低压电机再起动控制器的设计与实现
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发布时间：2024-07-08 19:13:21
因雷击、自动重合闸动作成功或其它原因引发电网瞬间失压,致使运行中的接触器因失压动作而释放,所控制的电动机停止运行,对于石油化学工业等连续性运行的企业,会引起生产波动,操作混乱,甚至发生起火爆炸事故,造成非常大的经济损失。
低压电机再起动指经常运行的电动机,因短暂停电(俗称晃电) 后,在速度降低或完全停止运行的情况下重新起动。采用这一技术能解决晃电带来的生产实际问题。本文介绍了一种高度智能化的新型低压电动机再起动控制器,它使用先进的嵌入式技术设计,体积小、接线简单,能够准确的通过需要设定不同的自起动时间,满足实际生产工序要求;采用性能优异的低功耗微型单片机结合独特的电源设计,无任何需用户维护的部件,如电池等,在工作电源中断10 分钟以内,仍能按设定的参数精确控制。
低压再起动控制器实时监测电网的电压,当电网发生瞬间掉电,使得低压接触器的自保持开关断开,在电网电压再设定的时间内(0～10 分钟) ,控制器的辅助触点会接通,对掉电释放的接触器进行再次接通。其接线所示,T定义为掉电时间周期,Tm 定义为掉电响应时间上限,如果实际掉电时间T大于掉电响应时间上限Tm ,则再起动控制器不动作。
综合考虑对再起动控制器的各方面性能的特别的条件,选择MicroChip 公司的PIC16F877 型单片机,其工作电压范围宽,在2V～5. 5V DC下均能够顺利工作;与同种类型的产品相比,具有优越的低功耗性能,在工作时钟为32KHz ,工作电压为3 伏时,工作电流仅20A;片内集成了8 通道的10 位APD 和256 个字节的EEP2ROM;同时该单片机还有极强的电磁抗干扰能力。
掉电识别是通过单片机对电网电压的实时采样检测来实现的。因为交流接触器的保持线ms 左右,交流接触器触点释放,所以再起动控制器为了即时识别电网瞬时的掉电,设计成能够响应10ms 的瞬间掉电。这里采用交流采样方式。由于PIC16F877 型内置APD 为单极性,所以采样电路要完成电网电压的降压和极性变换。图5 是再起动控制器的输入电压转换电路。设计中采用微型的电流型电压互感器,将输入电压转换成与之成正比的小电流,再经过次级的电流转换电压电路,转换成0～5V 之间的偏置电压信号,送给APD 单元进行采样处理。该电路结构相对比较简单,线性度好,能够在单极性电源的条件下正常工作。
再起动控制器的软件采用C 语言进行编写。按功能可分为三部分。一是电网电压的实时测量,根据其实时性的要求,用单片机的中断功能来实现;二是人机交互部分;三是掉电判断和再起动。图6 是电动机再起动控制流程图。控制流程的主要判据是在电动机状态改变时,实时准确地对系统工作电压的测量,这里采用了快速交流采样原理,可以在电网每个周波20ms 时间内能够实现一次测量转换,完全能满足本系统的实际要。
