基于VC的三相異步電機啟停系統的設計

1．2．2 AT89S51和三相異步電機的接口器件：
當前國內外使用的電機控制系統電路如圖2所示，這種控制系統稱為繼電接觸器控制系統，它是一種有觸點的斷續控制，因為其中控制電器是斷續動作的。
本系統采用三相交流固態繼電器作作為AT89S51和三相異步電機的接口器件。
SSR(Solid state Relay)固態繼電器是用分離的電子元器件、集成電路(或芯片)及混合微電路技術結合發展起來的一種具有繼電特性的無觸點式電子開關。具有壽命長、可靠性高、開關速度快、電磁干擾小、無噪聲、無火花等特點。固態繼電器按輸出負載電源分，有交流固態繼電器和直流固態繼電器。交流固態繼電器按開關方式分有電壓過零導通型和隨機導通型。過零導通型SSR是當負載電源電壓過零區時才能導通，負載電流過零時才關斷，這是為了避免使負載受到峰值電壓的沖擊和干擾；隨機導通型SSR是只要輸入端加入信號，便導通。本系統使用過零導通型SSR。
過零導通型SSR原理圖和應用簡圖如圖3所示：應用簡圖中1、2為控制端，加上一定大小的直流電壓，輸出端3、4便導通，負載便接入電源工作；當控制端電壓低于一定大小時，輸出端3、4立刻斷開，負載停止工作。其小信號控制端和主回路在電氣上是隔離絕緣的，所需控制功率極小，開關速度很快。

圖3所示的交流固態繼電器稱為單相交流固態繼電器，三相交流固態繼電器是集三只單相交流固態繼電器為一體，并以單一輸入端對三相負載進行直接開關切換的固態繼電器，它可方便地控制三相交流電機、加熱器等三相負載。
本系統受控的三相異步電機功率為3KW，額定電流為6.4 A，故選擇山東淄博其特電子公司生產的型號為3SSR30的三相固態繼電器。該產品過零觸發，無火花，介質耐壓2500V AC，每相輸出最大交流電流有效值為30A(電機直接啟動瞬間電流為額定電流幾倍)，每相最大相電壓有效值為450V，工作頻率為50HZ，控制端信號必須滿足電壓達到4-24V DC，電流達到50mA輸出端才導通。則本系統AT89S51控制電機電路圖如4所示：圖4中線性光耦器件OPTOISO1工作在飽和和截止狀態，其性能指標CTR范圍為50％-200％。晶體管9013工作在放大區，為3SSR30的導通提供足夠大的輸入電流。由于電機是感性負載，所以在輸出回路中必須附加過流、過壓抑制元件RY820V壓敏電阻，用于保護SSR，它的選用原則是220V選用500V-600V壓敏電阻，380V時可選用800V-900V壓敏電阻。