部所示。仍以4極電動(dòng)機(jī)為例，假設(shè)在接通電源瞬間，將起動(dòng)頻率降至0.5Hz，則同步轉(zhuǎn)速只有15r/min，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度只有工頻起動(dòng)時(shí)的百分之一。
·電動(dòng)機(jī)的輸入電壓也從最低電壓開(kāi)始逐漸上升，如圖2(b)的下部所示。
·轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的相對(duì)速度很低，故起動(dòng)瞬間的沖擊電流很小。同時(shí)，可通過(guò)逐漸增大頻率以減緩起動(dòng)過(guò)程，如在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，使同步轉(zhuǎn)速n0與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速nM間的轉(zhuǎn)差Δn限制在一定范圍內(nèi)，則起動(dòng)電流也將限制在一定范圍內(nèi)，如圖2(c)所示。
另一方面，也減小了起動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過(guò)程將能保持平穩(wěn)，減小了對(duì)生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。
(2) 加速過(guò)程中的主要矛盾
(a) 加速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)
圖3 加速過(guò)程
假設(shè)變頻器的輸出頻率從fX1上升至fX2，如圖3(b)所示。圖3(a)所示是電動(dòng)機(jī)在頻率為fX1時(shí)穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，圖3(c)所示是加速過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的狀態(tài)。比較圖3(a)和圖3(c)可以看出:當(dāng)頻率fX上升時(shí)，同步轉(zhuǎn)速n0隨即也上升，但電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM因?yàn)橛袘T性而不能立即跟上。結(jié)果是轉(zhuǎn)差Δn增大了, 導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)和感應(yīng)電流也增大。
(b) 加速過(guò)程的主要矛盾
加速過(guò)程中，必須處理好加速的快慢與拖動(dòng)系統(tǒng)慣性之間的矛盾。
一方面，在生產(chǎn)實(shí)踐中，拖動(dòng)系統(tǒng)的加速過(guò)程屬于不進(jìn)行生產(chǎn)的過(guò)渡過(guò)程，從提高生產(chǎn)率的角度出發(fā)，加速過(guò)程應(yīng)該越短越好;
另一方面，由于拖動(dòng)系統(tǒng)存在著慣性，頻率上升得太快了，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM將跟不上同步轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)差Δn增大，引起加速電流的增大，甚至可能超過(guò)一定限值而導(dǎo)致變頻器跳閘。
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