软启动节能控制器设计方案

异步电机在生产中广泛应用在低于额定负载时，电机的运行效率较低；动态调节电机端电压，使其跟随负载变化以降低能耗，提高电机效率。在理论分析的基础上，设计了一种电机软启动节能控制器，用于电机的节能、软启动和运行保护。该控制器硬件成本低，功能强大。
一 概述

异步电机的启动性能较差，全压启动电流约为额定电流的8～l0倍，对于大功率电机，将对电网产生很大冲击，影响同一电网中其他用电设备的正常工作；同时，全压启动对电机的机械部分也会产生大的冲击，缩短机械部分使用寿命．若采用软启动措施，平稳升高启动电压，直至正常工作，这样既改善了电机启动对电网的冲击，也减小了机械部分承受的冲击。此外，若发生缺相或欠压，很容易造成电机的烧毁。基于这几方面的考虑，设计了异步电机软启动节能控制器，用于电机的节能、软启动和运行保护。

二 电机工作时存在的3种基本损耗

电机工作时存在3种基本损耗：定子和转子的铜耗、铁耗和机械损耗。铜耗与电流的平方成正比，铁耗与电压的平方成正比(机械损耗不属于节能器解决的问题，故不予分析)。由此可以看出，若能控制电压随着负载变化而变化，则电机在轻载或不均匀负载下，能动态减少铁耗，达到提高电机效率而节能的目的。

三 系统工作原理

三相异步电动机运行在不同负载时，通过调压可以改变其运行效率。对具体电机，在转差率为某定值处效率最佳，值由电机的结构参数决定；在不同的外加电压下，最佳效率点处的功率因数几乎相同，因此组成功率因数cosφ的闭环控制系统，较之用转差的闭环控制系统控制容易实现，并且投人的控制成本也低。

四 硬件设计

全数软启动节能控制器系统采用多机配合的策略：选用89C51单片机和87LPC764单片机组成多机系统；89C51负责键盘显不、用户数据存储及A／D采样过流检测等；87LPC负责功率因数计算、控制信号输出等；单片机之间采用串行通信。

五 软件设计

系统软件由两部分组成，分别是89C51模块和87LPC764模块。89C51模块完成键盘显不接口、信息存储管理、故障检测和串行通信等功能；87LPC764模块完成启动、功率因数校正和串行通信等功能。

六 总结

软启动节能控制器，不仅具有功率因数校正功能，而且能够实现软启动、过流断相保护等功能。此软启动节能控制器体积小，调整容易，控制精确，并且整套成本在400元以内。现在该没备已经成功应用于石油抽油机生产中，经过现场调试发现，对于空载和轻载情况下(抽油机下行程或油田含油量低时)，节能效果明显，空载节能可达40%。


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