论文总字数：15622字

摘 要

电气化时代，国家工农业机械化程度不断加深，社会对能源的需求日益增加，如何更好地节能是一个不得不考虑的大难题。感应电机在工业生产中是电能的主要消耗者，由于各种原因，电机经常处于空载和轻载的运行状态，电机输出功率低，转矩小，造成电力大量浪费。因此，对异步电机的起动阶段进行研究对于减少资源浪费，节约成本很有必要。论文阐述了晶闸管调压节能的原理和软启动交流调压的控制方法，并选用了以转速为反馈量的软启动控制方法。在此基础上，采用MATLAB工具对其进行仿真研究，重点分析了同步电压脉冲触发下，电机的起动特性。经实验证明，同步电压宽脉冲的触发方案比同步电压双脉冲的触发方案更稳妥、可靠。

关键词：异步电机 软启动 调压节能 仿真 触发

Analysis of energy regulation and energy saving trigger for thyristor controlled induction motor

Abstract

Time of electrification,The degree of national industrial and agricultural mechanization has been continuously deepened,social demand for energy is increasing day by day.How to save energy better is a big problem that has to be considered.Asynchronous motor is the main consumer of electric energy in industrial production,Motor is often running state of no load and under load because of various reasons,at this time, the power factor and efficiency of the motor are very low,energy will be wasted.Therefore, it is necessary to study the starting phase of asynchronous motor to reduce the waste of resources and save cost.On this basis ,using the MATLAN tool to simulate it and study,focus analysis the starting characteristic of the motor with the synchronous voltage pulse.The experimental results show that the scheme of synchronous voltage wide pulse is more stable than the scheme of double pulse.

Key words：Asynchronous motor；Soft start；Voltage regulating and energy saving；Simulation；Trigger

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1课题的研究背景和意义 1

1.2.电机节能研究现状 1

1.3电机起动方式 2

1.3.1直接起动 2

1.3.2降压起动 2

1.3.3软启动 4

1.4调压节能触发方案研究现状 4

1.5课题任务 6

第二章 闸管控制感应电机调压节能原理 7

2.1感应电机工作原理分析 7

2.1.1感应电机工作原理 7

2.1.2异步电机等效电路模型 7

2.1.3转差率 9

2.2晶闸管调压节能基本原理 10

2.2.1晶闸管调压主电路 10

2.2.2晶闸管调压基本原理 12

2.3晶闸管调压节能控制方法 12

第三章 晶闸管控制感应电机调压节能建模仿真 14

3.1仿真软件 14

3.2感应电机直接起动电路建模仿真 14

3.2.1直接起动仿真模型 14

3.2.2直接起动的仿真结果 15

3.3阻性负载调压电路建模仿真 16

3.3.1阻性负载调压电路仿真模型 16

3.3.2带阻性负载调压电路仿真结果 16

3.4感应电机调压节能仿真 18

3.4.1速度反馈的软启动系统结构图 18

3.4.2感应电机调压节能仿真模型 18

3.4.3感应电机调压节能仿真结果 20

第四章 晶闸管控制感应电机调压节能触发方案分析 23

4.1同步电压触发调压电路仿真模型 23

4.1.1同步电压宽脉冲触发方案 23

4.1.2同步电压双（窄）脉冲触发方案 24

4.2仿真结果对比分析 25

第五章 总结与展望 26

参考文献 27

致 谢 29

第一章 绪论

1.1课题的研究背景和意义

感应电机应用最广，一般不会用做发动机，是交流电机的一种，通常也称为异步电机。与其他旋转电机相比，它结构简单，价格低廉，可靠的操作，成熟的控制技术，这些特点是其他类型的电机无法比拟的。但是它在起动和调速方面存在缺陷，其功率因数小，对电力系统无功功率的吸收加大。异步电机主要作为电动机使用，无论是在化工、冶金、农业、交通运输等行业中，还是我们的日常生活中，都是主要的动力设备，是当今应用最广，需要量最大的一种电机。工业生产中，电动机可以说是消耗能源最多的电力设备。

大多数的工矿企业应用感应电机进行作业，在大部分时间下经济效益很好。在某些时间段，有相当多的异步电机则是在非经济状态下作业，能源被白白损耗。追究根源，主要体现在两个方面：一，异步电动机起动时的瞬间电流的是额定电流的好几倍，有些大功率电机的起动电流可能达到上千安培，这极大地加重电网的负担，同一系统中的一些敏感设备无法正常运行，严重的还会造成设备的有害跳闸、导致电动机发生事故；另一方面，异步电动机在运行时，负载系数不是额定值，电机的运行状态受到功率因数影响，会出现轻载或空载的情况，电能白白被消耗。

我国目前有很多的电动机不合格，同样的输出效率下需要消耗更多的能源。如果能针对这些电动机进行改进升级，那么每年可以为国家省下几百亿的电能，具有极大的节能降耗潜力，因此提高电机的效率很有必要。所以，为能源保护和社会经济的发展着想，必须加大对电机节能运行的研究力度。在电机节能方面的研究，比如电动机的制造手法，造型工艺方面已经不能满足越来越高的要求。如何提升感应电机的起动性能，使感应电机节能降耗，相信实际效益和经济前景是不可估量的。

1.2.电机节能研究现状

现在，已经有了很多高效率的异步电机，提高了生产效益。但这种电机往往对负载的限制比较多，只能应用于一些特殊的场合，而且价格不是一般企业可以接受的。对大部分工厂，企业来说，这样的电机不符合实际需求，也不经济。我们可以考虑在现有的基础设备上加入软硬件的设计，改进电机的工作效率。对现有的设备改进节能技术，主要是从以下三个方面入手：

1. 改变电源频率；
2. 加大电机转差率；
3. 提高功率因数；

常用的节能方法例如：（1）在电动机回路中并联一个电容，这样一来，可以对电动机输出无功功率。减轻电网负担，降低无功损耗。（2）在电力系统中加入变频器，输出符合实际负载的电机转矩，实现高效率。而且不会有过大的机械冲击，能够有效地保护设备。不足的是对信号干扰敏感，容易停止工作，电动机就会过热，转矩也会不稳定。（3）电机降压起动，即采取各种措施，有效地降低电机的输入电压。

1.3电机起动方式

电机从零转速状态，经过一段时间的加速，至稳态运行的整个过程我们称之为电机起动。传统的异步电机由于技术条件的限制，一般采用两种起动方法：直接起动和降压起动。电机运行，我们需要注意电机起动时的电流，电压，转速，转矩等参数，然后根据实际需求决定电机是直接起动，还是降压起动。

1.3.1直接起动

直接起动，即全压启动。就是将三相电压加到电机的定子上，直接用电网电压带动电机运转。这种起动方式的不足之处是，起动瞬间的电流和转矩比正常运行的电流和转矩大好几倍，会引起电网电压的震荡，干扰其他电力设备的运行。要是，电动机频繁地处于起动、停止的作业状态，温度就会持续上升，发热严重，使用年限会大大缩短，甚至报废。优点是起动迅速，节省时间。该起动方式适合小功率电机和大容量电机使用。

1.3.2降压起动

当电机容量不够时，电机就要采用降压的起动方式，就是采取一些措施，降低电机定子的输入电压，相应的起动电流和转矩也会减小，达到保护设备的目的。电机的起动阶段通常会使用降压的方式运作，后期一般不需要。

（1）串电阻或电抗器降压法

请支付后下载全文，论文总字数：15622字