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由电机的软启动和硬启动想起

magua220
 magua220
发布于 2015/03/10 20:15
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前段时间看了一本书主要是讲方法论的,主要核心原则就是5W1H,简单说来就是Why,What,When,Which,Who,How。那么就按照以上逻辑对于软硬启动问题进行一下探讨。

首先从源头来讲述为什么电机的启动需要软硬启动之分。电动机的原理其实是基于法拉第电磁感应定律和楞次定律,那么楞次定律规定:感应电流产生的磁场总是要阻碍引起感应电流的磁通量的变化。我们就以电机为例,当电机启动时候,通过电机内线圈电流从0逐渐增加,对于线圈内的感应电流的大小是从最大逐渐达到稳态,那么就有个问题,假设电机正常运转时所带负载对电机的转矩要求是T,那当电机带负载启动时因为感应电流产生反向磁场导致电机的转矩小于T,特别是在刚启动瞬间会很明显。另一方面电机启动瞬间会产生反向电流,此电流会倒流入电力系统中,对电网造成谐波污染。

那么一般来说,硬启动就是上电时直接按照额定电流启动,软启动,顾名思义就是在启动的时候留一个缓冲的区间启动。也就是说在电机启动刚开始,电流的给定要有个爬坡的过程,而不是一蹴而就。

根据法拉第电磁感应定律,ε=n(ΔΦ/Δt),实际上这么做就是为了改变穿过线圈的磁通量变化率,硬启动的磁通量变化率是一个“由静到动”的过程,磁通量变化率最大,而软启动的磁通量变化率是一个“微动”的过程,

当电机驱动器上电初始时刻,就需要对电机的状态进行判断,如果是第一次上电那么就需要对电机进行软启动,如果是电机处于静止时刻,并且处于半流状态,那么此时因为电机线圈内是有电流所以不需要软启动。

那么什么样的电机需要软启动呢?通过对为什么要进行软启动的分析我们可以得出结论,对于大功率电机,以及重载电机是非常有必要进行软启动的, 而对于小功率及轻载设备虽然软启动的作用并非那么明显,但是从减小电机发热,延长电机使用寿命的角度来讲软启动也是非常有必要存在的。

那么在实际软件设计的时候如何进行软启动设计呢?简单的做法是将电流分台阶给定,直至达到额定电流。而更加精细的控制是通过定时器来让电流以一定的变化率逐渐增加,两者对比其实可以看出来就是逐渐的降低法拉第电磁感应定律等号右边的磁通量变化率,这样导致反向电动势变小,反向电流进一步减小,电机发热进一步减少。

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