目 录
摘 要 ............................................................................................................................ I Abstract ....................................................................................................................... II 1 绪 论 ....................................................................................................................... 1 1.1 研究的目的、意义 ............................................................................................. 1 1.2 国内外研究现状 ................................................................................................. 2 1.3 本课题研究内容 ................................................................................................. 3 2 三相异步电动机的起动控制的研究 ....................................................................... 4 2.1 三相异步电动机的起动过程的分析 ................................................................. 4 2.2 三相异步电动机的起动方法 ............................................................................. 6 2.2.1 直接起动 ........................................................................................................... 6 2.2.2 传统减压起动 .................................................................................................... 7 2.2.3 软启动 .............................................................................................................. 10 2.3 软起动的原理及分析 ........................................................................................ 11 2.3.1 晶闸管调压原理 ................................................................................................ 11 2.3.2 软起动的起动方式 ............................................................................................ 13 3 软启动器的硬件电路设计 ...................................................................................... 16 3.1 主要器件的介绍 ................................................................................................ 16 3.1.1 KJ004功能介绍 ................................................................................................. 16 3.1.2 KJ041功能介绍 ................................................................................................. 18 3.1.3 KJ042功能介绍 ................................................................................................. 19 3.2 主电路的选择 .................................................................................................... 20 3.2.1 调压方式的选择 ................................................................................................ 20 3.2.2 晶闸管相控调压原理 ......................................................................................... 21 3.3 主回路设计 ........................................................................................................ 21 3.3.1 主回路电路 ....................................................................................................... 22 3.3.2 晶闸管参数选择 ................................................................................................ 22
3.3.3 晶闸管触发电路..............................................................................................................23 3.3.4 晶闸管保护电路 ................................................................................................ 26
3.4 电压检测回路 .................................................................................................... 26 3.4.1 同步信号检测 ................................................................................................... 27 3.4.2 电压反馈回路 ................................................................................................... 28 3.5 电流检测回路 .................................................................................................... 30 3.5.1 电流反馈回路 ................................................................................................... 30 3.5.2 过电流保护电路 ................................................................................................ 31 4 基于单片机的软起动器的设计 .............................................................................. 31 4.1 单片机控制系统设计 ........................................................................................ 32 4.2 控制软件设计 .................................................................................................... 34 4.3 触发脉冲控制的软件设计 ................................................................................ 36
I
结束语 .......................................................................................................................... 44 参考文献 ...................................................................................................................... 45 致 谢 .......................................................................................................................... 46
II
三相异步电动机软启动器的设计
摘 要
三相异步电动机因具有结构简单、制造方便、运行可靠、价格低廉等优点，而广泛应用在工业、农业、交通运输业、国防工业以及其他各行各业中。但它也有明显的缺点，那就是起动转矩小，起动电流过大。这种情况对电机本身及周围电网都有非常不利的影响。为了减小异步电动机起动过程中对电网的冲击、消除传统降压起动设备的有级触点控制对异步电动机的冲击、改善异步电动机的起动特性，本文对基于单片机控制的晶闸管调压软起动器进行讨论。
本文首先阐述了软起动器晶闸管调压电路(即主电路)的工作原理，主要是基于晶闸管的三相异步电动机软启动器主电路设计和触发电路设计。然后是对电动机软启动器模式的设计，但主要还是软起动器的硬件电路设计。
本文设计的软起动器操作方便简单，能够使电机顺利起动。使之能达到了改善三相异步电动机起动性能的要求。在满足异步电动机起动转矩要求及降低起动电流的前提下，使电机能够平稳可靠起动。
关键词：异步电动机；晶闸管；软起动
I
Design of three-phase asynchronous motor’soft starter
Abstract
Three-phase asynchronous motor has a wide range of application in industry,argriculture，transportation business，defense industry and other walks of life．But it also has the obvious shortcomings that starting torque, starting current. This kind of situation of motor and power are very disadvantageous around. In order to reduce the asynchronous motor start-up process for grid, eliminate the impact of traditional step-down start equipment has control of contacts in the level of asynchronous motor, improve the impact of asynchronous motor starter characteristics, this article based on the single chip microcomputer control thyristor surge soft starter are discussed.
This article elaborates the soft starter thyristor regulating circuit, which is based on thyristor three-phase asynchronous motor soft starter main circuit design and implement trigger circuit design. Then the motor soft starter, but the pattern design of main or soft starter hardware circuit design.
This article designs the soft starter operation convenience simple, can make the motor starts smoothly.To achieve improved three-phase asynchronous motor starting performance requirements. In asynchronous motor starting torque requirements and reduce starting current, under the premise of the motor can be stable and reliable.
Keywords：Asynchronous Motor; Thyristor; Soft Starter
II
XX大学XX学院毕业设计（论文） 1 绪 论
1.1 研究的目的、意义
三相异步电动机，由于其结构简单、制造方便、价格低廉、坚固耐用、运行可靠、很少需要维护及可用于恶劣环境等优点，在工业、农业、交通运输、国防军事和日常生活中得到了广泛的应用，当前大部分工业拖动都是以交流异步电动机作为动力，包括风机、水泵、油泵、压缩机等。
但是，由于其固有的启动性能较差，直接起动又容易造成对周围电网的影响。通常要求采用专门的启动设备完成正常的启动工作，尤其频繁启动时更是如此。然而，它是以反电势为主的负载，即以反电势来平衡外加电压。电动机的反电势随着转子转速的增加而逐渐增大，电动机在起动开始时反电势为零，所以起动电流很大。电动机起动时刻出现的起动电流一般高出额定电流3～7倍，特殊情况下可达到10倍以上，这样大的起动电流不仅加重了进线供电电网以及接在电动机前面的开关电器的负荷，而且对电网及其负载造成干扰，特别是当电动机容量较大时，冲击电流会对电网及其负载造成干扰，严重时，甚至危害电网的安全运行[1]。启动电流过大时，将使电动机本身受到过大电磁力的冲击，如果经常启动 ，还有使绕组过热的危险。同时，由于启动应力较大，使得负载设备的使用寿命降低。还有，由于起动应力较大，出现的巨大转矩又会使电动机发生剧烈的冲振，并且也给用作动力传输辅助设备和做功机械设备带来不可避免的机械冲击。所以，这种“硬起动”不仅会缩短传动单元和做功机械设备的使用寿命，而且过高的起动电流还会引起供电电网的电压骤然跌落，致使那些对电压敏感的用电设备产生负面影响。因此，对三相感应电动机软起动情况进行研究是非常有现实意义的。
为了降低起动电流，人们采用了各种降压起动技术。比较传统和应用较普遍的有变压器降压起动，串电抗器起动和Y/△转换等等。采用这些传统起动方式起动时降低了加在定子绕组的电压，起到了一定的限流作用，但仍存在着很多问题，例如靠接触器切换电压来达到降压的目的，所以无法从根本上解决起动瞬时电流尖峰的冲击；起动转矩不可调，存在二次冲击电流；对负载产生冲击转矩，当电网电压下降时，可能造成电动机堵转；容易造成接触器触点的拉弧损坏。
近几年来随着电力电子技术和微机控制技术的发展，国内外相继开发出以晶闸管为核心的电路元件、以单片机为控制核心的异步电动机软启动设备。该软启动设备平滑了
1