低压电机再起动控制器的设计与实现

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摘要: 电机作为一种工作、生活必须的工具，随着我国经济的飞速发展，占据着越来越重要的角色，低压电机已经成为了电机系统中非常重要的一部分，低压电机的再起控制器受到了广泛的关注。因此，笔者根据自己多年来的工作经验，结合我国实际情况对低压电机再起控制器的现状进行分析，指出其设计方案和实现方法，并对一些主要的关键点进行了详细的解释说明。

关键词: 低压电机 再启动控制器设计

中图分类号： S611 文献标识码： A 文章编号：

前言：由于种种外界原因，例如：雷击、大风等原因造成了电网的瞬间失压事故，继而导致了接触器的释放，最终造成了电动机的停机。这种危险动作特别是对于石油化工等高危险行业来说，具有着重大意义，因为轻则造成了原料的浪费，环境的污染；重则造成了火灾、爆炸等事故对企业产生极大的破坏。因此，低压点击的再启动技术（短暂停电后，电动机完全停止运行或减速运行时重新启动的技术）得到了广泛的应用。本文通过对一种现阶段得到广泛实用的新型低压电动机再起控制器的工作原理、硬件设计、软件设计等方面的介绍，给我们直接展示出其优异性，例如维护方便、控制精确、体积小、便于操作的优点。

1.工作原理

低压再起控制器的工作原理就是通过24小时，不间断的对电网电压的监测，保证在电网发生端点的瞬间，低压接触器自动断开其自保持开关，继而可以在电网电压的再设定时间内(0～10分钟)，自动接通控制器的辅助触点，再次接通由于断电造成断开的接触器。其主要极限图如下图。其中Tm为断电响应时间上限，T为断电时间周期，只有断电响应时间上限Tm大于实际断电时间T，则再起动控制器方可顺利工作。

2.硬件设计

低压电机的组成有5部分，他们分别是输出控制电路、电压采样转换电路、人机交互电路、电源净化电路、电源电路。其主要核心为单片机。

2.1 单片机的选型

通过综合分析再起控制器的各方面性能，选择由国外MicroChip公司制造的PIC16F877型单片机，其主要的性能如下：主要工作电压范围是2V～5.5V DC，相比市场上的同类产品，它具有着良好的低功耗性能，例如：当工作电压为3伏，工作时钟为32KHz时，其工作电流仅仅为20LA；并且由于该单片机继承了8通道的256个字节的EEPROM以及10位APD；与此同时，相比其他产品它还具备了非常良好的抗电磁干扰的能力。

2.2 电源电路设计

再起动控制器的工作电源由交流接触器的交流低压变换而得。其电路设计有着较高的技术要求: 一方面要满足不使用电池的条件下，能够在系统掉电10分钟的情况下仍能够正常工作，另一方面要求供电电源的品质要满足单片机的正常工作要求，需要较好的电源滤波功能。下图为低压电机再起动控制器的电源电路，电容C1的作用是在系统掉电时，维持系统继续工作的电源，其容值的选择由C= IΔ×ΔT/ΔU 来确定，I是系统的工作电流，单位是安，ΔT是系统的工作时间，单位为秒，ΔU是ΔT工作时间内电容C1的电压降落，在本系统中ΔU= 5.5V-2.7V=2.8V。

低压电机再起动控制器的电源电路

2.3 掉电识别电路设计

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圈在掉电时间20ms 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。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。该电路结构简单，线性度好，能够在单极性电源的条件下正常工作。

2.4 人机交互设计

再起动控制器为用户提供了良好的人机交互界面。兼顾小型化设计的要求，人机交互电路由三个触摸按键和三个数码管构成。三个按键分别设计成功能转换键、加键和减键。人机交互界面具备晃电允许时间Tm、再起动延时时间Td、低电压设定值UF、恢复电压设定值UH、当前电压值的显示与设定等功能。

3.软件设计

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。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时间内可以完成一次测量转换，完全能满足本系统的实际需要。

结束语：

综上所述，随着我国经济的飞速发展，科学技术得到了全面的进步，特别是在低压电机再起控制器中高科技的使用比率越来越高，伴随着高科技的广泛应用也促进了低压电机水平的提升和改进。先进的技术得到了应用，使得新型再起控制器的体积更加小巧，性能更加可靠，抗干扰能力更强。由于攻克了整机的电磁兼容以及工作电压的准确测量等技术问题，低压电机再起控制器的设计得到了长足的进步，产品得到了广泛的应用，效果非常良好，推动了我国低压电机事业的可持续发展。

参考文献:

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