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智能开关技能在电动机发动中的使用

时间:2018-01-05编辑: admin 点击率:

  

1导言
在沟通异步电动机的发动操控中,常用的发动办法有全压直接发动和降压发动两种。作为传统的发动办法,使用很广泛,但在某些有特殊要求的场合,这些传统的发动办法也有着各种坏处。近年来,电力电子技能和电力电子器件都有了很大开展,从根本上处理了电动机操控中存在的一些难题,特别是智能开关技能在处理大、中容量的电动机发动问题中有着杰出的功用,是替代传统发动办法的一项新技能。传统的发动办法坏处首要在于:发动时高达5~7倍的额外电流简略形成电动机绕组因过热引起高温,然后加快绝缘老化;发动时供电网络电压降过大,影响其他设备的正常运转;频频发动时能量丢失过大,糟蹋电能;发动时对被带动的设备形成极大的冲击力,缩短设备使用寿命。因而,对电动机直接发动存在着必定的约束条件:机械设备是否答应电动机直接发动;直接发动时,不答应电动机的容量大于10%~15%主变压器的容量;发动过程中电压降ΔU不大于15%的额外电压。
以往处理这些坏处的办法是选用一些传统的发动办法及设备,例如:频敏变阻器发动(只适用于绕线式电动机)、自耦变压器降压发动、Y/Δ变换办法发动、延边三角形发动办法等。这些传统的发动办法遍及存在着起动设备杂乱,部分发动办法存在发动电流大或发动转矩偏小的坏处,并且在电动机的运转维护方面,存在功用不完善或不灵敏的状况。
软发动技能作为一种先进的电动机操控技能,智能开关技能在电在这些方面与传统的操控办法比较,具有以下长处:
(1)适用不同斜率电压增量起动时,电动机得到预设定的初始转矩,该转矩可由用户在转子堵转转矩的0%~90%范围内自行设定。在斜坡加快期间,输出给电动机的电压是无级递加的,当软发动器的操控器检测到电动机已到达额外转速时,输出电压主动切换为全电压。
(2)智能开关的维护体系不只能供给过载维护,并且可供给各种操作毛病状况下的维护,比如输入、输出缺相、电动机堵转、可控硅短路及失压、过压、短路等维护[1],其间,内置的过载维护功用可省去热继电器,使配电柜内布线愈加简略。
(3)电动机的软发动能有用下降发动机械应力,削减对传动元件的机械冲击,在液流体系中能有用消除喘振或液击问题,进步设备利用率,进步生产率。

2智能开关的根本作业原理
在电动机的发动过程中,先由无触点开关———反并联的可控硅的导通来接通电源[2],然后再由有触点开关K闭合,然后完结开关的无火花闭合。而在电动机的正常运转后,可控硅退出,由接触器操控电动机的运转。当要中止电动机运转时,先使可控硅导通,然后接触器断开,再关断可控硅,然后完结开关的无火花断开。因为这种开关的可控硅只在电动机的起停过程中起效果,因而它不需求考虑散热和通风等办法,没有散热器,具有体积小、重量轻的特色[3]。并且沟通电源的接通与关断均是由可控硅的导通与关断来操控,不会发生危害性操作过电压,也不会发生电弧或电火花。


 

3智能开关的硬件构成
3.1体系的组成
体系由可控硅开关、三相沟通电动机、同步检测设备、电流电压检测设备、80KC196单片机[4]等组成。体系组成可参见图2。体系由可控硅开关替代惯例开关来断开或闭合线路,并结合单片机进行智能操控。


 

3.2操控电路
3.2.1采样电路
经过电压电流互感器改动电路实践电压电流巨细,得到的电压电流信号再由运算扩大器OP07及可调电阻可调电容变换成的直流电压。取得的直流电压经A/D变换接至单片机。电压采样电路图参见图3(a),电流采样电路图参见图3(b)。


 

3.2.2同步电路
选用一个线电压作为触发脉冲的同步信号,参见图4。由变压器收集的同步电压,经比较器输出宽度为180°的方波。以该方波上升沿作为同步中止输入单片机的管脚HSI.0以到达断定计时起点和定相的意图。


 

3.2.3全体电路
硬件装备框图参见图5,选用80KC196单片机作为中心操控单元,外接8M的EPROM和8279芯片,EPROM用于存储定值:电压上下限、电流上限、发动时刻值等;8279芯片接键盘和LED显现,键盘用于修正和设定定值,LED用于显现定值及各种运转状况。单片机取得电压电流值后进行剖析核算,判别运转状况是否正常[5]。并经过周期值和设定的发动时刻值核算出可控硅的导通角,操控单片机的高速输出端口HSO输出触发脉冲,触发脉冲经功放电路扩大操控可控硅的导通。


 

为进步体系的可靠性,对强弱电进行阻隔,输入输出信号都经过光耦阻隔,输入信号首要有电压电流采样信号、同步信号、发动和停机信号、键盘设置信号;输出首要有LED显现、继电器操控和可控硅触发脉冲等。
3.2.4维护电路
因为设备中的开关选用一般开关替代,在过流状况下简略损坏。因而有必要确保开关闭合或许断开时不能接受很大电流。所以对设备中的可控硅要进行必要的规划,以防止开关进行大电流投切。维护电路如图6。


 

此电路首要用于开关动作时,如果脉冲变压器没有给出脉冲电压时,能够借助于电源电压发生一个触发脉冲进行本身触发。当主开关闭合时,辅佐开关K也闭合,使可控硅导通;当主开关断开时,辅佐开关K也断开,电容放电使可控硅导通一次。防止主开关直接堵截电流发生电弧并形成损坏,也防止因为动作不及时对电动机带来的损坏。

4智能开关的软件规划
4.1采样核算的算法
对沟通信号的采样选用数值算法中具有滤波效果的12点傅氏算法。
12点傅氏算法具有滤去直流重量和高次谐波的才能,精度较高。在实时核算中,为了进步实时运算速度,可将其分解成移位操作和加减运算。
4.2同步时刻断定
惯例办法关于同步时刻的断定都是选用三个相电压或三个线电压一起采样来断定可控硅的同步触发时刻。
当只选用一个线电压作同步信号时,动机发动中的使用设备作业时有必要首要判别电源的相位联系是否正确。判别的办法就是发动前获取同步电压信号时,延时必守时刻段调查别的一个线电压的状况。如果相位正确,则能够依据一个线电压的过零点按次序顺次触发六
个可控硅。只用在发动前判别一次,不必一起采三相电压,很大程度上节省了硬件本钱。
4.3程序规划
程序由主程序模块和四个子程序模块组成。主程序模块首要完结以下功用:初始化后,首要采样沟通信号,判别线路中是否有毛病,若有毛病则关机检修,断定线路无毛病后,给出准备就绪信号;对各种参数的整定值进行采样,依据整定的初始电流值的巨细,断定可控硅的开始触发角;判别发动按钮是否按下。
子程序首要是中止构成:HIS.0中止子程序丈量电网电压的周期和断定同步时刻;HSO中止子程序在规则的时刻届时发生触发脉冲,触发相应可控硅的导通,触发脉冲的宽度为10°,由该宽度变换成时刻值约为0.6 ms;软件守时器中止子程序是对沟通信号进行采样,并完结毛病判别及维护等功用;外中止子程序首要给出停机指令,并对正常停机和毛病停机进行别离处理。主程序框图参见图7。


 

5智能开关的功用
体系具有延时自发动功用,当体系上电时,单片机发动守时器作业,并经过核算守时时刻,设守时刻到主动发动设备运转,防止了在主动操控中多台设备一起发动对电网的冲击。
该体系还具有完善的维护功用,经过互感器收集的输入信号来断定电动机运转的状况,防止了过载、断相、短路等毛病形成电动机的丢失。当体系检测出作业状况反常时,向单片机宣布复位信号使单片机复位,堵截输出电源使设备中止作业,一起还具有毛病指示与回忆功用。

6定论
本设备经试验调试,运转安稳,能够完结软发动和软停机的根本功用,一起能够供给各种毛病维护。选用这套设备不只能够维护电动机,并且经过操控可控硅的导通时刻进而操控电动机的发动电流,最大极限地削减电能损耗。关于在高压范畴替换断路器进行高压线路的投切也具有积极意义。


 

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