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1、异步电动机的节电装置的研究摘要三相交流异步电动机是一种将电能转化为机械能的电力拖动装置，对定子绕组通上三相电源后，产生旋转磁场并切割转子，获得转矩。三相交流异步电动机具有结构简单、运行可靠、价格廉价、过载能力强等，被广泛应用于各个领域。本文首先对交流异步电机的能耗进行了分析，然后着重对异步电机的功率关系以及效率、功率因数、最小电流与转差率之间关系进行了深入分析。本文在以上理论分析根底上，从如何最大限度降低异步电机耗电量用出发，提出了最小输入有功功率最优控制方法来控制异步电机经济运行。其次，调压节能其根本原理就是使输入电压跟随负载的变化，保证电动机一直工作在最高效率附近，关键在于选取适宜的切实反
2、映负载变化的控制量。通过改变可晶匝管通角大小降低电压而到达节电目的，从理论上研究了异步电动机轻载相控调压节能的原理，给出了轻载时影响用电效率的三个关键因素：电压、转差和功率因数，提出了节电的条件。从节能运行的角度出发，在理论上建立了按最小能耗寻优目标功率因数 思路以及按负载率确定最正确调整电压。节电装置是利用电、磁和动态功率相互转换的可逆匹配原理，电能通过电源输入到本装置后，首先通过磁电转换，并利用计算机进行搜索和检测，对其输出端的电动机的瞬间负荷进行检测并进行随机匹配，并根据负荷变化情况连续自动调整输出端的电压和电流大小，使电源的供电功率和电动机的实际消耗功率到达最正确的匹配效果。在电路设计
3、方面，本文选择了ATmegal6L单片机作为节电控制器的主控芯片，由于ATmegal6L单片机IO 13具有大电流10-20mA(输出电流)或40mA(吸电流)的特点，所以省去了很多外围驱动电路。本文所设计的节电控制系统还包括了过载保护、缺相保护以及三相不平衡保护等故障判断和保护功能，最后通过大量的实验证明，该节电控制器节电效果明显，控制系统稳定可靠，具有很好的推广和应用前景。关键字：三相异步电动机 最小输入有功功率最优控制 调压节能调压特性 AVR单片机Energysaving Control Device for Asynchronous Motors Development and Re
4、search The motors with unsymmetrical load such as fans and water pumps are used widely. They will consumes a great deal of power energy ,if controlled by accommodating the baffles and valves. In this paper, an energy-savingtechnologybasedonthyristorcontrollingisadvanced,includingthemotorsenergy-savi
5、ng,soft startup scouting state ,and safeguarding motor .Therefore ,the research h as not only the important science meaning ,but also the utility.Firstly ,the motor power consumption are analyzed in the article，and then the relationship among power efficiency ,the slip ratio are analyzed as wellAnd
6、then the components of the electricity fee are also givenBased on the theoretical analysis above，the optimal smallest input active power control method is chosen to control the motor method can notonlyreducetheactivepower,butalsoCaneffectivelyimprovethepowerfactorTaking into account the changes in t
7、he electrical 10adas well as the voltage vibration between morning and night，the method Call adapt to find the best control curve automaticallyThe theory of active power of the motor in three phase threeWire connection system is analyzed，which lay foundation on the final implementation of the smalle
8、st input active power control method.ATmega l6L is selected as the master controller；since its I/O port Can provide 10-20mAsourcecurrent and40mAsinkcurrentWhich Can circuitThosefunctionssuchasoverloadprotection,open-phaseprotectionandunbalancedthree-phase fault protection are also implemented which
9、Can elongate the service life of the motorFinally，a large number of experiments show that the energy-saving power controller is effective；the control system is stable and reliable with good prospects for promotion and applicationKeywords：threephase asynchronous motor the smallest input active power
10、control AVR single chip controller.目录1 引言111课题背景和研究意义112国内外节能电机控制器及相关技术开展和研究现状213主要研究内容22异步电动机能耗、调压特性及其节能原理析321 异步电动机的能耗、功率、效率分析3211根本能耗损耗3212异步电机的功率关系4213异步电动机的功率因数运行特性分析62I4效率、功率因素.最小电流与转差率的关系1022 电动机负载、降压调压节能和调压特性分析13221异步电机负载特性分析13222异步电动机调压特性及节电控制方法分析16223 最小输入有功控制方法：17224电耗影响分析18225从电动机的机械特性来看
11、18226从电动机的根本耗损来看182.3异步电动机运行特性分析19231 负载与外部控制参量之间的关系19232效率最优时，负载与电压的关系20233 功率因数最优时，负载与电压的关系202.4. 电动机节电装置运行分析21241节电装置的工作原理21242节电装置的主要功能213异步电机节电装置的硬件设计2131系统概述2132系统硬件电路设计22321 ATmegal6L单片机22322单片机最小系统23323供电电源设计25324三路电流过零信号检测电路设计26325触发电路设计27326电压电流检测电路设计28327键盘及显示电路设计304 系统实验结果分析3241数据比照分析33结
12、论35参考文献361 引言11课题背景和研究意义在高速增长的经济环境下，中国能源工业面临经济增长与环境保护的双重压力。对能源的有效利用在我国已经非常迫切。作为能源消耗大户之一的电机在节能方面是大有潜力可挖的。目前，国内电机节能器的研究非常活泼，但是在产业化方面还不是很理想，市场的大局部被国外公司所占据。因此，为了加快国内节能器的开展，在国家十五方案中，电机系统节能方面的投入高达500亿元左右。 三相异步电机节能装置，基于微处理器数字控制技术，通过其内置的专用节电优化控制软件动态调整电机运行状态过程中的电压和电流，最大限度的提高电机的功率因数，可以有效防止电机因匹配不合理造成的电能浪费，节电率高
13、达5-38%。能源是社会和经济开展的重要物质根底，也是提高人们生活水平的先决条件。随着我国工农业的开展，电能的需求量越来越大。我国电力工业目前发电装机容量到达316亿kW，年发电量到达了13500亿kWh。我国的电力消耗仅次于美国位居世界第二位，但我国人均用电只有1038kWh，我国正处于向大规模工业化和城市化过渡的快速开展阶段，能源消费增长巨大，目前我国电力能源利用效率较低、消耗高、浪费大。在过去的20年里，我国已在能源利用上取得GDP翻两番而能源消费仅翻一番的令人瞩目的成绩，但我国能源消耗，尤其工业用电设备浪费电量严重。中国能源工业不断开展，促进了经济持续快速开展，但在经济开展过程中，能源
14、供应缺乏的矛盾十分突出，可持续开展面临挑战。能源需求的不断增长，作为主要的动力机械，根据有关资料的估计，通用三相异步电机每年耗电量约为全球总发电量的50，如何降低电机能耗，实现节能和高效，越来越为人们所重视。电机系统包括电动机、被拖动装置、传动控制系统及管网负荷。电机系统用电量约占全国用电量的60。全国现有各类电机系统总装机容量约42亿千瓦，运行效率比国外先进水平低10到20个百分点，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。电机系统存在的主要问题是：电动机及被拖动设备效率低，电动机、风机、泵等设备陈旧落后，效率比国外先进水平低25个百分点；系统匹配不合理，设备长期低负荷运行；系统调节方式落后，效
15、率比调速方式约低30。中国要坚持实施节能优先战略，在节约的开展中实现工业化，城镇化和现代化。12国内外节能电机控制器及相关技术开展和研究现状为了提高电机运行效率，世界各国从电机的设计制造、电机的选择使用以及电网供电管理等几个方面入手，做了大量的研究工作，并取得了一定的成果。就电机本身设计制造而言，目前已有针对不同用途的高效节能电机，稀土永磁电机是其中的典型代表。但这种电机造价比拟高，而且经济效果较大的取决于负载情况，即对于长期工作在额定负载或重载的情况下，其节能效果比拟明显。国外从六、七十年代就开始了中小型异步电动机的节能研究，并由美国宇航局工程师在1975年研制出功率因数控制器。其工作原理是通过检测功率因数作为控制输入电压信号，并通过该类装置控制定子断电压来调节输入功率，使其随负载的变化而变化。功率因数控制技术时至今日还在继续沿用，并取得了一定的节能效果。长期以来，人们在中小型异步电机节能方面做了许多有益的尝试，异步电机节能是一个非常复杂的问题，选择方案时要考虑电动机效率、功率因数、系统增效、本钱投入等很多实际问
