4.3 本章小结 27
5 大容量电动机启动系统的仿真 28
5.1 电动机全压启动系统 28
5.2 电动机自耦变压器降压启动系统 33
5.3 电动机软启动系统 39
5.4 对以上三种启动方式的相关量进行比较分析 42
5.5 本章小结 43
结 论 44
致 谢 45
参考文献 45
1 绪论
1.1 研究的目的和意义
随着我国现代工业的发展和电网规模的扩大,大功率同步电动机广泛应用于各行各业,已经成为工矿企业的主要动力。但是,大型电动机在全压启动时,空载启动电流会达到额定电流的5~7倍,带载时可达8~10倍。启动电流过大时会产生较大的线路电压降落,造成母线压降,影响其它设备的正常运行。而且,同步电动机的启动方法将会对电网电能质量产生重要影响,所以,对大功率同步电动机的启动方式进行研究分析是非常有必要的[1]。本课题要求分析采用自耦变压器降压启动、软启动的原理,理论分析全压启动、降压启动及软启动对电网电压评价点(PCC点)及电动机接入点电压的影响,仿真分析电动机启动的动态过程及其对相关点电压的影响,达到应用理论知识解决实际问题的能力。
1.2 研究现状
1.3 本文的主要工作内容
本文主要研究的是大容量电动机的全压启动、自耦变压器降压启动和软启动这三种启动方式及对电网的影响。我首先介绍了相关的理论知识,分析这三种启动方式的优点、危害,以及对相关地点电压的影响。再用MATLAB软件建立电动机不同启动方式下的仿真模型,并分析不同启动方式下的电动机启动的动态过程及其影响。然后针对一带有大容量电动机的系统,进行电动机启动系统电压降落的理论计算。最后针对同样的系统,用PSCAD软件进行不同启动方式及不同启动电压下的仿真,研究启动方式对电网电压降落的影响。
2 三种启动方式的特点
电动机接入电源后,从静止状态上升到稳定运行状态的过程,称为启动过程。大容量电动机启动必须满足启动转矩大于负载的静阻力矩这一条件。若电网容量允许的话,我们会尽量先尝试选用全压启动,只有在网络结构不允许全压启动的情况下,我们才会考虑自耦变压器等其它方式的启动。
下面,我将对全压启动、自耦变压器降压启动和软启动进行理论分析。
2.1 全压启动
根据国家规范要求,电动机频繁启动时的启动电压不可以低于系统电压的90%,电动机不频繁启动时的启动电压不可以低于系统电压的85%,所以,一般情况下电动机启动会优先考虑采用全压启动方式,根据实际经验,如果电源容量足够大,那么全压启动是最简单、最可靠、最经济的启动方式,应优先采用[4]。
2.1.1 工作原理
电网电压经过开关或者闭合接触器,将电源电压直接加在电动机的定子绕组上,从而实现直接启动。全压启动是电动机启动的各类方法中最简单和最经济的方法。但全压启动会产生较大的启动电流,这样就会需要较大的公用电网,在驱动大惯性设备时,需要大加速转矩,这反而成了优点[5]。
2.1.2 电动机全压启动的优点
1)操作较为简便。
2)增大启动力矩。
3)能缩短加速时间,减少启动时间。
4)降低电动机的转子升温,从而降低启动损耗。
5)能节省启动设备,从而减少设备投资和文护费用。
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