1 加、減速的時間與方式
1.1基礎(chǔ)概念
(1) 工頻起動和變頻起動
電動機(jī)從較低轉(zhuǎn)速升至較高轉(zhuǎn)速的過程稱為加速過程，加速過程的極限狀態(tài)便是電動機(jī)的起動。
(a)工頻起動
這里所說的工頻起動，是指電動機(jī)直接接上工頻電源時的起動，也叫直接起動或全壓起動，如圖1(a)所示。
圖1 工頻起動
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)磁場的相對速度很高，故轉(zhuǎn)子電動勢和電流都很大，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。
工頻起動存在的主要問題有:
·起動電流大。當(dāng)電動機(jī)的容量較大時，其起動電流將對電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。
·對生產(chǎn)機(jī)械的沖擊很大，影響機(jī)械的使用壽命。
(b) 變頻起動
采用變頻調(diào)速的電路如圖2(a)所示, 起動過程的特點(diǎn)有:
圖2 變頻起動
·頻率從最低頻率(通常是0Hz)按預(yù)置的加速時間逐漸上升，如圖2(b)的上部所示。仍以4極電動機(jī)為例，假設(shè)在接通電源瞬間，將起動頻率降至0.5Hz，則同步轉(zhuǎn)速只有15r/min，轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度只有工頻起動時的百分之一。
·電動機(jī)的輸入電壓也從最低電壓開始逐漸上升，如圖2(b)的下部所示。
·轉(zhuǎn)子繞組與旋轉(zhuǎn)磁場的相對速度很低，故起動瞬間的沖擊電流很小。同時，可通過逐漸增大頻率以減緩起動過程，如在整個起動過程中，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，也減小了起動過程中的動態(tài)轉(zhuǎn)矩，加速過程將能保持平穩(wěn)，減小了對生產(chǎn)機(jī)械的沖擊。
(2) 加速過程中的主要矛盾
(a) 加速過程中電動機(jī)的狀態(tài)
圖3 加速過程
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)所示是電動機(jī)在頻率為fX1時穩(wěn)定運(yùn)行的狀態(tài)，圖3(c)所示是加速過程中電動機(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，同步轉(zhuǎn)速n0隨即也上升，但電動機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速nM因為有慣性而不能立即跟上。結(jié)果是轉(zhuǎn)差Δn增大了, 導(dǎo)體內(nèi)的感應(yīng)電動勢和感應(yīng)電流也增大。
(b) 加速過程的主要矛盾
加速過程中，必須處理好加速的快慢與拖動系統(tǒng)慣性之間的矛盾。
一方面，在生產(chǎn)實踐中，拖動系統(tǒng)的加速過程屬于不進(jìn)行生產(chǎn)的過渡過程，從提高生產(chǎn)率的角度出發(fā)，加速過程應(yīng)該越短越好;
另一方面，由于拖動系統(tǒng)存在著慣性，頻率上升得太快了，電動機(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，甚至可能超過一定限值而導(dǎo)致變頻器跳閘。
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