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這里所介紹的基于單片機AT89C5l的三相異步電動機軟啟動器從本質(zhì)上改善交流電動機的啟動特性,而且具有節(jié)電運行、過流保護、過載保護、缺相保護等功能。

  1 工作原理及硬件構(gòu)成

  該軟啟動器的硬件電路結(jié)構(gòu)框圖如圖1。

  

  啟動時(接到啟動指令),從單片機輸出口產(chǎn)生移相觸發(fā)脈沖,通過控制串接在三相異步電動機繞組中的雙向晶閘管的導(dǎo)通角α,使之實現(xiàn)斜坡方式減壓啟動。在電機運行中,實時檢測電機功率因數(shù),據(jù)此改變導(dǎo)通角α,實現(xiàn)節(jié)電運行。過流與過載檢測采用常規(guī)電流互感器電路,經(jīng)整流、濾波、放大、A/D轉(zhuǎn)換及隔離后送人單片機,由軟件完成數(shù)據(jù)處理及判斷。缺相檢測采用同時檢測三相電源的方法以判斷缺相故障。每相檢測電路如圖2所示。在晶閘管導(dǎo)通期間,該電路Vo應(yīng)輸出高電平信號,否則該相缺相(電流為零)。各相的檢測信號也送入單片機進行處理及判斷。

  

  相位檢測與同步信號產(chǎn)生電路見圖3。A相電流、電壓信號經(jīng)光耦變?yōu)榉讲ê笏腿氘惢蜷T,定時/計數(shù)器8253的通道0(工作于方式2)用于檢測A相電壓與電流的相位差,電壓過零時門控端GATE0得到高電平,開始計數(shù),電流過零時GATEo變?yōu)榈碗娖?,計?shù)停止。單片機在GATE。低電平期間讀出計數(shù)值則可得到電壓電流相位差。由8253的通道l、2(工作于方式5)延時實現(xiàn)觸發(fā)脈沖的移相控制,A相電壓過零為同步信號啟動定時。通道l與單片機的定時/計數(shù)器T0配合控制l、2、3號晶閘管的導(dǎo)通時刻,通道2與單片機的定時/計數(shù)器T,配合控制4、5、6號晶閘管的導(dǎo)通時刻,T0、T1定時時間均為3.3ms,它是利用前一次定時中斷啟動下一次定時,而在一周期內(nèi)分別產(chǎn)生相差3.3ms的三個觸發(fā)控制脈沖。

  

  啟動(停)指令來自機床電氣控制系統(tǒng)主控制器,按照加工工藝流程,要求該電動機啟動(停)時,主控制器會發(fā)出啟動(停)指令,則軟啟動器控制電機啟動(停)。在機床設(shè)備中往往需要聯(lián)鎖控制,這樣當電動機出現(xiàn)故障而停機保護時,就需向主控制器回饋一個停信號,主控制器隨之可以進行聯(lián)鎖控制處理

  2 控制軟件

  該軟件的任務(wù)是控制硬件系統(tǒng)自動采集、檢測輸人信號,對輸人數(shù)據(jù)進行判斷與處理,按要求輸出所需的控制信號。主程序流程圖如圖4所示。接到啟動指令后首先啟動電機,之后進人循環(huán)工作過程直至接到停指令或故障停機。由于有較強功能的硬件電路的配合,使得主程序在每次循環(huán)中都能進行故障檢測、電流值采樣顯示、功率因數(shù)角測量、觸發(fā)脈沖移相和輸出控制,因此做到了控制迅速,采樣、故障診斷兩不誤。INTo與To中斷程序?qū)崿F(xiàn)的是1、2、3號晶閘管的觸發(fā)脈沖移相與定位控制,其流程圖見圖5、圖6。INT1與T1中斷程序?qū)崿F(xiàn)的是4、5、6號晶閘管的觸發(fā)脈沖移相與定位控制,其流程圖與圖5、圖6相似。

  

  

  

  3 結(jié)束語

  采用單片機控制的三相異步電動機軟啟動器具有功能完善、運行可靠、使用方便、成本低廉等特點,滿足了企業(yè)對設(shè)備的可靠性、生產(chǎn)效率和資源優(yōu)化等方面的要求,具有一定的應(yīng)用價值。

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