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基于嵌进式系统的节能软启动控制器

2019-09-04 14:45:54 水阻柜网 阅读

摘 要:针对电动机的启动电流过大,设计了一种以嵌进式系统为核心,辅以其他芯片的节能软启动控制器,它是具备节能运行、软启动和多种保护功能的电动机软启动装置。

关键词:软启动 节能 保护 控制

很 多电动机的损坏,其中重要原因之一就是由于电动机的启动电流过大(可达到额定电流的7~8倍),因此在经常使用电动机的部分和场合推行软启动技术具有十分重要的意义。本文所讨论的软启动控制器主要是用嵌进式系统,辅以其他芯片,解决电动机的软启动题目,兼能实现过流、缺相、相序不正确等保护和故障显示的功能,而且在启动后自动短路晶闸管,使电动机和电网相连,实现节能和进步运行效率目的。

1 软启动原理

软启动的实质是一种降压启动,与“Y-△”启动和自耦降压启动的原理是一样的,不同的是软启动采用了无触点电子开关控制电压,其电压平稳上升,而不是突变。

软启动的基本原理就是:利用晶闸管的开关特性将三对反并联的晶闸管串接到电动机的三相电路上,通过调节晶闸管的触发角的大小来改变晶闸管的开通程度,从而控制了输出到电动机的电压的大小,达到控制电动机的启动特性的目的。而当电动机启动过程完毕后,软启动控制器就会控制交流接触器吸合,短路掉所有的晶闸管,使电动机直接连接到电网上,这样可以达到节能目的。 

如图1所示,在确定晶闸管的触发角的大小前,先要得到电网的同步信号和设置的启动方式等,然后通过这些信息往确定触发角的变化规律。

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2 软启动控制器的启动方式

软启动控制器是事先设定好控制程序,当控制器收到启动指令后,便进行相关计算确定晶闸管的触发信号,从而控制晶闸管按照软启动控制器设定的方式,输出相应的电压控制电动机的启动。  

启动方式:电压斜坡软启动方式、限流软启动方式、电压控制方式、转矩启动方式、转矩加突跳控制方式。

2.1 电压斜坡软启动方式

如图2所示,这种方式要先设定电压控制的启动电压U0和加速斜坡的斜率。在电机启动后,控制器的输出电压会很快升高,当达到控制器设定的启动电压U0,电机的输出电压就会按照设定的加速斜坡的斜率开始线性增加,直到即是电网电压,则这时交流接触器就会吸合,启动过程结束。这种方式的启动电压U0和斜坡斜率都可以根据用户自己的情况设定。

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2.2 限流软启动方式  

这种启动方式要先设定一个限流值Im,电动机启动后,电流迅速增大,当达到设定的限流值Im,软启动控制器就一方面保证输出电流不再增大,另一方面渐渐增大晶闸管的触发角。其中限流值Im可以根据用户电网容量和电动机的负载情况而设定,该值的设定范围在电动机额定电流的40%~400%。blob.png

2.3 电压控制方式

电压控制启动方式主要用在轻载启动的场合,在保证启动压降下发挥电动机的最大启动转矩,尽可能的缩短启动时间,是最优的轻载启动方式。

2.4 转矩启动方式

这种方式是将电动机的启动转矩从小到大线性上升,因此启动平滑,主要用在重载的情况下。

2.5 转矩加突跳控制方式

与转矩启动方式相比,不同的是在启动的瞬间用突跳转矩克服电动机的静转矩,然后转矩平滑上升,缩短启动时间。

 3 软启动控制器的系统组成与工作原理

3.1 硬件组成

本系统采用89C51单片机作为核心部分,辅以AD0809和74HC164以及74HC273、X25045等芯片,主要包括同步信号检测、电流检测、参数设置、过压欠流检测、触发脉冲输出等部分。硬件结构图大致如图4所示。

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