基于單片機(jī)的交流異步電機(jī)軟啟動(dòng)器節(jié)能運(yùn)行研究-文庫吧資料
2025-07-02 17:20本頁面
【正文】 開始計(jì)時(shí)，為了消除外部干擾，須先將INT0口關(guān)中斷。先通過軟件對(duì)寄存器IE賦值，使INT0口關(guān)中斷?！」β室驍?shù)的計(jì)算將比較器輸出的兩路矩形波信號(hào)U1’和U2’經(jīng)與門74LS08相與，輸出波形再同U1’一起送異或門74LS86，其輸出波形即顯示了相位差角的大?。▓D21）。為使軟硬件得以簡化，在功率因數(shù)角的測(cè)量中對(duì)兩路信號(hào)采用過零檢測(cè)，通過電壓比較器LM393，將信號(hào)與微電平相比較，從而獲得同頻同相位的矩形波U1’和U2’。由于異步電機(jī)是個(gè)感性負(fù)載，軸上電流滯后于電壓，電壓過零后尚需一個(gè)延遲角電流才過零，因此其夾角即為功率因數(shù)角。借助功率因數(shù)測(cè)量電路和軟啟動(dòng)器的晶閘管調(diào)壓電路組成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，根據(jù)負(fù)載變化，單片機(jī)就可以相應(yīng)地調(diào)整電機(jī)輸出電壓，使電機(jī)始終工作在預(yù)先設(shè)定的功率因數(shù)下，從而達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。2 節(jié)能運(yùn)行的工作原理節(jié)能運(yùn)行是在異步電機(jī)軟啟動(dòng)器的基礎(chǔ)上擴(kuò)展的功能，采用恒功率因數(shù)控制原理，建立了閉環(huán)控制回路。以Intel 89C51單片機(jī)為中心，借助功率因數(shù)測(cè)量電路和軟啟動(dòng)器的晶閘管調(diào)壓電路組成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，使單片機(jī)能根據(jù)負(fù)載變化相應(yīng)調(diào)整電機(jī)輸出電壓，實(shí)現(xiàn)交流異步電機(jī)的恒功率因數(shù)控制，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。如此一來，實(shí)現(xiàn)了可控硅輸出電壓的自動(dòng)調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)始終工作在設(shè)定的功率因數(shù)下，減少了電機(jī)輕載運(yùn)行時(shí)的損耗，提高了電機(jī)運(yùn)行效率，從而達(dá)到節(jié)能的目的。其原理方框圖如圖12所示。由此可見，功率因數(shù)既能反映電機(jī)負(fù)載的變化，又能反映供電電壓波動(dòng)，是一個(gè)理想的控制參數(shù)。當(dāng)電機(jī)工作在空載或輕載時(shí)功率因數(shù)很低，造成電機(jī)效率低。異步電機(jī)通常總在全壓下運(yùn)行，電機(jī)從空載到滿載，磁場(chǎng)幾乎不變。如能在負(fù)載減輕的同時(shí)，相應(yīng)降低電機(jī)端電壓，則勵(lì)磁電流隨之減小，Q下降，從而提高了功率因數(shù)；同時(shí)，定子鐵損耗下降，可較大地提高效率，達(dá)到節(jié)電的目的。若電壓不變而電機(jī)負(fù)載變化，則與電壓成正比的勵(lì)磁電流基本不變，電機(jī)從電網(wǎng)吸取的無功功率Q也不變，但電機(jī)吸收的有功功率是隨負(fù)載增加而增大的。電機(jī)的主要損耗為鐵耗和銅耗，其中銅耗是電流經(jīng)過電機(jī)繞組產(chǎn)生，與電流平方成正比；鐵耗是電機(jī)定子和轉(zhuǎn)子鐵心中的勵(lì)磁電流而產(chǎn)生，與供電電壓成正比?！」?jié)能運(yùn)行技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 節(jié)能運(yùn)行的基本原理 電機(jī)效率是電機(jī)輸出功率與輸入功率比值的百分?jǐn)?shù)。這是因?yàn)殡姍C(jī)軟啟動(dòng)器實(shí)際上是將自身電壓斜坡式抬升至最大值，停機(jī)過程中又逐漸下降至設(shè)定的關(guān)機(jī)水平來完成工作的。重載或滿載只能采取變頻軟啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)無過流軟啟動(dòng)?！?4)對(duì)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩要求不高，可進(jìn)行空載或輕載啟動(dòng)的設(shè)備?！?2)電動(dòng)機(jī)功率較大，若直接啟動(dòng)，要求主變壓器容量加大的場(chǎng)合?！?5)電壓控制啟動(dòng) 用于輕載啟動(dòng)，在保證啟動(dòng)壓降的前提下使電動(dòng)機(jī)獲得最大的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，盡可能地縮短啟動(dòng)時(shí)間，是最優(yōu)的輕載軟啟動(dòng)方式。不同的是，突跳控制在啟動(dòng)瞬間用突跳轉(zhuǎn)矩克服拖動(dòng)系統(tǒng)的靜轉(zhuǎn)矩，然后轉(zhuǎn)矩平滑上升，可縮短啟動(dòng)時(shí)間?！?3)轉(zhuǎn)矩控制啟動(dòng) 主要用于重載啟動(dòng)，它是按電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩線性上升的規(guī)律控制輸出電壓，它的優(yōu)點(diǎn)是啟動(dòng)平滑、柔性好，對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)有利，同時(shí)減少了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，是最優(yōu)的重載啟動(dòng)方式，其缺點(diǎn)是啟動(dòng)時(shí)間較長。初始電壓及電壓上升率可根據(jù)負(fù)載特性調(diào)整。電壓斜坡啟動(dòng)缺點(diǎn)是啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)矩特性呈拋物線型上升，對(duì)啟動(dòng)不利，且啟動(dòng)時(shí)間長，對(duì)電機(jī)也不利?！?2)電壓斜坡啟動(dòng) 用于重載啟動(dòng)。在啟動(dòng)過程中限制啟動(dòng)電流不超過某一設(shè)定值(Im)，其輸出電壓從零開始迅速增長，直到其輸出電流達(dá)到預(yù)先設(shè)定的電流限值Im，然后在保持輸出電流IIm的條件下逐漸升高電壓直到額定值，使電機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸升高，直到額定轉(zhuǎn)速。啟動(dòng)過程完成后，單片機(jī)再發(fā)出控制信號(hào)，啟動(dòng)器將用于短接可控硅的旁路接觸器吸合，短路掉所有的晶閘管，使單片機(jī)控制系統(tǒng)停止工作，電機(jī)直接投入電網(wǎng)運(yùn)行，避免不必要的電能損耗?！≤泦?dòng)器的基本原理軟啟動(dòng)器的晶閘管調(diào)壓電路由6個(gè)晶閘管兩兩反向并聯(lián)組成，串接于交流異步電機(jī)的三相供電線路之上。[2]所謂“軟啟動(dòng)”，就是按預(yù)先設(shè)定的控制模式進(jìn)行的電機(jī)降壓啟動(dòng)過程。[1] 異步電機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)概述 傳統(tǒng)啟動(dòng)與軟啟動(dòng) 異步電機(jī)的傳統(tǒng)啟動(dòng)方式有全壓啟動(dòng)、星三角降壓啟動(dòng)和自耦降壓啟動(dòng)等。多數(shù)電機(jī)，其大部分運(yùn)行時(shí)間內(nèi)的負(fù)荷率都在50%60%，實(shí)際運(yùn)行效率較低；而電機(jī)選型時(shí)又是按照需要的最大負(fù)載和最壞情況下所需要的功率而定的，因此在大部分時(shí)間內(nèi)，電機(jī)都運(yùn)行在效率較低的輕載情況下。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，電機(jī)的用電量已占到我國發(fā)電總量的50%，研究電機(jī)節(jié)能運(yùn)行技術(shù)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。頻繁啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)的場(chǎng)合，還會(huì)因電機(jī)的短路、缺相、過流、欠壓、堵轉(zhuǎn)等故障影響設(shè)備運(yùn)行。但電機(jī)直接啟動(dòng)時(shí)的電流過大，啟動(dòng)瞬間轉(zhuǎn)矩造成的機(jī)械沖擊也會(huì)影響其本身及拖動(dòng)設(shè)備的使用壽命，過大的啟動(dòng)電流還加速了電機(jī)絕緣老化。在這種情況下采用現(xiàn)實(shí)可行的節(jié)能技術(shù)，節(jié)約用電量、提高能效就成為當(dāng)務(wù)之急。借助功率因數(shù)測(cè)量電路和軟啟動(dòng)器的晶閘管調(diào)壓電路組成的閉環(huán)反饋系統(tǒng)，單片機(jī)可以根據(jù)負(fù)載變化相應(yīng)地調(diào)整電機(jī)輸出電壓，使電機(jī)始終工作在設(shè)定功率因數(shù)下，從而實(shí)現(xiàn)交流異步電機(jī)的恒功率因數(shù)控制，達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的。因此，采用電機(jī)軟啟動(dòng)技術(shù)勢(shì)在必行。基于單片機(jī)的交流異步電機(jī)軟啟動(dòng)器節(jié)能運(yùn)行研究目 錄摘 要 4ABSTRAC
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