软启动器硬件电路设计论文.doc
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1、 襄阳职业技术学院(毕业)论文襄樊职业技术学院(毕业)论文三相异步电机软起动器硬件电路的设计专业班级: 机电一体化 学 生: 学 号: 指导教师: 教学单位:电子信息工程学院毕 业 届: 2013届毕 业 设 计(论 文)课 题 任 务 书电子信息工程学院 系(院) 机电一体化 专业 班 学生 毕业设计(论文)课题 二、毕业设计(论文)工作自 2012年 11月10日起至 2013年6月5 日止三、毕业设计(论文)进行地点 四、毕业设计(论文)的内容要求要求在顶岗实习期间,根据自己在大力电工襄阳有限公司参与三相异步电机软启动器硬件电路方面的设计,对设计方案进行分析、总结并完善,并将对设计方案中
2、的理论知识进行分析、总结、实行情况书写成毕业设计论文。指导教师学 生目录目录2摘要3关键词31前言32软启动器原理32.1 软启动器及其工作原理32. 2 软启动器启动方式43 软启动器硬件电路设计43.1软启动器硬件电路总体框图43.2 软启动器主电路的设计53.3 电路元件参数的选择53.4软启动器控制电路的设计63.4.1 软启动器电机线电压检测电路设计63.4.2 软启动器同步电路设计73.4.3 软启动器电机转速检测电路设计73.4.4 软启动器相序检测电路设计83.4.5软启动器保护电路的设计9总结11参考文献12三相异步电动机软起动器硬件电路的设计学生:陈球指导教师:瞿克俭摘要介
3、绍了以C8051单片机为核心的的交流异步电动机软启动器。软启动器包括主电路和控制电路两部分。控制电路利用晶闸管的导通角计算电机的功率因数;电机启动方式采用电压斜坡软启动;单片机控制晶闸管触发脉冲,通过对电机起动过程中的品闸管触发脉冲的控制,实现电机的平滑起动,减少了电机对电网的冲击,起到了节能作用。该系统能够设置电机的起动参数,自动诊断故障,控制系统智能化。关键词软启动器;单片机;晶闸管1. 前言电力电子软起动的出现是随着晶闸管的出现而发展起来的,最早采用晶闸管三相交流调压电路对电动机的软起动应用是在1970 年由英国人发明的,由于采用这种方法可以获得很好的起动性能,所以曾引起人们广泛的注意。
4、近二十多年来,国外对晶闸管三相交流调压电路进行了广泛的研究,在工业应用领域得到应用,在某些领域应用显示出独特的技术优势。目前,对晶闸管三相交流调压电路的研究已从对控制电压控制电机电流的开环、闭环方式,发展到通过建立比较准确实用的数学模型,找到适于三相交流调压电路电机负载的控制方法,从而使三相交流调压电路电机负载性能更优。2. 软启动器原理2.1 软启动器及其工作原理软启动器是一种用来控制三相交流电动机的专用产品,它实现了交流电动机的软启动、软停车、轻载节能和多种保护,其功能完善,性能优越,能够满足工业电机控制的需要,是传统Y/启动和自耦变压器启动控制方式的理想换代产品。软启动器采用三相反并联晶
5、闸管(SCR)作为调压器,将其接入电源和电机定子之间,这种电路如三相全控整流电路。软启动器启动电机时,晶闸管的输出电压逐渐增加,电动机的转速逐渐加速,直到晶闸管全部导通,电动机工作在额定电压的机械特性上,实现平滑启动,降低启动电流,避免了启动时过流跳闸,待电动机达到额定转速时,启动过程结束。软启动器自动用旁路接触器取代已完成任务的晶闸管,为电动机正常运转提供额定电压,以降低晶闸管的热损耗,延长软启动器的使用寿命及提高其工作效率。软启动器同时还提供软停车功能,软停车与软启动过程相反,电压逐渐降低,转速逐渐下降到零,避免自由停车引起的转矩冲击。2. 2 软启动器启动方式软启动器一般有下面几种启动方
6、式: 斜坡升压软启动 输出电压由小到大斜坡线性上升,将传统的有级降压起动变为无级降压起动,主要用于重载起动。它的缺点是起动转矩小,转矩特性呈抛物线形上升,对起动不利; 起动时间长,对电机不利。改进的方法是采用双斜坡起动:输出电压先迅速升至U,为电机起动所需的最小转矩所对应的电压值。然后按设定的速率逐渐升压,直至达到额定电压。初始电压及电压上升率可根据负载特性调整。这种起动方式的特点是起动电流相对较大,起动时间相对较短。斜坡升压软起动原理图如图1。 斜坡恒流软启动 这种启动方式是在电动启动的前阶段电流逐渐增加,当电流达到预先所设定的值后保持恒定,直到启动完毕。启动过程中,电流上升变化速率是可以根
7、据电动机负载调整设定。电流上升速率大,则启动转矩大,启动时间短。这种启动方式的优点是起动电流小,且可以按需要调整起动电流的限定值,缺点是由于在起动时难以知道起动压降,不能充分利用降压空间,会损失起动力矩。该启动方式是应用最多的启动方式,尤其适用于风机、泵类负载的启动。斜坡恒流软起动原理图如图2。图1斜坡升压软启动原理图 图2斜坡恒流软启动原理图3 软启动器硬件电路设计3.1软启动器硬件电路总体框图三相异步电动机软起动控制系统在硬件方面可以分为两个部分,即主电路和控制电路。主电路包括三相电源、三相反并联的晶闸管、三相异步电动机。在主电路中,晶闸管的容量要根据所控制的三相异步电动机的容量选择,主电
8、路的结构是相同的。而控制的设计和所要控制的异步电动机的容量无关,可以设计成通用型的。控制电路部分一般由电流检测、晶闸管触发驱动电路、触发脉冲同步电路、相序检测电路、保护电路及CPU等组成。该系统的总体框图如图5。3.2 软启动器主电路的设计主电路部分结构比较简单,主要采用晶闸管调压原理完成软启动器的各项功能。三相异步电动机的晶闸管调压系统主回路的接法有多种,最常用的控制方案是将六个反并联的晶闸管分别串接在电动机的三相线圈上,这种连接方法由于各相波形对称,输出电压不含偶次谐波,谐波比较少,因此功率可以做的较大,调速性能也比较优越。本系统采用这种典型的调压电路,控制系统主回路电路图如图6。图5 软
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