軟啟動(dòng)節(jié)能控制器設(shè)計(jì)方案

異步電機(jī)在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用在低于額定負(fù)載時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行效率較低；動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電機(jī)端電壓，使其跟隨負(fù)載變化以降低能耗，提高電機(jī)效率。在理論分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種電機(jī)軟啟動(dòng)節(jié)能控制器，用于電機(jī)的節(jié)能、軟啟動(dòng)和運(yùn)行保護(hù)。該控制器硬件成本低，功能強(qiáng)大。
一 概述

異步電機(jī)的啟動(dòng)性能較差，全壓?jiǎn)?dòng)電流約為額定電流的8～l0倍，對(duì)于大功率電機(jī)，將對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生很大沖擊，影響同一電網(wǎng)中其他用電設(shè)備的正常工作；同時(shí)，全壓?jiǎn)?dòng)對(duì)電機(jī)的機(jī)械部分也會(huì)產(chǎn)生大的沖擊，縮短機(jī)械部分使用壽命．若采用軟啟動(dòng)措施，平穩(wěn)升高啟動(dòng)電壓，直至正常工作，這樣既改善了電機(jī)啟動(dòng)對(duì)電網(wǎng)的沖擊，也減小了機(jī)械部分承受的沖擊。此外，若發(fā)生缺相或欠壓，很容易造成電機(jī)的燒毀。基于這幾方面的考慮，設(shè)計(jì)了異步電機(jī)軟啟動(dòng)節(jié)能控制器，用于電機(jī)的節(jié)能、軟啟動(dòng)和運(yùn)行保護(hù)。

二 電機(jī)工作時(shí)存在的3種基本損耗

電機(jī)工作時(shí)存在3種基本損耗：定子和轉(zhuǎn)子的銅耗、鐵耗和機(jī)械損耗。銅耗與電流的平方成正比，鐵耗與電壓的平方成正比(機(jī)械損耗不屬于節(jié)能器解決的問(wèn)題，故不予分析)。由此可以看出，若能控制電壓隨著負(fù)載變化而變化，則電機(jī)在輕載或不均勻負(fù)載下，能動(dòng)態(tài)減少鐵耗，達(dá)到提高電機(jī)效率而節(jié)能的目的。

三 系統(tǒng)工作原理

三相異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在不同負(fù)載時(shí)，通過(guò)調(diào)壓可以改變其運(yùn)行效率。對(duì)具體電機(jī)，在轉(zhuǎn)差率為某定值處效率佳，值由電機(jī)的結(jié)構(gòu)參數(shù)決定；在不同的外加電壓下，佳效率點(diǎn)處的功率因數(shù)幾乎相同，因此組成功率因數(shù)cosφ的閉環(huán)控制系統(tǒng)，較之用轉(zhuǎn)差的閉環(huán)控制系統(tǒng)控制容易實(shí)現(xiàn)，并且投人的控制成本也低。

四 硬件設(shè)計(jì)

全數(shù)軟啟動(dòng)節(jié)能控制器系統(tǒng)采用多機(jī)配合的策略：選用89C51單片機(jī)和87LPC764單片機(jī)組成多機(jī)系統(tǒng)；89C51負(fù)責(zé)鍵盤(pán)顯不、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及A／D采樣過(guò)流檢測(cè)等；87LPC負(fù)責(zé)功率因數(shù)計(jì)算、控制信號(hào)輸出等；單片機(jī)之間采用串行通信。

五 軟件設(shè)計(jì)

系統(tǒng)軟件由兩部分組成，分別是89C51模塊和87LPC764模塊。89C51模塊完成鍵盤(pán)顯不接口、信息存儲(chǔ)管理、故障檢測(cè)和串行通信等功能；87LPC764模塊完成啟動(dòng)、功率因數(shù)校正和串行通信等功能。

六 總結(jié)

軟啟動(dòng)節(jié)能控制器，不僅具有功率因數(shù)校正功能，而且能夠?qū)崿F(xiàn)軟啟動(dòng)、過(guò)流斷相保護(hù)等功能。此軟啟動(dòng)節(jié)能控制器體積小，調(diào)整容易，控制精確，并且整套成本在400元以內(nèi)。現(xiàn)在該沒(méi)備已經(jīng)成功應(yīng)用于石油抽油機(jī)生產(chǎn)中，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試發(fā)現(xiàn)，對(duì)于空載和輕載情況下(抽油機(jī)下行程或油田含油量低時(shí))，節(jié)能效果明顯，空載節(jié)能可達(dá)40%。


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