|
【摘 要】本文介紹一種針對水泵電機(jī)的軟起停方式，它以傳統(tǒng)晶閘管軟起動的主電路結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，通過轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)觸發(fā)角度，按照水泵系統(tǒng)的特性曲線來控制電機(jī)的電磁轉(zhuǎn)矩，使控制電機(jī)起停的電磁轉(zhuǎn)矩與泵系統(tǒng)特性曲線相匹配，使水泵能夠平穩(wěn)起停，避免“水錘”現(xiàn)象的發(fā)生。
2 “水錘”的概念
3 解決水錘效應(yīng)的方法
泵系統(tǒng)的流量Q和轉(zhuǎn)速N有基本關(guān)系式：
泵系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速N與液流壓力P有如下關(guān)系：
電機(jī)的轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速N有如下關(guān)系：
由上述三式可得：
4.1 起動方式的比較
下圖為三種起動方式轉(zhuǎn)矩與速度的曲線圖。 
圖4.1 三種起動方式的的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速曲線
從圖4.1中可以比較全壓起動，電壓斜坡軟起動以及泵控制軟起動的轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速曲線，可知使用了泵控制功能后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩一直和泵負(fù)載的轉(zhuǎn)矩相差一個近似恒定且數(shù)值不大的一個值，使起動過程產(chǎn)生的加速轉(zhuǎn)矩大大地降低，使輸出轉(zhuǎn)矩得到了完善的控制。
通過上面的比較，可以知道泵控制功能的軟起動器在解決轉(zhuǎn)矩沖擊，消除水錘上的優(yōu)越性，下面對它的控制原理進(jìn)行進(jìn)一步的分析。
本文研究的泵控軟起動是以傳統(tǒng)晶閘管軟起動的主電路結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，并通過轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制來實(shí)現(xiàn)的，它的控制策略是通過對轉(zhuǎn)矩給定值和反饋值進(jìn)行運(yùn)算，來調(diào)整可控硅的觸發(fā)角，從而調(diào)整電壓值。具體來說，首先由反饋的電壓和電流值運(yùn)算出電磁轉(zhuǎn)矩，再把它與給定值進(jìn)行比較，得出差值，運(yùn)算出需要調(diào)整的電壓值，在把它轉(zhuǎn)換為需要調(diào)整的觸發(fā)角變化值，以此來控制電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
由電機(jī)運(yùn)動方程，可知：
其中  為電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩，  為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，  為轉(zhuǎn)動慣量。將電磁轉(zhuǎn)矩近似為時間t的一次函數(shù)，故可設(shè)  為初始轉(zhuǎn)矩，  為電磁轉(zhuǎn)矩的上升斜率;
根據(jù)異步電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速公式：
?
得到轉(zhuǎn)差率s的計(jì)算公式：  其中  為電機(jī)極對數(shù)，a , b, c為常數(shù)， f為電源頻率;
假定起動過程中負(fù)載轉(zhuǎn)矩幾乎是不變的，且在可控硅的移相角  變化到  這一小段時間內(nèi)，由于電機(jī)轉(zhuǎn)速的變化相對應(yīng)其電磁量的變化來說要緩慢的多，因此只要 足夠小，就可以假定電機(jī)在時刻處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時，電磁轉(zhuǎn)矩 與負(fù)載轉(zhuǎn)矩  相等。
將 和s代入三相異步電動機(jī)機(jī)械特性方程  (  ，  分別為定子的電阻和漏抗。  ,  分別為轉(zhuǎn)子的電阻和漏抗)得到電壓U的表達(dá)式： 
即相電壓與時間t的函數(shù) 。再通過可控硅調(diào)壓后電壓有效值的計(jì)算公式 
即得到可控硅的觸發(fā)角與時間的關(guān)系式 。這就是在轉(zhuǎn)矩預(yù)定規(guī)律下得到的 角變化規(guī)律。
|
