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      智能電機(jī)控制模塊的功能及其應(yīng)用

      時間: 2013-05-27 瀏覽數(shù): 0

        一、 概述

        眾所周知,三相交流異步電動機(jī)以其低成本,高可靠性和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)在各行業(yè)中廣泛應(yīng)用。但是,它在直接起動時,存在著很大的缺點(diǎn):首先,它的起動電流高達(dá)額定電流的5-7倍,這需要電網(wǎng)有很大的裕量,而且降低了電器控制設(shè)備的使用壽命,増加維護(hù)成本,甚至影響了其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行;其次,起動轉(zhuǎn)矩可達(dá)正常轉(zhuǎn)矩的2倍,這會對負(fù)載產(chǎn)生沖擊,增加傳動部件的磨擦和額外維護(hù)。因?yàn)橐陨显?,出現(xiàn)了三相異步電動機(jī)降壓起動設(shè)備。

        傳統(tǒng)的降壓起動有以下幾種方法:

        1、在電動機(jī)定子回路中串入電抗器,使一部分電壓降在電抗器上;

        2、星形-三角形轉(zhuǎn)換降壓起動(Y -△)。 電機(jī)起動時接成星形,起動結(jié)束后,通過一個轉(zhuǎn)換器變成三角形接法;

        3、起動補(bǔ)償器起動(自藕變壓器起動)。

        傳統(tǒng)的起動設(shè)備體積龐大,成本高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,與負(fù)載匹配的電機(jī)轉(zhuǎn)距很難控制,也就是說很難得到合適的起動電流和起動轉(zhuǎn)距;而且在切換瞬間會產(chǎn)生很高的電流尖峰,由此產(chǎn)生的機(jī)械振動會損害電機(jī)轉(zhuǎn)子,軸連接器,中間齒輪,以及負(fù)載。

        因此,就需要有一種能克服傳統(tǒng)起動缺點(diǎn)的起動裝置。“智能電機(jī)控制模塊”,采用數(shù)碼管顯示,按鍵控制,整個起動過程全部由單片機(jī)控制自動完成。用戶通過按鍵調(diào)整參數(shù)設(shè)置,可以按需要選擇不同的起動方式,能夠很方便地控制起動電流,得到與負(fù)載相匹配的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。

        二、系統(tǒng)構(gòu)成

        如圖1,整個系統(tǒng)由主電路,移相調(diào)控,同步檢測,電壓電流反饋,單片機(jī)控制,顯示與按鍵六部分組成。其中,顯示與按鍵為一部分,組成一塊控制板。其它五部分全部集成在模塊內(nèi)部。通過一條15芯的并行線與控制板連結(jié)起來。

      淄博市臨淄銀河高技術(shù)開發(fā)有限公司

      圖1

      淄博市臨淄銀河高技術(shù)開發(fā)有限公司

      圖2

        三、各主要功能介紹

        電機(jī)軟起動控制模塊主要能夠完成以下功能:

        1、電壓斜坡起動

        2、限流起動

        3、軟停車

        4、節(jié)能運(yùn)行

        5、過流、過熱、缺相保護(hù)

        現(xiàn)在分別介紹一下

        1、電壓斜坡起動

        如圖2,系統(tǒng)首先加一個電壓Us到電機(jī)上,用于克服靜摩擦轉(zhuǎn)矩之后,電壓線性上升,從Us增 加到最大電壓Umax。此時,加到電動機(jī)端子上的電壓等于電網(wǎng)輸入電壓。 Us由用戶設(shè)定,可供用戶選 擇的電壓為80V-300V。Ts由用戶設(shè)定,可以在1-90秒中選擇。

        這種起動方式的特點(diǎn)是起動平穩(wěn),可減少起動電流對電網(wǎng)的沖擊,同時大大減輕起動力矩對負(fù)載帶來的機(jī)械振動。

        2、限流起動

        如圖3,這種起動方式是由用戶設(shè)定一電流值Ik,在整個起動過程中,實(shí)際電流不超過設(shè)定值Ik。Ik由用戶根據(jù)實(shí)際負(fù)載大小自己設(shè)定。

        限流起動可以使大慣性負(fù)載以最小電流被起動加速,可以用來設(shè)置電流上限,滿足電網(wǎng)容量在有限場合的使用。這種起動方式特別適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。

        3、軟停車

        如圖4,與直接停車相比,就是加到電機(jī)上的電壓不是立即降下來的,而是由最高電壓逐漸下降,經(jīng)時一段時間Tp,最后降為0V。其中,下降時間Tp用戶設(shè)定,范圍是0-90秒。

        這種軟停車可以大大減少管道設(shè)備中液體的沖擊。

        4、節(jié)能運(yùn)行

        對于大磨擦負(fù)載,由于所需起動電流大,需要功率較大的電動機(jī),而正常負(fù)載所需運(yùn)行負(fù)載力矩比電動機(jī)額定轉(zhuǎn)矩小的多,這就造成電動機(jī)輕載運(yùn)行。對于間隙性負(fù)載,維持大電流的工作時間占整個周期很小一部分,造成輕載有功損耗浪費(fèi),使運(yùn)行功率因數(shù)大大降低。智能電機(jī)控制模塊自動調(diào)節(jié)輸出電壓,使電機(jī)工作在最佳效率工作區(qū),達(dá)到節(jié)能目的。

        5、保護(hù)功能

        共有三種保護(hù)功能:過流保護(hù),過熱保護(hù),缺相保護(hù)。

        在起動或者運(yùn)行過程中如果出現(xiàn)上述三種故障之一,模塊會自動切斷電機(jī),控制板上的數(shù)碼管會閃爍顯示故障原因,待排除故障以后,按復(fù)位鍵即可恢復(fù)正常。

      淄博市臨淄銀河高技術(shù)開發(fā)有限公司

      圖3

      淄博市臨淄銀河高技術(shù)開發(fā)有限公司

      圖4

        四、實(shí)驗(yàn)情況及實(shí)際應(yīng)用介紹

        我們對一只正在使用中的智能電機(jī)控制模塊進(jìn)行了實(shí)際測量并作了記錄。

        所用負(fù)載為18.5KW風(fēng)機(jī),電壓實(shí)際測量值為390V左右。

        為了作一個比較,首先拆掉模塊進(jìn)行直接起動。

        合上空氣開關(guān)以后,電壓立即上升到390V,電流快速上升到150A,持續(xù)一段時間,逐漸下降,最后穩(wěn)定在30A左右。同時,可清楚地聽到由于大電流沖擊,風(fēng)機(jī)產(chǎn)生強(qiáng)烈的機(jī)械振動所發(fā)出的聲音。

        然后接上電機(jī)軟起動控制模塊,設(shè)置為限流方式起動,限流值為90A,打開節(jié)能運(yùn)行。

        按下“起動”鍵,可觀測到電流上升速度明顯變慢,逐漸上升到90A,保持2~3秒后,逐漸下降為30A。電壓由0V緩慢上升到390V。起動時間為6秒。在整個起動過程中,電機(jī)起動平穩(wěn),聽不到機(jī)械沖擊的聲音。

        15秒后,電壓逐漸下降為355V,電流不變,開始穩(wěn)定運(yùn)行。

        智能電機(jī)控制模塊可廣泛應(yīng)用于各工業(yè)領(lǐng)域,其功能適用領(lǐng)域如下:

        1、降低電動機(jī)起動電流(一般交流電動機(jī)直接起動時,沖擊電流是額定電流的5-7倍);

        2、避免電動機(jī)起動時供電線路產(chǎn)生瞬間電壓跌落,造成設(shè)備、儀表誤動作;

        3、防止起動時產(chǎn)生力矩沖擊,而使機(jī)械斷軸或產(chǎn)生廢品;

        4、可以較頻繁地起動電動機(jī)(軟起動裝置一般允許10次/小時,而使電動機(jī)不致過熱);

        5、對泵類負(fù)載可以防止水錘效應(yīng),防止管道破裂;

        6、對某些工藝應(yīng)用(如染紗機(jī)械),可防止由于起動過快而產(chǎn)生染色不勻造成質(zhì)量問題;

        7、對某些易碎的容器灌漿生產(chǎn)線,可防止容器破損;

        8、需要控制起動電流,減少對機(jī)械的沖擊,同時也可適應(yīng)較低容量供電變壓器的場合(如注塑機(jī));

        9、可以降低電網(wǎng)適配容量,節(jié)省增容費(fèi)開支;

        10、需要方便地調(diào)節(jié)起動特性的場合。

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