【正文】 以有些電子保護線路在設(shè)置有可靠的三相過載保護時就不再設(shè)置斷相保護。當斷相信號超過一定值時也就第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路 21 是實際對稱超過容許的不對稱程度時保護裝置經(jīng)過一固定短延時后推動觸發(fā)電路翻轉(zhuǎn)實現(xiàn)保護。理論上對電動機三相相電流信號進行不對稱鑒別是檢測斷相故障的最可靠方法。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 18 圖 33電機軟啟動主電路原理圖 R2 R4 R 電機 TV T A S3 S2 S1 Ua Ub Uc 第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路 19 圖 34電動機軟啟動原理圖 圖 35單片機控制的觸發(fā)脈沖控制電路圖 三相異步電動機斷相的原因及危害 （ 1） 三相異步電動機斷相運行的原因很多 ,常見的情況有以下幾種 : 氣候惡劣 (如刮風(fēng) ,下雨 ,下雪等 ),造成電網(wǎng)一相電源斷線； 閘刀開關(guān)上的熔體沒有擰緊，或擰得過緊（將熔體端頭壓斷），熔體出現(xiàn)浮淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 20 接現(xiàn)象。只需要通過 3 根串行總線就可以完成 10 位數(shù)據(jù)的串行輸入，易于和本文采用的單片機接口。 一般地， TLC1543 與微處理器之間的數(shù)據(jù)傳送僅需將 CS、 I/O CLK、 ADDRESS、DATAOUT 與處理器的 I/O 口相連，通過軟件合成控制時序即可。采用 A/D 轉(zhuǎn)換芯片即可實現(xiàn)所需要的功能，本設(shè)計中采用的是美國 TI公司生產(chǎn)的 10 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器 TLC1543。其接線方式有：單臺接線，三臺單相三繞組的接線，兩臺單相按 V/V 接線，還有三相五柱三繞組接線。電機起動過程中的電壓與電流是軟起動的重要參數(shù)，也是軟起動控制器進行智能運算的參數(shù)，必須將其轉(zhuǎn)換成單片機系統(tǒng)能處理的微量信號（電壓到 05V、電流到毫安），并且還要進行必要的 A/D 轉(zhuǎn)換將采集處理后的模擬量轉(zhuǎn)換為單片機能運算的數(shù)字量，進行運算和處理。以下程序中，顯示緩沖區(qū)為 RAM 的 30H～ 37H 單元，控制寄存器地址碼及數(shù)據(jù)單元為 40H～ 47H 單元。從單片機時序上看，只需在發(fā)送前將顯示數(shù)據(jù)和地址碼的高低位順序顛倒，利用串行方式 0 進行發(fā)送，每發(fā)送兩次，就可向 MAX7219 輸出一個要顯示的數(shù)據(jù)或控制寄存器參數(shù)。因此 MAX7219 必須經(jīng)過初始化后才可正常工作。 解碼方式寄存器可設(shè)置各位數(shù)碼管為解碼顯示方式，或非解碼的數(shù)據(jù)位與顯示段直接對應(yīng)的顯示方式。為 24 引腳芯片，除與顯示器連接外，與微機串行口為 3 線連接，芯片外 部電路僅為一限制峰值段電流的電阻，線路簡單，極大地方便了對顯示器件的控制。 MCS51單片機的工作頻率為 212MHz，當振蕩頻率為 12MHz 時，一個機器周期為 1us,這個速度應(yīng)該說是比較快的。亦適用于通信和家用電器控制領(lǐng)域。在這種方式下起動電機，當電機的起動電流未達到 設(shè)定的電流值時，電機仍然按照電壓斜坡方式起動，一旦電流到達設(shè)定值時，控制系統(tǒng)將停止觸發(fā)角的進一步減小，從而使電機端電壓維持不變，此時由于電機轉(zhuǎn) 速仍在上升，使反電動勢繼續(xù)增加，因而電機電流將會減小。 L E D 數(shù)碼管主要用來顯示起動參數(shù)設(shè)定、運行監(jiān)控及故障等顯示。此外，第二章 系統(tǒng)組成及控制方案 9 它還具有對電機的保護功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動設(shè)備的諸多弊端。這種起動方式的特點是起動電流相對較大，但起動 時間相對較長，適用于重載起動的電機。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 8 第二章 系統(tǒng)組成及控制方案 （ 1）限流軟起動 顧名思義，限流起動就是在電動機的起動過程中限制起動電流不超過某一設(shè)定值的軟起動方式。況且實際的電液溫度不會超過 800C，那么在起動切換到全壓運行的時刻，電液阻值肯定不小。因此，每次起動電流難以保證相同的起動特牲。電機起動時由于串聯(lián)了可調(diào)電抗，起動電流較小。采用級聯(lián)五電平以上的變頻器時，雖可極大地減小這些負面影響，但要配置正弦濾波器。對于 6 脈沖整流電路，電網(wǎng)輸入側(cè)的 5 次諧波畸變率達到基波電流的 20%， 7 次諧波率達到基波電流的 14%，忽略 11 次及以上的高次諧波，總的電流諧波畸變率達到基波電流的 34%以上，大大超過國家標準允許的諧波電流限定值。其主要優(yōu)點如下： 采用 VVVF 控制方式，通常采取 SPWM 觸發(fā)模式，可實現(xiàn)恒轉(zhuǎn)或變轉(zhuǎn)矩起動，幾乎涵蓋各種類型負載的起動。其中高壓固態(tài)軟起動器主要依賴進口，成本高，價格雖略低于高壓變頻器，但它采用 SCR 降壓不降頻的控制方式，性能卻遠不如高壓變頻器。但是，突跳會給電網(wǎng)發(fā)送尖脈沖，干擾其它負荷，應(yīng)用時要特別注意。綜合考慮，在經(jīng)濟條件允許的情況下應(yīng)盡量避免采用電動機的直接起動方式，以保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量。如果水泵前面的管路比較長，當水泵電機突然停止時，高速的水流會沖擊到水泵的葉輪上，產(chǎn)生很大的沖擊力，會使葉輪變形或損壞?？傊妱訖C起動過程需要考慮以下幾個問題： 應(yīng)有足夠大的最初起動轉(zhuǎn)矩（ TS≥ ）； 盡可能小的最初起動電流； 起動操作簡便，起動設(shè)備簡單和經(jīng)濟； (2)大中異步電動機直接起動的再一個危害就是影響由同一臺配電變壓器供電的其他負載。若變壓器額定容量相對不夠大、電動機額定功率相對不算小時，電動機短時較大的起動電流，會使變壓器輸出電壓短時下降幅度較大，超過了正常值，這樣一來，影響了幾個方面： （ 1） 起動電動機本身，由于電壓太低起動轉(zhuǎn)矩下降很多，當負載較重時，可能起動不了。電磁力作用在轉(zhuǎn)子上將產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，并驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。并且嘗試用變頻技術(shù)控制啟動過程。引出啟動裝置軟啟動器的原理、功能和特點，以及針對軟啟動出現(xiàn)的問題提出改進意見和觀點，對于完善軟啟動器在控制功能和普及起到了探討作用。感應(yīng)電流與旋轉(zhuǎn)磁場相互作用產(chǎn)生電磁力，判斷電磁力的方向。若變壓器額定容量相對很大、電動機額定功率相對很小時，短時起動電流不會使變壓器輸出電壓下降多少，因此也沒有什么關(guān)系 。有時要求有大的起動轉(zhuǎn)矩；有時要求起動電流要小，有時上述兩個要求要同時滿足。對于水泵類負荷來說，電動機全壓起動時，水流會在很短的時間內(nèi)達到全速，在遇到管路拐彎時，高速的水流沖擊到管壁上，產(chǎn)生很大的沖擊力，形成水錘效應(yīng)，會破壞管道。以上各點都會使設(shè)備增加停工臺時，影響生產(chǎn)的正常進行，增加維修費用。轉(zhuǎn)矩加突跳控制起動與轉(zhuǎn)矩控制起動相仿也是用在重載起動，不同的是在起動的瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服電機靜轉(zhuǎn) 矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，縮短起動時間。 高壓電動機軟起動方式的綜合比較 目前，高壓電動機的起動方式種類繁多，主要有：高壓電抗器起動、高壓變壓器起動、高壓固態(tài)軟起動、高壓液態(tài)軟起動、電動機 電動 機組起動等方法。 高壓變頻器之所以在高壓領(lǐng)域能夠得到廣泛地應(yīng)用，在于其良好的起動及調(diào)速特性。但是，用變頻器起動電動機并非十全十美，它也存在不足之處： 高次諧波污染問題 高壓變頻器結(jié)構(gòu)上使用大功率半導(dǎo)體電力電子器件（如 SCR， GTO， IGBT， ICBT等），采用三相橋式整流電路。而且輸出高次諧波引起電機的過熱，使電機不能滿出力運行。 （ 3） 磁控式電機軟起動裝置 磁控式電機軟起動裝置是近年來開始在工業(yè)上逐漸認可的一種大型電機軟起動裝置 它投資較小，起動效果好 它的基本工作原理是將電壓調(diào) 節(jié)式可漏電抗串聯(lián)在籠型電機的轉(zhuǎn)子回路中，電機起動前可調(diào)電抗值為最大值。起動初始時刻，電液阻值受溫度的影響而變化，不同季節(jié)的溫度變化及連續(xù)起動情況下每次電液初始溫度的不同，均導(dǎo)致起動初始時刻阻值的不同。 對電網(wǎng)的電流沖擊及對傳動機構(gòu)的機械沖擊 熱變電阻的液阻值完全是按溫度的反比例關(guān)系來變化的，電液的溫度既不可能無限大，電液阻值就不可能為 0。它的起動性能與電抗器相比較相似，起動性能決定于電動機、電網(wǎng)及負載參數(shù)。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負載特性調(diào)整。它不僅實現(xiàn)了在整個起動過程中產(chǎn)生無沖擊而平滑的起動電 流，而且可根據(jù)電動機負載的特性來調(diào)節(jié)起動過程中的參數(shù)，如限流值、起動時間等。信號處理部分主要負責(zé)主電路電壓和電流信號的處理，并將處理后的電壓送單片機進行 A/D 轉(zhuǎn)換。但是，電機在起動時，如果起動時間和起動參數(shù)設(shè) 置不合理 可能導(dǎo)致電動機轉(zhuǎn)速上升緩慢而外加到電機上的電壓較快，這時導(dǎo)致兩者之差增大，使電機起動電流增加。 Siemens 公司也沿用 C51 的內(nèi)核，相繼推出了 C500 系列單片機，在保持了與C51 指令兼容的前提下，其產(chǎn)品的性能得到了進一步的提升，特別是在抗干擾性能，電磁兼容和通信控制總線功能上獨樹一幟，其產(chǎn)品常用于工作環(huán)境惡劣的場合。 MCS51的指令系統(tǒng)近乎完善，指令系統(tǒng)中包含了全面的數(shù)據(jù)傳送指令、完善的算術(shù)和邏輯運算指令、方便的邏輯操作和控制指令、對于編程來說，是相當靈活和方便的。每片可控制顯示8 個七段 LED 數(shù)碼管、條形圖或 64 個發(fā)光二極管，控制字簡單，可與各種微機接口。每組 16 位數(shù)據(jù)中，首先接收的為最高有效位，最后接收的為最低有效位。解碼方式寄存器的值為非解碼方式，亮度 寄存器的值設(shè)置為最小，掃描寄存器設(shè)置為僅顯示 1 位，停機寄存器處于停機狀態(tài)，顯示消隱。發(fā)送順序為低位在前高位在后，與 MAX7219 的接收順序相反。在主程序中，包括串行方式的設(shè)置、顯示緩沖單元和各控制寄存器的地址碼及數(shù)據(jù)單元的分配、對 MAX7219 的初始化等。在電機電網(wǎng)中電壓高達 10K，電機工作電流上百安。電壓的測量采用電壓互感器，它是一次電氣系統(tǒng)與二次電氣系統(tǒng)之間實現(xiàn)互相聯(lián)絡(luò)的重要一次設(shè)備，其主要作用為：供給測量儀表、繼電器等，正確地反映電氣系統(tǒng)的各種運行情況；使測量儀表、繼電器等二次系統(tǒng)與 一次系統(tǒng)的高電壓隔離，保證工作人員和二次設(shè)備安全；將一次電氣系統(tǒng)的高電壓變換為統(tǒng)一標準的低電壓值，以利于儀表和繼電器的標準化。 A/D轉(zhuǎn)換電路 由于單片機只能識別和處理數(shù)字量，因此信號調(diào)理模塊輸出的模擬信號必須經(jīng)過 A/D 轉(zhuǎn)換成為數(shù)字量，才能完成軟起動信號的采集，所以設(shè)計中采用 A/D 轉(zhuǎn)換電路完成這一信號轉(zhuǎn)換。片內(nèi)轉(zhuǎn)換器設(shè)計使器件具有高速、高精度和低噪聲的特點。 電路中使用 D/A 轉(zhuǎn)換器 TLC5615 進行 D/A 轉(zhuǎn)換， TLC5615 是一個串行 10 為DAC 芯片，性能優(yōu)于早期電流性輸出的 DAC。 圖 33 為電機軟啟動主電路原理圖，圖 34為電機軟啟動原理圖，圖 35 為 單片機控制的觸發(fā)脈沖 控制電路圖。 電動機斷相保護 （ 1） 斷相信號的檢測 電動機的三相端電壓不對稱一定產(chǎn)生三相不對稱電流而三相對稱端電壓也有可能產(chǎn)生三相不對稱電流（如電機繞組一相斷線）。 （ 2） 相保護的一般方法 斷相保護的一般方法是對斷相信號進行識別。實測表明過電流相繞組的溫升只比另兩相溫升高而在設(shè)計電動機時考慮有一定的溫升倍數(shù)因此上述狀況一般不會燒壞電動機。T1 每 10m s 產(chǎn)生一次中斷，在中斷服務(wù)程序中完成晶閘管觸發(fā)脈沖角的計算與控制命令的輸出。再一次向他表示衷心的感謝，感謝他為學(xué)生營造的濃郁學(xué)術(shù)氛圍，以及學(xué)習(xí)、生活上的無私幫助 ! 值此論文完成之際，謹向 李 老師致以最崇高的謝意 ! 在學(xué)校的學(xué)習(xí)生活即將結(jié)束，回顧兩年多來的學(xué)習(xí)經(jīng)歷，面對現(xiàn)在的收獲，我感到無限欣慰。基于單片機的軟起動器的研究和設(shè)計 。1999年 09 期