科创中国

行业领域

高新技术改造传统产业,电力系统信息化与自动化技术

需求背景

高压大功率异步电机从静止到转动的过程中，由于异步电机的静摩擦力和动摩擦力相差很大，当克服静摩力转动的转子，在低动摩擦力的作用下产生较高加速度，使得异步电机转子的速度会超过定子的同步磁场转速，异步电机的转差率在正负之间不断波动，造成功角不断波动，引起异步电机起动电流上下波动，造成起动电流波形杂乱无章。

现有技术中的高压大功率异步电机的起动方式包括直接起动、降压起动和变频软起动等。直接起动就是不做特殊处理将异步电机直接通电起动；而降压起动的方式则是在将异步电机通电前，对电压进行降压处理，低压起动异步电机；变频软起动是将起动电压从零慢慢提升到额定电压，从而起动异步电机。

但是，现有技术中的异步电机的直接起动和降压起动等起动方式均会在异步电机起动的过程中产生超过额定电流的大起动电流，容易导致异步电机在起动时出现故障损坏，导致使用维护成本较高；而变频软起动的方式虽然不会产生大起动电流，但是变频软起动对环境的要求较高，且设计成本和维护成本较高。

需解决的主要技术难题

1. 启动电流过大：异步电动机在速差起动过程中，由于转子绕组与电源之间的相对速度变化，会产生很大的启动电流。过大的启动电流会对电网造成冲击，导致电源电压波动，甚至可能损坏电机。
2. 启动转矩波动：由于速差起动过程中转子绕组的电流和转速是变化的，这会导致电机转矩的波动。转矩的波动会对机械系统产生不利影响，可能会引起振动和噪音，甚至导致电机无法正常启动。
3. 控制系统复杂：实现异步电动机的速差起动需要精确控制电机的电流、转速和转矩等参数。这需要设计复杂的控制系统和算法，以实现电机的平稳启动和运行。
4. 实验验证困难：要验证异步电动机的速差起动方法和系统是否有效，需要进行大量的实验。然而，实验设备昂贵，实验过程复杂，实验结果的重复性和可靠性也是一大挑战。
5. 参数优化困难：为了提高异步电动机的启动性能，需要对电机和控制系统进行参数优化。然而，参数优化是一个复杂的问题，需要借助先进的优化算法和实验设计方法。
6. 设备成本高：实现异步电动机的速差起动需要使用昂贵的电子设备和传感器。这会增加电机的制造成本，影响其在某些应用领域的竞争力。
7. 技术壁垒：由于异步电动机的速差起动涉及到一系列复杂的技术，如电力电子技术、控制理论、机械工程等，这可能会限制该技术的推广和应用。

期望实现的主要技术目标

1. 实现平滑速差起动：通过控制起动过程中的电压或电流，实现异步电动机的平滑速差起动，减少起动过程中的冲击和机械应力，延长设备使用寿命。
2. 提高起动性能：通过对速差起动系统的优化设计，提高异步电动机的起动性能，使其在低速时也能获得良好的力矩输出，提高起动转矩和响应速度。
3. 实现精确控制：通过采用先进的控制算法和传感器技术，实现对速差起动系统的精确控制，确保电动机在各种负载和环境条件下的稳定运行。
4. 增强系统可靠性：通过对速差起动系统的可靠性设计和测试，确保其在各种恶劣条件下的稳定性和可靠性，减少故障率和维修成本。
5. 提高能效：通过优化速差起动系统的设计和控制策略，提高电动机的能效，减少能源浪费，符合节能环保的发展趋势。
6. 拓展应用领域：通过研究和改进速差起动方法，拓展异步电动机在各领域的应用范围，如工业自动化、交通运输、新能源等领域。
7. 降低成本和提高竞争力：通过研究和开发具有自主知识产权的速差起动系统，降低生产成本，提高产品的竞争力和市场占有率。

需求解析

解析单位：湖北省襄阳市 解析时间：2023-10-27

赵亮

襄阳市科协

主任

综合评价

该技术需求背景清晰明确。研发内容丰富且具有深度，期望实现的技术目标切实可行。项目的成功研究将对行业的技术提升起到重要的推动作用，并为未来的发展注入强大的活力。但该需求研发有一定难度，建议请相关领域专家协同攻关。

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