【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的。 性能特點(diǎn) ： 由熱變電阻的原理可以看出： 起動(dòng)初始電液阻值不可調(diào) 由于兩個(gè)導(dǎo)電極板是固定安裝，兩個(gè)導(dǎo)電極板的間距固定不變。起動(dòng)初始時(shí)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(dòng)情況下每次電液初始溫度的不同，均導(dǎo)致起動(dòng)初始時(shí)刻阻值的不同。因此，每次起動(dòng)電流難以保證相同的起動(dòng)特牲。 起動(dòng)電流不可控、不可調(diào) 其電液箱溶液體積與濃度、極板間距一 次成型。阻值不易調(diào)整，熱變電阻一旦設(shè)置好就無法調(diào)整 ,而電液阻值是被動(dòng)地隨主電機(jī)電流的變化而因液溫間接變化，而不是主動(dòng)地改變電液阻值去控制主電機(jī)的起動(dòng)電流。在實(shí)際應(yīng)用中，由于第一章 異步電動(dòng)機(jī)及其啟動(dòng)方式 7 電機(jī)參數(shù)、工況、負(fù)載等參數(shù)與計(jì)算有一定偏差或需要調(diào)整時(shí)，這就需對(duì)阻值進(jìn)行調(diào)整和在起動(dòng)過程中對(duì)阻值變化進(jìn)行靈活控制。 從前述的工作原理可以看出，用熱變電阻實(shí)現(xiàn)的軟起動(dòng)方式，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流不可控、不可調(diào)。 起動(dòng)時(shí)間不可調(diào) 用熱變電阻起動(dòng)電動(dòng)機(jī)，決定起動(dòng)切換到全壓運(yùn)行的時(shí)刻，是依據(jù)對(duì)主電機(jī)電流的監(jiān)測(cè)，通過開關(guān)觸點(diǎn)的控制轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)的。電機(jī)起動(dòng)時(shí)間的 長(zhǎng)短根本不由熱變電阻決定，依然決定于電動(dòng)機(jī)及負(fù)載本身的特性。 對(duì)電網(wǎng)的電流沖擊及對(duì)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)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。況且實(shí)際的電液溫度不會(huì)超過 800C，那么在起動(dòng)切換到全壓運(yùn)行的時(shí)刻，電液阻值肯定不小。因此切換至全壓運(yùn)行時(shí)刻，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生浪涌電流沖擊，并且對(duì)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生機(jī)械沖擊。 總起動(dòng)過程中溫升明顯，巨大的起動(dòng)電流必然造成局部液體開鍋現(xiàn)象，產(chǎn)生大量蒸汽，而液阻箱為嚴(yán)密封閉狀態(tài)，類似高壓鍋，因此存在巨大的安全隱患 起動(dòng) 性能差，因?yàn)闊嶙冸娮柰耆繙囟日{(diào)節(jié)阻值，溫度是人為無法控制的，二次起動(dòng)時(shí)與第一次起動(dòng)相比其溫度發(fā)生很大變化，起動(dòng)特性隨之發(fā)生變化，起動(dòng)電流、起動(dòng)時(shí)間也相應(yīng)出現(xiàn)偏差。 存在二次沖擊現(xiàn)象。由于液態(tài)電阻在常壓下最高溫度為 100℃，電阻率ρ不可能為零，因此極板間有一定阻值，在液阻切除時(shí)必然會(huì)造成二次沖擊現(xiàn)象。 由于上述因素，熱變電阻軟起動(dòng)在實(shí)際應(yīng)用中存在很多限制，需滿足以下條件：①非常精確的計(jì)算；②非常準(zhǔn)確的電機(jī)負(fù)載和電網(wǎng)參數(shù)；③嚴(yán)格檢測(cè)的耐高壓箱體；④工況參數(shù)不能發(fā)生大的變化和調(diào)整；⑤連續(xù)起動(dòng)的次數(shù)要求低；⑥起動(dòng) 時(shí)間不能過長(zhǎng)。從嚴(yán)格意義上講，熱變電阻起動(dòng)器并不能歸類于軟起動(dòng)器的行列，因?yàn)闊嶙冸娮杵饎?dòng)不能實(shí)現(xiàn)軟起動(dòng) —— 最大限度地限制電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流，起動(dòng)過程平滑無沖擊，起動(dòng)性能可控可調(diào)。它的起動(dòng)性能與電抗器相比較相似，起動(dòng)性能決定于電動(dòng)機(jī)、電網(wǎng)及負(fù)載參數(shù)。 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 8 第二章 系統(tǒng)組成及控制方案 （ 1）限流軟起動(dòng) 顧名思義，限流起動(dòng)就是在電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)過程中限制起動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值的軟起動(dòng)方式。主要用于輕載起動(dòng)的負(fù)載的降壓起動(dòng)，其輸出電壓從零開始迅速增長(zhǎng)，直到其輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限 值，然后在保持輸出電流 IIm的條件下逐漸升高電壓，直到電機(jī)電壓達(dá)到電機(jī)的額定電壓，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到電機(jī)額定轉(zhuǎn)速。這種起動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)電流小，且可按需要調(diào)整，起動(dòng)電流的限值必須根據(jù)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩來設(shè)定，如果起動(dòng)電流ｈ設(shè)置過小，將會(huì)使起動(dòng)失敗甚至是燒毀電機(jī)，對(duì)電網(wǎng)電壓影響小。其缺點(diǎn)是在起動(dòng)時(shí)難以知道起動(dòng)壓降，不能充分利用壓降空間，損失起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，起動(dòng)時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)。 （ 2）電壓斜坡起動(dòng) 電機(jī)的電壓由大到小按照設(shè)定的斜率線性上升，將傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)變有級(jí)為無級(jí)，主要用于重載起動(dòng)。它的缺點(diǎn)是 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升，對(duì)起動(dòng)不利，并且起動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)不利。目前存在改進(jìn)的方法是采用雙斜坡起動(dòng)：輸出電壓先迅速升至 U1， U1 為電動(dòng)機(jī)起動(dòng)所需的最小轉(zhuǎn)矩所對(duì)應(yīng)的電壓值，然后按設(shè)定的速率逐漸升壓，直至達(dá)到電機(jī)的額定電壓。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)電流相對(duì)較大，但起動(dòng) 時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，適用于重載起動(dòng)的電機(jī)。 （ 3）脈沖突跳起動(dòng) 控制器在軟起動(dòng)開始時(shí)首先輸出一個(gè)脈沖，用于電機(jī)克服堵轉(zhuǎn)力矩。隨后時(shí)間的推移控制器的輸出 U下降到某一個(gè)具體的值，該數(shù)值可根據(jù)具體情況設(shè)定 。之后，控制器的輸出從起始點(diǎn)開始按照一定斜率上升，上升的斜率和最大值均可由用戶依據(jù)實(shí)際情況設(shè)定。主要用于重載起動(dòng)，它是按電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓，優(yōu)點(diǎn)是起動(dòng)平滑、柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有利，同時(shí)減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，可縮短起動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的重載起動(dòng)方式。但是，突跳的脈沖會(huì) 給電網(wǎng)發(fā)送尖峰干擾，干擾其它負(fù)荷，使用時(shí)應(yīng)特別注意。 電機(jī)軟起動(dòng)的電路設(shè)計(jì) （ 1） 軟起動(dòng)的原理 軟起動(dòng)器是一種集軟起動(dòng)、軟停車、輕載節(jié)能和多功能保護(hù)于一體的電機(jī)控制裝置。它不僅實(shí)現(xiàn)了在整個(gè)起動(dòng)過程中產(chǎn)生無沖擊而平滑的起動(dòng)電 流，而且可根據(jù)電動(dòng)機(jī)負(fù)載的特性來調(diào)節(jié)起動(dòng)過程中的參數(shù)，如限流值、起動(dòng)時(shí)間等。此外，第二章 系統(tǒng)組成及控制方案 9 它還具有對(duì)電機(jī)的保護(hù)功能，這就從根本上解決了傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)設(shè)備的諸多弊端。軟起動(dòng)器采用三相反并聯(lián)晶閘管作為調(diào)壓器，將其接入電源和電動(dòng)機(jī)定子之間。這種電路如三相全控橋式整流電路，主電路如圖 21。 圖 21 系統(tǒng)圖 該系統(tǒng)主要由三部分組成： 單片機(jī) 控制部分、信號(hào)處理部分和顯示部分。單片機(jī)控制部分主要負(fù)責(zé)參數(shù)設(shè)置與修改，通過鍵盤輸入。電機(jī)起停過程的控制、觸發(fā)脈沖角的計(jì)算、 運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視和故障保護(hù)與處理等功能皆由其完成，同時(shí)對(duì)三相電流和電壓監(jiān)視，實(shí)現(xiàn)三相電流不平衡保護(hù)、斷相保護(hù)和欠電壓、過電壓保護(hù)。單片機(jī)根據(jù)電路的運(yùn)行狀態(tài)，通過封鎖晶閘管觸發(fā)脈沖或斷開主電路實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的保 護(hù)，過內(nèi)部運(yùn)算 輸出一定占空比的 PWM 通波，用來控制電機(jī)的起動(dòng)。信號(hào)處理部分主要負(fù)責(zé)主電路電壓和電流信號(hào)的處理，并將處理后的電壓送單片機(jī)進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 L E D 數(shù)碼管主要用來顯示起動(dòng)參數(shù)設(shè)定、運(yùn)行監(jiān)控及故障等顯示。 （ 2） 軟起動(dòng)電壓曲線 系統(tǒng)采用脈沖突跳電壓、電壓斜坡和斜坡限流起動(dòng)相結(jié)合的起動(dòng)方式，起動(dòng)電壓曲線如圖 22。 電機(jī) 電壓檢測(cè) 驅(qū)動(dòng)電路 電流檢測(cè) 鍵盤、顯示 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 三相交流電 旁路接觸器 啟動(dòng)過程 淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 10 圖 22 啟動(dòng)電壓曲線圖 電動(dòng)機(jī)在剛開始起動(dòng)時(shí)，由于其靜摩擦很大，電動(dòng)機(jī)需要較大的初始轉(zhuǎn)矩才能克服靜摩擦力及負(fù)載等阻力轉(zhuǎn)矩才能轉(zhuǎn)動(dòng)起來，所以在電機(jī)的起始階段采用脈沖突跳電壓起動(dòng)。一旦電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)后，靜摩擦變?yōu)榛瑒?dòng)摩擦，其阻力轉(zhuǎn)矩反而減小了。為了使電機(jī)在起動(dòng)時(shí)獲得較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，在電機(jī)上施加一個(gè)較高的電壓脈沖，使電機(jī)獲得足夠的轉(zhuǎn)矩，然后電機(jī)端電壓再從一個(gè)設(shè)定值開始逐 漸上升，以減小電機(jī)的起動(dòng)電流。這種起動(dòng)方式有效地克服了電機(jī)初始起動(dòng)時(shí)因轉(zhuǎn)矩過小而不能轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象，同時(shí)保證有較小的起動(dòng)電流。當(dāng)電機(jī)克服靜摩擦力起動(dòng)起來后，讓單片機(jī)控制晶閘管的導(dǎo)通角，使加到電機(jī)上的電壓隨著電機(jī)反電動(dòng)勢(shì)的變化而改變，并保 持一定的壓差，這就是電壓斜坡起動(dòng)，電機(jī)在外加電壓的作用下實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)起動(dòng)且起動(dòng)電流較小。但是，電機(jī)在起動(dòng)時(shí)，如果起動(dòng)時(shí)間和起動(dòng)參數(shù)設(shè) 置不合理 可能導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升緩慢而外加到電機(jī)上的電壓較快，這時(shí)導(dǎo)致兩者之差增大，使電機(jī)起動(dòng)電流增加。在這種方式下起動(dòng)電機(jī)，當(dāng)電機(jī)的起動(dòng)電流未達(dá)到 設(shè)定的電流值時(shí)，電機(jī)仍然按照電壓斜坡方式起動(dòng)，一旦電流到達(dá)設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)將停止觸發(fā)角的進(jìn)一步減小，從而使電機(jī)端電壓維持不變，此時(shí)由于電機(jī)轉(zhuǎn) 速仍在上升，使反電動(dòng)勢(shì)繼續(xù)增加，因而電機(jī)電流將會(huì)減小。當(dāng)電流下降到一定下限時(shí)，才允許觸發(fā)角進(jìn)一步減小，使電機(jī)端電壓繼續(xù)上升，這種方式可以有效的限制電機(jī)在起動(dòng)過程中出現(xiàn)的電流最大值，這就是斜坡限流起動(dòng)。 脈沖突跳電壓 運(yùn)行狀態(tài) 啟動(dòng)電壓 加速斜坡 U 100% 0 T 限流控制 第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路 11 第三章 控制系統(tǒng)的硬件電路 MCS51單片機(jī) MCS51 系列單片機(jī)主要包括 803 8051 和 8751 等通用產(chǎn)品，其主要功能如下： 8 位 CPU 4kbytes 程序 存儲(chǔ)器 (ROM) 128bytes 的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 (RAM) 32 條 I/O口線 111 條指令，大部分為單字節(jié)指令 21 個(gè)專用寄存器 2 個(gè)可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 5 個(gè)中斷源， 2 個(gè)優(yōu)先級(jí) 一個(gè)全雙工串行通信口 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB 外部程序存儲(chǔ)器尋址空間為 64kB 邏輯操作位尋址功能 雙列直插 40PinDIP 封裝 單一 +5V 電源供電 MCS51 以其典型的結(jié)構(gòu)和完善的總線專用寄存器的集中管理，眾多的邏輯位操作功能及面向控制的豐富的指令系統(tǒng)，堪稱為一代 “ 名機(jī) ” ，為以后的其它單片機(jī)的發(fā)展 奠定了基礎(chǔ)。正因?yàn)槠鋬?yōu)越的性能和完善的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致后來的許多廠商多沿用或參考了其體系結(jié)構(gòu)，有許多世界大的電氣商豐富和發(fā)展了 MCS51 單片機(jī)，象 PHILIPS、 Dallas、 ATMEL 等著名的半導(dǎo)體公司都推出了兼容 MCS51的單片機(jī)產(chǎn)品，就連我國(guó)的臺(tái)灣 WINBOND 公司也發(fā)展了兼容 C51(人們習(xí)慣將 MCS51簡(jiǎn)稱 C51,如果沒有特別聲明，二者同指 MCS51 系列單片機(jī) )的單片機(jī)品種。 近年來 C51 獲得了飛速的發(fā)展， C51 的發(fā)源公司 INTEL 由于忙于開發(fā) PC 及高端微處理器而無精力繼續(xù)發(fā)展自己的單片機(jī)，而由其 它廠商將其發(fā)展，最典型的是 PHILIPS 和 ATML 公司， PHILIPS 公司主要是改善其性能，在原來的基礎(chǔ)上發(fā)展了高速 I/O 口， A/D 轉(zhuǎn)換器， PWM(脈寬調(diào)制 )、 WDT 等增強(qiáng)功能，并在低電壓、微功耗、擴(kuò)展串行總線 (I2C)和控制網(wǎng)絡(luò)總線 (CAN)等功能加以完善。 PHILIPS 公司在發(fā)展 C51 的低功耗，高速度和增強(qiáng)型功能上作了不少貢獻(xiàn)，當(dāng)初主要由其來發(fā)展 C51 單片機(jī)，他們的 83Cxx 和 87Cxx 系列省去了并行擴(kuò)展總線，適合于作為家用電器類控制的經(jīng)濟(jì)型單片機(jī)。 ATMEL 公司推出的 AT89Cxx 系列兼容 C51 的 單片機(jī)，完美地將 Flash(非易失淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 12 閃存技術(shù) )EEPROM 與 80C51 內(nèi)核結(jié)合起來，仍采用 C51 的總體結(jié)構(gòu)和指令系統(tǒng)，F(xiàn)lash 的可反擦寫程序存儲(chǔ)器能有效地降低開發(fā)費(fèi)用，并能使單片機(jī)作多次重復(fù)使用。 Siemens 公司也沿用 C51 的內(nèi)核，相繼推出了 C500 系列單片機(jī)，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(jìn)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(dú)樹一幟，其產(chǎn)品常用于工作環(huán)境惡劣的場(chǎng)合。亦適用于通信和家用電器控制領(lǐng)域。 還有臺(tái)灣的 WINBOND 公司亦開發(fā)了一系列兼容 C51 的單 片機(jī)，其產(chǎn)品通常具備豐富的功能特性，而且與其質(zhì)優(yōu)價(jià)廉在市場(chǎng)也占有一定的分額。 8051 是 MCS51 系列單片機(jī)中的代表產(chǎn)品，它內(nèi)部集成了功能強(qiáng)大的中央處理器，包含了硬件乘除法器、 21 個(gè)專用控制寄存器、 4kB 的程序存儲(chǔ)器、 128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、 4組 8位的并行口、兩個(gè)