引言
三相異步電機是廣泛使用的一種動力機械,每年的耗電量占我國總耗電量的50%以上。在滿負荷工況條件下,電機的效率一般較高,通常在80%左右;然而,一旦負荷下降,電機的效率便隨之顯著下降。因為電機選型時是按最大可能負荷和最壞工況所需的功率而定的,多數電機在大部分運行時間的負荷率都在50%~60%,所以實際運行時的效率都是比較低的。因此,提高這部分電機的運行效率,有著巨大經濟效益和社會效益。
1 節能原理
電機的效率是電機輸出功率與輸入功率的比值的百分數。因此供電機的電能即輸入功率并不僅用來驅動電機即輸出功率,還有一部分將成為電機固有的損耗。電機的主要損耗為銅耗和鐵損,其中銅耗是由于電流流過電機繞組而產生,與電流的平方成正比;鐵損是由于定子和轉子鐵芯中的磁化電流而產生,與供電電壓成正比。其它損耗很小,可忽略。
調壓節電原理是當負荷下降時,可以適當降低電源電壓以減少鐵損,同時電流隨之下降也減少了銅損及無謂的浪費,此時電機的效率將得到改善。電機負荷的檢測通常采用功率因數法進行:電機負荷大,則它的功率因數大;電機負荷小,則它的功率因數小。
2 技術難點及解決
、俟β室驍到堑臋z測。通常情況下電流波形是完整的,通過檢測電壓和電流的過零點獲得的相位差即是功率因數角。但本控制器由于采用了可控硅交流調壓,當導通角較小時,電流波形出現斷續。電流繼續使電流過零檢測失效。為此,我們采取電流與微電平比較來獲取其正半周連續波形的部分,進而取得近似的相位差。
②電壓和電流有效值的檢測。一般按有效值的定義進行檢測的電路需要用到模擬乘法器,因而電路比較復雜,成本也高。由于有效值和絕對平均值之間存在一定的對應關系,并且此處對檢測精度要求不高,故我們先檢測絕對平均值,再轉化為有效值。
③強干擾下的系統加固。本節電器工作在工廠的惡劣環境下,強電磁干擾會嚴重影響微機系統的正常工作,為此我們采取了多種保護措施:將數字電路部分單獨安裝在金屬機殼中,以屏蔽空間電磁干擾;選用優質開關電源和傳感器,以減少從線路串入的干擾;在微機外部電路中廣泛采用串行接口芯片,以簡化電路板布線;采用廣泛使用的WDT電路,提高軟件抗干擾能力。
④可控硅的移相觸發電路。在三相交流調壓電路中,一個很重要的指標是三相平衡問題。以前的三相交流調壓常采用3個單相移相觸發芯片設計(如TA785),要細心調試才能達到三相平衡。我們采用最新推出的三相移相觸發芯片AT787,簡化了電路設計,使該電路免于繁雜的調試;同時還采用了可控硅的強觸發技術,使其觸發得更準確。
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