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软启动节能控制器设计方案

发布时间:2014-03-06

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发布人:未知

软启动节能控制器设计方案

异步电机在生产中广泛应用在低于额定负载时,电机的运行效率较低;动态调节电机端电压,使其跟随负载变化以降低能耗,提高电机效率。在理论分析的基础上,设计了一种电机软启动节能控制器,用于电机的节能、软启动和运行保护。该控制器硬件成本低,功能强大。
一 概述

异步电机的启动性能较差,全压启动电流约为额定电流的8~l0倍,对于大功率电机,将对电网产生很大冲击,影响同一电网中其他用电设备的正常工作;同时,全压启动对电机的机械部分也会产生大的冲击,缩短机械部分使用寿命.若采用软启动措施,平稳升高启动电压,直至正常工作,这样既改善了电机启动对电网的冲击,也减小了机械部分承受的冲击。此外,若发生缺相或欠压,很容易造成电机的烧毁。基于这几方面的考虑,设计了异步电机软启动节能控制器,用于电机的节能、软启动和运行保护。

二 电机工作时存在的3种基本损耗

电机工作时存在3种基本损耗:定子和转子的铜耗、铁耗和机械损耗。铜耗与电流的平方成正比,铁耗与电压的平方成正比(机械损耗不属于节能器解决的问题,故不予分析)。由此可以看出,若能控制电压随着负载变化而变化,则电机在轻载或不均匀负载下,能动态减少铁耗,达到提高电机效率而节能的目的。

三 系统工作原理

三相异步电动机运行在不同负载时,通过调压可以改变其运行效率。对具体电机,在转差率为某定值处效率佳,值由电机的结构参数决定;在不同的外加电压下,佳效率点处的功率因数几乎相同,因此组成功率因数cosφ的闭环控制系统,较之用转差的闭环控制系统控制容易实现,并且投人的控制成本也低。

四 硬件设计

全数软启动节能控制器系统采用多机配合的策略:选用89C51单片机和87LPC764单片机组成多机系统;89C51负责键盘显不、用户数据存储及A/D采样过流检测等;87LPC负责功率因数计算、控制信号输出等;单片机之间采用串行通信。

五 软件设计

系统软件由两部分组成,分别是89C51模块和87LPC764模块。89C51模块完成键盘显不接口、信息存储管理、故障检测和串行通信等功能;87LPC764模块完成启动、功率因数校正和串行通信等功能。

六 总结

软启动节能控制器,不仅具有功率因数校正功能,而且能够实现软启动、过流断相保护等功能。此软启动节能控制器体积小,调整容易,控制精确,并且整套成本在400元以内。现在该没备已经成功应用于石油抽油机生产中,经过现场调试发现,对于空载和轻载情况下(抽油机下行程或油田含油量低时),节能效果明显,空载节能可达40%。


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