三相异步电动机软启动器的应用
摘 要伴随着电力领域的电子技术，现代电脑微机技术，现代自动控制技术的迅速发展，三相交流电机的启停在节能，稳定性，安全性方面有这迅速的提升，成为电气传动的主要发展方向。通用软启动器，HMI（人机界面技术）以及可编程的逻辑控制器以其优越的起保停性能，高效，高功率因素和明显的节能效果而广泛应用与重载交流电机等，被认为是最有发展前途的启停控制技术。可编程控制器的设计可以说是以苛刻的工作环境为前提进行的设计，在使用中它的实用得到一步步验证。机械制造，冶炼金属，化学工业，电力，运输和建筑等众多领域的控制都是我国的重工业，它们对控制的要求极其苛刻，在这样的情况下最为工业必不可少的控制器，可编程控制器得到了充分的证明。亲和的人机界面会赢得人们的好感，就拿今天流行的智能触屏手机，而触摸屏同样在工业中为自己赢得了自己的一片天。软启动器由于他的稳定性而被广泛使用。我的设计初衷是运用可编程控制器，通过D/A数据转换模块传递数据，进而通过固态继电器控制电机的软启动和停止，通过CC-LINK通信将电机工作情况显示在触摸屏上，并实时控制，最后得出这一设计的固态继电器软启动器系统的可行性结论。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题研究的背景及意义 1
1.2 软启动器的发展现状 1
第二章 本课题的设计及其实现方案 3
2.1 本课题的设计内容 3
2.2 软启动器的应用场合 3
2.3 文本的框架及任务 4
2.3.1本文框架 4
2.3.2设计任务 5
第三章 三相交流电动机起动控制的硬件分析与设计 6
3.1 三相异步电动机的起停过程分析 6
3.2 三相异步电机的启动方法 9
3.2.1 直接起动 9
3.2.2 减压起动（串电阻/电容） 10
3.2.3 软启动 12
3.3 软起动的原理及分析 12
3.3.1 晶闸管调压原理 12
3.3.2软启动器的工作原理及其使用 14
3.3.3软起动的起动方式 15
3.4 主电路设计 16<
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br /> 3.5 PLC的应用领域及框图 17
3.6 主电路的选择 18
3.7 电器元件明细表 19
第四章 控制系统的软件设计 20
4.1 PLC的I/O分配表 20
4.2 I/O点及其对应的PLC地址 21
4.3 控制系统的PLC程序设计和仿真 21
4.4 使用说明 21
4.5 系统简易工作流程图 22
第五章 触摸屏的设计 26
5.1 GT1000型触摸屏人机界面的概述 26
5.2 GT Design 2绘制触摸屏界面操作步骤 28
5.3 本课题设计的触摸屏画面 30
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 本课题研究的背景及意义
自从上世纪80年代，我们国家的电气工程师意识到了电机软启动的意义，开始了电机软启动器的研发与投产，在这种需求极大的社会需求下，大量的生产商拔地而起，品牌也是参差不齐，但毕竟我国由于历史机遇等种种原因，在相关的设计产品中始终存在着种种不足，在这种困境下，我国就不得不在事实面前进行稍微的模仿。我们的产品与世界上公认的品牌还有很大的差距。你我都一样，买东西都希望能买到好的产品，尤其在工业中，好的设备会带来好的经济效益，这就使得国产产品在市场中出于劣势。
这次的毕业设计，我对软启动的市场做了一些了解，经过市场调查，机械式和三相反并联晶闸管方式是我了解到的最为广泛的软启动器方式。眼下使用最多的软启动器要数机械式软启动器，但它却存在这很大的问答题，那就是有级的启动方式，而它产生的二次电流会超出标准3到4倍，对电路产生极大的影响，这还不是唯一的缺点，体积、噪音、维护费、无法适应恶劣环境等都是它无法逾越的缺点，造成了它的使用局限。时代在进步，电力电子技术的发展产生的无电弧调节技术和无极调速技术使得机械式软启动器的这些缺点得到了弥补。电力半导体开关器件（晶闸管）的广泛使用一定是有它独特的优点使得它赢得市场的口碑，而无磨损、寿命长、功耗低正是无可匹敌的优势，加上现代控制技术及微型电脑控制技术为之增添了色彩，这些都推进了交流电机朝着更加优越的软启动迈进。电力电子技术和微电脑控制技术的产生，可以说是为软启动技术增添了新的生机，它的应用更加的广泛。
1.2软启动器的发展现状
以上是介绍了两种传统的软启动方式，而眼下主流的电动机软启动技术产品是固态继电器这是一种兼具晶闸管软起动和同时用作软起动的变频器。调速分为有级调速和无极调速，而极具优势的无极调速的实现，以及兼具轻载的条件下晶闸管软启动便体现了它在技术上的突破，是具有划时代意义的。虽说它有着绝对的优势，但也是有前提的，而在重载的启动条件下，就得使用变频软启动了。
由于发达国家有着优越的设计与制造工艺，他们的主打产品晶闸管软启动器有着良好的性能，而且品牌众多，各具特色，这是我们国家还不能与之媲美的地方。这边举几个例子，GE公司的软启动器就有着他的特色，他们生产的ASTAT智能电动机软起动器就有着优越的性能；ABB公司是另外一家在软启动器的生产设计方面有着突出成就的公司，他们旗下生产的PSTB系列电动机软起动器以其良好的性能受到市场的一致好评；施耐德公司生产的ATS46软起动器也是其中的佼佼者，我在实验课上就曾经是用过，性价比极高。
目前，国外对电机软启动的研究已经发生了质的改变，现在他们的视线已经发生转移，对晶闸管三相交流调压电路的研究己经不在是对控制V、控制电机I的开闭环方式了，而是发展到通过建立相对准确的数学数字模型，找到适用于三相交流调压电路电动机负载的控制方法，从而使得三相交流调压电路电动机负载性能更好[3]。另一方面，时代的进步，伴随着技术的进步。电力电子技术这门科学的发展，使得异步电机的可控性更好。可靠、方便、小型化可以说是现代三相异步电机控制的代名词，这些都得归功于电力行业的相关电子行业技术的发展。 第二章 本课题的设计及其实现方案
2.1 本课题的设计内容
软启动、软停车、实时监测以及各种保护功能都是现实作业中对电机控制提出的实际要求，而这一切的一切都是通过带有直流调压功能的软启动器来实现的。像过压、欠压、过流、过载这些名词，对电机控制来说都是再普通不过的，对于软启动带来的划时代意义，这些代名词的实现便得到了简化与便捷。软启动器虽然有着以上我说的种种有点，但是他的控制却需要一个被公认为工业生产三大支柱之一的可编程逻辑控制器的配合，才能够实现对电机，或者线下设备的快速准确控制，而且运行稳定，可靠。
三相交流异步电动机的启动方法非常多，而现场操作中采用直接启动的方式非常普遍，这个方式容易损伤电机的寿命，我国电机的使用周期极短也是跟这个有着直接的原因的。为了弥补这种人为因素带来的缺陷，现场操作中可以采用以下几种方法：1.定子串电阻（R）或串电抗器（L）启动、2.心三角启动、3.自耦变压器降低电压启动、4.转子串联电阻启动、5.晶闸管电子软启动等方法。这些方法往往只需要简单的维护即可达到延长电机使用周期的目的。
目 录
第一章 绪论 1
1.1 本课题研究的背景及意义 1
1.2 软启动器的发展现状 1
第二章 本课题的设计及其实现方案 3
2.1 本课题的设计内容 3
2.2 软启动器的应用场合 3
2.3 文本的框架及任务 4
2.3.1本文框架 4
2.3.2设计任务 5
第三章 三相交流电动机起动控制的硬件分析与设计 6
3.1 三相异步电动机的起停过程分析 6
3.2 三相异步电机的启动方法 9
3.2.1 直接起动 9
3.2.2 减压起动（串电阻/电容） 10
3.2.3 软启动 12
3.3 软起动的原理及分析 12
3.3.1 晶闸管调压原理 12
3.3.2软启动器的工作原理及其使用 14
3.3.3软起动的起动方式 15
3.4 主电路设计 16<
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3.6 主电路的选择 18
3.7 电器元件明细表 19
第四章 控制系统的软件设计 20
4.1 PLC的I/O分配表 20
4.2 I/O点及其对应的PLC地址 21
4.3 控制系统的PLC程序设计和仿真 21
4.4 使用说明 21
4.5 系统简易工作流程图 22
第五章 触摸屏的设计 26
5.1 GT1000型触摸屏人机界面的概述 26
5.2 GT Design 2绘制触摸屏界面操作步骤 28
5.3 本课题设计的触摸屏画面 30
结束语 32
致 谢 33
参考文献 34
第一章 绪论
1.1 本课题研究的背景及意义
自从上世纪80年代，我们国家的电气工程师意识到了电机软启动的意义，开始了电机软启动器的研发与投产，在这种需求极大的社会需求下，大量的生产商拔地而起，品牌也是参差不齐，但毕竟我国由于历史机遇等种种原因，在相关的设计产品中始终存在着种种不足，在这种困境下，我国就不得不在事实面前进行稍微的模仿。我们的产品与世界上公认的品牌还有很大的差距。你我都一样，买东西都希望能买到好的产品，尤其在工业中，好的设备会带来好的经济效益，这就使得国产产品在市场中出于劣势。
这次的毕业设计，我对软启动的市场做了一些了解，经过市场调查，机械式和三相反并联晶闸管方式是我了解到的最为广泛的软启动器方式。眼下使用最多的软启动器要数机械式软启动器，但它却存在这很大的问答题，那就是有级的启动方式，而它产生的二次电流会超出标准3到4倍，对电路产生极大的影响，这还不是唯一的缺点，体积、噪音、维护费、无法适应恶劣环境等都是它无法逾越的缺点，造成了它的使用局限。时代在进步，电力电子技术的发展产生的无电弧调节技术和无极调速技术使得机械式软启动器的这些缺点得到了弥补。电力半导体开关器件（晶闸管）的广泛使用一定是有它独特的优点使得它赢得市场的口碑，而无磨损、寿命长、功耗低正是无可匹敌的优势，加上现代控制技术及微型电脑控制技术为之增添了色彩，这些都推进了交流电机朝着更加优越的软启动迈进。电力电子技术和微电脑控制技术的产生，可以说是为软启动技术增添了新的生机，它的应用更加的广泛。
1.2软启动器的发展现状
以上是介绍了两种传统的软启动方式，而眼下主流的电动机软启动技术产品是固态继电器这是一种兼具晶闸管软起动和同时用作软起动的变频器。调速分为有级调速和无极调速，而极具优势的无极调速的实现，以及兼具轻载的条件下晶闸管软启动便体现了它在技术上的突破，是具有划时代意义的。虽说它有着绝对的优势，但也是有前提的，而在重载的启动条件下，就得使用变频软启动了。
由于发达国家有着优越的设计与制造工艺，他们的主打产品晶闸管软启动器有着良好的性能，而且品牌众多，各具特色，这是我们国家还不能与之媲美的地方。这边举几个例子，GE公司的软启动器就有着他的特色，他们生产的ASTAT智能电动机软起动器就有着优越的性能；ABB公司是另外一家在软启动器的生产设计方面有着突出成就的公司，他们旗下生产的PSTB系列电动机软起动器以其良好的性能受到市场的一致好评；施耐德公司生产的ATS46软起动器也是其中的佼佼者，我在实验课上就曾经是用过，性价比极高。
目前，国外对电机软启动的研究已经发生了质的改变，现在他们的视线已经发生转移，对晶闸管三相交流调压电路的研究己经不在是对控制V、控制电机I的开闭环方式了，而是发展到通过建立相对准确的数学数字模型，找到适用于三相交流调压电路电动机负载的控制方法，从而使得三相交流调压电路电动机负载性能更好[3]。另一方面，时代的进步，伴随着技术的进步。电力电子技术这门科学的发展，使得异步电机的可控性更好。可靠、方便、小型化可以说是现代三相异步电机控制的代名词，这些都得归功于电力行业的相关电子行业技术的发展。 第二章 本课题的设计及其实现方案
2.1 本课题的设计内容
软启动、软停车、实时监测以及各种保护功能都是现实作业中对电机控制提出的实际要求，而这一切的一切都是通过带有直流调压功能的软启动器来实现的。像过压、欠压、过流、过载这些名词，对电机控制来说都是再普通不过的，对于软启动带来的划时代意义，这些代名词的实现便得到了简化与便捷。软启动器虽然有着以上我说的种种有点，但是他的控制却需要一个被公认为工业生产三大支柱之一的可编程逻辑控制器的配合，才能够实现对电机，或者线下设备的快速准确控制，而且运行稳定，可靠。
三相交流异步电动机的启动方法非常多，而现场操作中采用直接启动的方式非常普遍，这个方式容易损伤电机的寿命，我国电机的使用周期极短也是跟这个有着直接的原因的。为了弥补这种人为因素带来的缺陷，现场操作中可以采用以下几种方法：1.定子串电阻（R）或串电抗器（L）启动、2.心三角启动、3.自耦变压器降低电压启动、4.转子串联电阻启动、5.晶闸管电子软启动等方法。这些方法往往只需要简单的维护即可达到延长电机使用周期的目的。
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