大容量电动机的启动方式及其对电网影响的研究(2)
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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