- 相關(guān)推薦
數(shù)字式智能電機(jī)控制模塊
摘要：介紹一種取代傳統(tǒng)電機(jī)起動(dòng)裝置的數(shù)字式智能電機(jī)控制模塊，內(nèi)容包括其系統(tǒng)構(gòu)成、主要功能、實(shí)驗(yàn)情況及在實(shí)際中的應(yīng)用。1 概述
眾所周知，三相交流異步電動(dòng)機(jī)以其低成本，高可靠性和易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)而在各行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，它在直接起動(dòng)時(shí)，存在著很大的缺點(diǎn)：首先，它的起動(dòng)電流高達(dá)額定電流的5～7倍，既對(duì)電網(wǎng)造成了很大的沖擊，又影響了電器控制設(shè)備的使用壽命，甚至影響到其它電氣設(shè)備的正常運(yùn)行；其次，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可達(dá)正常轉(zhuǎn)矩的2倍，這會(huì)對(duì)負(fù)載產(chǎn)生沖擊，增加傳動(dòng)部件的磨擦和額外維護(hù)。為此，出現(xiàn)了三相異步電動(dòng)機(jī)降壓起動(dòng)設(shè)備。
圖1 智能電機(jī)控制模塊結(jié)構(gòu)圖
傳統(tǒng)的降壓起動(dòng)有以下幾種方法:
1）在電動(dòng)機(jī)定子電路中串入電抗器，使一部分電壓降在電抗器上；
2）星形—三角形(Y—△)轉(zhuǎn)換降壓起動(dòng)，即起動(dòng)時(shí)電機(jī)接成星形，起動(dòng)結(jié)束后，通過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)換器變成三角形接法；
3）補(bǔ)償器起動(dòng)（自耦變壓器起動(dòng)）。
傳統(tǒng)的起動(dòng)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)矩很難控制，也就是說(shuō)很難得到合適的起動(dòng)電流和起動(dòng)轉(zhuǎn)矩；而且在切換瞬間會(huì)產(chǎn)生很高的電流尖峰，由此產(chǎn)生的機(jī)械振動(dòng)會(huì)損害電機(jī)轉(zhuǎn)子，軸連接器，中間齒輪以及負(fù)載設(shè)備。
因此，就需要有一種能克服傳統(tǒng)起動(dòng)缺點(diǎn)的起動(dòng)裝置。銀河公司開發(fā)生產(chǎn)的捷普牌新一代數(shù)字式智能電機(jī)控制模塊，不但完全克服了傳統(tǒng)起動(dòng)的缺點(diǎn)，對(duì)各種起動(dòng)方法做了進(jìn)一步的改善和提高，而且還增加了很多其他功能，比如：節(jié)能運(yùn)行，過(guò)流保護(hù)，過(guò)熱保護(hù)，缺相保護(hù)等。
這種模塊采用數(shù)碼管顯示，按鍵控制，整個(gè)起動(dòng)過(guò)程全部由單片機(jī)按照預(yù)先設(shè)定的程序自動(dòng)完成，操作極其方便。
用戶通過(guò)按鍵調(diào)整參數(shù)設(shè)置，可以按實(shí)際情況選擇不同的起動(dòng)方式，能夠很方便地控制起動(dòng)電流，得到與負(fù)載相匹配的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
2 模塊結(jié)構(gòu)及電氣原理
模塊結(jié)構(gòu)如圖1所示。從圖1可以看出，該模塊的主電路與相控電路及單片機(jī)共同封裝于同一殼體內(nèi)，同時(shí)內(nèi)置多個(gè)電流、電壓傳感器。用接插件將模塊與控制盒連接在一起，實(shí)現(xiàn)各種功能的設(shè)置和顯示。
主電路為6只玻璃鈍化方形晶閘管芯片，通過(guò)一體化焊接技術(shù)，將其貼在DBC（陶瓷覆銅板）上，并與導(dǎo)熱銅板焊接在一起。模塊使用時(shí)，導(dǎo)熱銅板與散熱片通過(guò)導(dǎo)熱硅脂緊密接觸。這種結(jié)構(gòu)使模塊具有很高的絕緣性能和散熱性能。
圖2是模塊電氣原理方框圖。移相控制電路部分是銀河公司自主開發(fā)的JP-SSY01數(shù)字移相集成電路。該電路為SOP28封裝，5V單一電源供電，全數(shù)字化處理方式，具有很高的移相精度及對(duì)稱度。對(duì)控制端加0～10V電平信號(hào)，即可控制移相角度。
同步變壓器輸出同步信號(hào)給移相電路，其中另一路給單片機(jī)，作為單片機(jī)采集電壓、電流信號(hào)的基準(zhǔn)。這樣，就克服了如果交流電頻率變化帶來(lái)的計(jì)算誤差，提高了計(jì)算精度。
傳感器包括電壓傳感器和電流傳感器。兩種傳感器中均使用了霍爾元件，具有體積小、反應(yīng)快、線形度高的特點(diǎn)，通過(guò)與模塊結(jié)構(gòu)的一體化設(shè)計(jì)，方便地置于模塊內(nèi)部。兩種傳感器將電壓模擬量、電流模擬量傳給12位高速A/D轉(zhuǎn)換器，通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換，將相應(yīng)的數(shù)字量傳給單片機(jī)，以供單片機(jī)進(jìn)行處理。
顯示、控制部分采用串行口與單片機(jī)進(jìn)行通信，這種通信方式大大減少了該部分與模塊內(nèi)部的連線。5個(gè)數(shù)碼管顯示，8個(gè)按鍵控制，使顯示與控制直觀、方便。
3 主要功能
智能電機(jī)控制模塊主要完成電壓斜坡起動(dòng)，限流起動(dòng)，電壓突跳起動(dòng)，軟停車，節(jié)能運(yùn)行，過(guò)流、過(guò)熱、缺相保護(hù)等功能。
3.1 電壓斜坡起動(dòng)
如圖3所示，系統(tǒng)首先給電機(jī)加一個(gè)電壓Us，之后電壓線性上升，
從Us增加到最大電壓Umax，即電網(wǎng)輸入電壓。Us由用戶設(shè)定，可供用戶選擇的電壓為80～300V。ts也由用戶設(shè)定，可以在1～90s選擇。在實(shí)際使用中，用戶根據(jù)實(shí)際情況，例如電機(jī)功率大小、負(fù)載大小等，選擇合適的參數(shù)，達(dá)到最佳起動(dòng)效果。
這種起動(dòng)方式的特點(diǎn)是起動(dòng)平穩(wěn)，可減少起動(dòng)電流對(duì)電網(wǎng)的沖擊，同時(shí)大大減輕起動(dòng)力矩對(duì)負(fù)載帶來(lái)的機(jī)械振動(dòng)。
3.2 限流起動(dòng)
如圖4所示，這種起動(dòng)方式是由用戶設(shè)定一電流值Ik，在整個(gè)起動(dòng)過(guò)程中，實(shí)際電流不超過(guò)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(dòng)可以使大慣性負(fù)載以最小電流起動(dòng)加速，可以通過(guò)設(shè)置電流上限，以滿足在電網(wǎng)容量有限的場(chǎng)合使用。這種起動(dòng)方式特別適合于恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載。
3.3 電壓突跳起動(dòng)
實(shí)際應(yīng)用中，很多負(fù)載具有很大的靜摩擦力。在電壓斜坡起動(dòng)方式中，電壓是由小到大逐漸上升的。如果直接使用電壓斜坡方式起動(dòng)，在起動(dòng)開始的一段時(shí)間內(nèi)，因所加電壓太小，克服不了負(fù)載的靜摩擦力，電機(jī)不動(dòng)，這可能會(huì)造成電機(jī)因發(fā)熱而損壞的情況。電壓突跳功能則解決了這個(gè)問(wèn)題。在電機(jī)起動(dòng)前，模塊先輸出一電壓Ut，且持續(xù)一段時(shí)間tt，用以克服靜摩擦力，待電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)之后，再按照原設(shè)定方式起動(dòng)，從而比較好地保護(hù)了電機(jī)，如圖5所示。對(duì)于不需要該功能的負(fù)載，只要將tt設(shè)置為0即可。Ut可調(diào)整，
【數(shù)字式智能電機(jī)控制模塊】相關(guān)文章：
智能型校園教室燈光自動(dòng)控制系統(tǒng)05-11
模塊化開題報(bào)告范文10-24
智能控制及其在機(jī)電一體化系統(tǒng)中的應(yīng)用（通用5篇）05-23
淺談智能移動(dòng)電話與移動(dòng)智能網(wǎng)的發(fā)展08-08
LED農(nóng)業(yè)智能化與光通訊智能化05-01
初中藝術(shù)校本課程“模塊”式教學(xué)研究05-14
智能網(wǎng)業(yè)務(wù)的網(wǎng)間互通05-30
智能住宅中的信息家電05-30