軟啟動節能控制器設計方案

異步電機在生產中廣泛應用在低于額定負載時，電機的運行效率較低；動態調節電機端電壓，使其跟隨負載變化以降低能耗，提高電機效率。在理論分析的基礎上，設計了一種電機軟啟動節能控制器，用于電機的節能、軟啟動和運行保護。該控制器硬件成本低，功能強大。
一 概述

異步電機的啟動性能較差，全壓啟動電流約為額定電流的8～l0倍，對于大功率電機，將對電網產生很大沖擊，影響同一電網中其他用電設備的正常工作；同時，全壓啟動對電機的機械部分也會產生大的沖擊，縮短機械部分使用壽命．若采用軟啟動措施，平穩升高啟動電壓，直至正常工作，這樣既改善了電機啟動對電網的沖擊，也減小了機械部分承受的沖擊。此外，若發生缺相或欠壓，很容易造成電機的燒毀。基于這幾方面的考慮，設計了異步電機軟啟動節能控制器，用于電機的節能、軟啟動和運行保護。

二 電機工作時存在的3種基本損耗

電機工作時存在3種基本損耗：定子和轉子的銅耗、鐵耗和機械損耗。銅耗與電流的平方成正比，鐵耗與電壓的平方成正比(機械損耗不屬于節能器解決的問題，故不予分析)。由此可以看出，若能控制電壓隨著負載變化而變化，則電機在輕載或不均勻負載下，能動態減少鐵耗，達到提高電機效率而節能的目的。

三 系統工作原理

三相異步電動機運行在不同負載時，通過調壓可以改變其運行效率。對具體電機，在轉差率為某定值處效率佳，值由電機的結構參數決定；在不同的外加電壓下，佳效率點處的功率因數幾乎相同，因此組成功率因數cosφ的閉環控制系統，較之用轉差的閉環控制系統控制容易實現，并且投人的控制成本也低。

四 硬件設計

全數軟啟動節能控制器系統采用多機配合的策略：選用89C51單片機和87LPC764單片機組成多機系統；89C51負責鍵盤顯不、用戶數據存儲及A／D采樣過流檢測等；87LPC負責功率因數計算、控制信號輸出等；單片機之間采用串行通信。

五 軟件設計

系統軟件由兩部分組成，分別是89C51模塊和87LPC764模塊。89C51模塊完成鍵盤顯不接口、信息存儲管理、故障檢測和串行通信等功能；87LPC764模塊完成啟動、功率因數校正和串行通信等功能。

六 總結

軟啟動節能控制器，不僅具有功率因數校正功能，而且能夠實現軟啟動、過流斷相保護等功能。此軟啟動節能控制器體積小，調整容易，控制精確，并且整套成本在400元以內。現在該沒備已經成功應用于石油抽油機生產中，經過現場調試發現，對于空載和輕載情況下(抽油機下行程或油田含油量低時)，節能效果明顯，空載節能可達40%。


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