在生產過程中,許多機電設備處于間歇性負荷工作狀態,如刨床、插床等;還有一些設備常處于欠載狀態。這些因素的存在,使得電機增加了不必要的電能損耗,從而增加了產品成本。為解決這個問題,我們研制了智能電機節能器,為用戶提供了一種節能途徑。
智能電機節能器采用mcs-51單片機等集成電路構成。實現了采樣、運算、控制智能化。該裝置不僅具有節電功能,而且還具備了一些有效的附加功能,如軟啟動、斷相保護、過流、過壓保護等。這些功能的有機結合,使該裝置有希望在電機控制領域中得到廣泛的應用。
2控制原理及軟件框。1控制原理三相異步電動機的負載不同時,其運行效率是不同的。當電機負載從滿負荷到空載變化時,其功率因數角大約從30度增加到80度左右。也就是說在空載或輕載運行時,電動機吸收功率中的無功成份增加了很多,這不僅耗費了電能,而且對電網帶來了不利的影響。我們研制的智能電機節能器,以電動機輸入電壓和電流間的相位差(即功率因數角)為參數,通過可控硅調節流過電動機的電流,使之與負載相適應,保持電流與電壓的相位差在3度左右,這樣使電機始終工作在高效狀態,降低了無功功率和銅鐵損耗,從而達到了節電的目的。控制原理見。
控制原理田22軟件框圖本軟件用mcs-51匯編語言編寫,主程序框圖如所示。
主程序框圖該軟件具有多級中斷,t0中斷享有最高級。
該中斷服務程序啟用了to計數器,它的主要作用是每間隔60度發出一個脈沖,通過控制電路,保證可控硅按a-c-b-a-c-b順序觸發導通。
從可以看到本軟件具有軟啟動功能。當電機運行在軟啟動狀態時,在規定的時間內,每過一個周期,ct遞減一個act,使電機端電壓隨著時間的延長而上升,從而避免了啟動時瞬間過流現象。
當電壓過零時產生into中斷,框圖見。
它的主要作用是將<!>角的采樣值與控制值相比較,根據結果調整該周期的a值,以實現0 =控,a上限值及下限值是一組經驗值,分別在150度和30度左右;同時該子程序具有判斷缺相并加以保護的功能。
3控制方法的穩定性分析電動機屬于感性負載,在連續變化的正弦波電流中,只含有穩定分量、。由于本電路中加入了可控娃控制,瞬間電動勢的影響不可忽略,形成以指數曲線變化的電流自由分量i2.其電流,電壓波形如所示。
圖中為控制角,>為電流與電壓之間的相位差,0為導通角。三者之間的關系為:e 4>-a.在這種情況下,通過可控硅的電流有兩個分量,其中:-0>)自由分量:i2=u/zsin(a-時,可控桂控制處于臨界狀態,而當a <3>時,可控硅處于失控狀態。因此,若使節能裝置正常工作,其必要條件是>少。
4電動機受控以后功率因數計算電動機受控以后,由于電流發生了畸變,所含成分不僅包含了基波電流也包含了其它高次諧波電流。因此,功率因數的計算就比較復雜。在控制過程中,由于電壓與電流的相位差基本可以保持不變,可以定性的分析功率因數變化情況。控制后,電流與電壓的相位差如所示。
為分析方便起見,我們設i'=sin(則與電網電流有效值之比,即電流畸變因數,表達了電流i包含高次諧波的程度,其取值范圍為。由。該裝置不僅具有節電功能,而且還具備了一些有效的附加功能,如軟啟動、斷相保護、過流、過壓保護等。這些功能的有機結合,使該裝置有希望在電機控制領域中得到廣泛的應用。
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