專利名稱:多功能自耦減壓起動控制器的制作方法
本發(fā)明是一種電動機起動控制器。特別是采用信息反饋方法控制的一種多功能自耦減壓起動控制器。它適合于爆炸危險場所使用的增安型電動機的控制與保護，也適合于一般場所使用的電動機的控制與保護，可在頻繁起動條件下工作，不影響其保護性能。
在生產(chǎn)過程中，受電網(wǎng)容量限制，許多場所是不允許電動機全壓起動，因此就需要附加一定的設(shè)備和方法來完成，國產(chǎn)GTZ系列自耦減壓起動器，雖然解決了不允許全壓起動問題，但是沒有解決電動機保護與起動時間的關(guān)系問題，由于現(xiàn)有保護方式多半使用電流保護原則，因而不能分清堵轉(zhuǎn)電流與起動電流的界限，造成保護與起動之間存在的矛盾得不到解決。另外，指示燈的指示不能真正表達電動機或機器工作狀況，同時控制盤內(nèi)連線很多，控制元件大，也不便于遠程控制。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種具有電動機或機器工作狀態(tài)判斷能力和處理功能，對電動機的保護特性與電動機起動時間長短無關(guān)的，符合在爆炸危險場所和一般場所使用的多功能自耦減壓起動控制器。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣實現(xiàn)的當下達起動指令后，由起動執(zhí)行電路輸出控制電源，通過交流接觸器對電動機進行降壓起動。起動過程中，若甄別電路接收到傳感器反饋回來的是事故信息“0”，并超過電動機允許的過載時間，則終止起動并發(fā)出音響報警，如果接收的是正常工作信息“1”，則繼續(xù)起動，當延時電路達到預(yù)定的起動時間，便自動換接到運轉(zhuǎn)執(zhí)行電路輸出控制電源，使電動機進入全壓起動與運轉(zhuǎn)，因為，本控制器的控制方法是以現(xiàn)場反饋的正常工作信息“1”來鎖定控制電源;保護方法是以現(xiàn)場反饋的事故信息“0”來處理故障，所以從信息“1”和“0”便可辨認出電動機或機器工作狀態(tài)，并及時做出相應(yīng)處理措施，于是滿足了發(fā)明任務(wù)的要求。
以下將本發(fā)明實施例結(jié)合附圖進一步敘述。
圖1是本發(fā)明提出的多功能自耦減壓起動控制器線路圖。
圖2是二接觸器式的電動機控制線路圖。
下面結(jié)合附圖1來說明電路結(jié)構(gòu)及工作原理傳感器是由磁鐵5，感應(yīng)線圈6和PTC熱敏電阻7組成。熱敏電阻7埋入電動機定子線圈中，磁鐵5裝設(shè)在電動機后軸上，感應(yīng)線圈6對應(yīng)磁鐵5而固定，也可將磁鐵5和感應(yīng)線圈6裝設(shè)在機器末端，可增加對機器保護與監(jiān)視功能。
甄別電路是由信息接收三極管10和R.C信息超時檢測電路組成。甄別電路對信息甄別時間，規(guī)定小于電動機允許過載時間，即R.C電路中的電阻11對電容12的充電時間，以0.5-4秒為佳。信息甄別時間長短的選擇，是依據(jù)磁鐵5隨機運動速度來決定，速度低甄別時間長，速度高甄別時間短，當速度在20轉(zhuǎn)/分鐘時，甄別時間可選在4秒以內(nèi)，大于100轉(zhuǎn)/分鐘時，甄別時間可選在1秒以內(nèi)，二極管13是為電容12放電而設(shè)的。
操作回路是由指令按鈕1，停機按鈕2，運轉(zhuǎn)按鈕36和繼電器3組成。當按下指令按鈕1時，繼電器3吸合，其觸點4鎖住控制電源。此時，電動機還未轉(zhuǎn)動，磁鐵5是靜止的，感應(yīng)線圈6無信息輸出，信息接收三極管10因無信息輸入而截止，三極管14和15受電容12端電壓不能突變的影響而未導(dǎo)通，三極管25的基極電位被延時執(zhí)行繼電器35的延時常閉觸點24鉗置為零而不能導(dǎo)通，這時三極管20經(jīng)過負載電阻16，均壓電阻17和保護電阻19而導(dǎo)通，因而發(fā)光二極管燈21經(jīng)電阻22降壓后點亮，作起動指示，起動執(zhí)行繼電器23吸合，其觸點44接通控制線45給交流接觸器1C供電(如圖2所示)，交流接觸器1C的常開觸點閉合后，電動機開始降壓起動，這時磁鐵5隨機轉(zhuǎn)動而切刈感應(yīng)線圈6，感應(yīng)線圈6即產(chǎn)生脈沖信息“1”，信息接收三極管10獲得信息“1”導(dǎo)通，給電容12清零，只要信息“1”的間隔時間不超過規(guī)定的允許過載時間，三極管14和15是截止的，那么三極管15輸出端便保持穩(wěn)定的高電位輸出，自動維持發(fā)光二極管燈21和起動執(zhí)行繼電器23繼續(xù)工作。由于起動執(zhí)行繼電器23吸合后，其觸點29接通延時電路的控制電源，經(jīng)電位器30，電阻31向電容32充電，當電容32上的電壓充到單結(jié)晶體管33的峰值電壓時，單結(jié)晶體管33導(dǎo)通而輸出脈沖，延時執(zhí)行繼電器35吸合，其觸點37閉合自鎖，觸點34閉合給電容32放電。這時，延時執(zhí)行繼電器35的延時常開觸點18閉合，把原來作保護用的電阻19接入公共點，使其變?yōu)榉謮弘娮?，并將三極管20的基極電位鉗置為零而使其截止，迫使發(fā)光二極管燈21熄滅，起動執(zhí)行繼電器23釋放，斷開其觸點44，停止向交流接觸器1C供電，切斷自耦減壓器線圈電源，與此同時，延時執(zhí)行繼電器35的延時常閉觸點24打開，將原來的分壓電阻17改變?yōu)楸Ｗo電阻，經(jīng)過負載電阻16導(dǎo)通三極管25，此時運轉(zhuǎn)指示發(fā)光二極管燈26經(jīng)電阻27降壓后點亮，運轉(zhuǎn)執(zhí)行繼電器28吸合，其觸點46接通控制線47，給交流接觸器2C供電(如圖2所示)，交流接觸器2C閉合后，電動機進入全壓起動，至起動過程結(jié)束，電動機轉(zhuǎn)入正常運轉(zhuǎn)。停機時按下按鈕2即可。
圖1中運轉(zhuǎn)按鈕36是附設(shè)的手動操作機構(gòu)，如不用自動控制或延時電路出現(xiàn)故障時，可使用此按鈕代替，但它受起動執(zhí)行繼電器23的常開觸點29的限制，因此必須是起動執(zhí)行繼電器23吸合后，運轉(zhuǎn)按鈕36才能起作用，這樣就可避免直接全壓起動的危險。另外，延時常開觸點18，延時常閉觸點24的作用是只允許三極管20和三極管25其中一個導(dǎo)通，并決定導(dǎo)通先后次序，這二組觸點也同時決定電阻17和電阻19的性質(zhì)，因為電阻17和電阻19是互為分壓電阻，在這個電路中起保護與分壓雙重用途。圖2中1C和2C常閉觸點為互鎖觸點。
電動機在起動過程中，如遇單相起動、堵轉(zhuǎn)、電動機無載空轉(zhuǎn)(指傳感器裝設(shè)在機器末端時)等故障，磁鐵5靜止不動，感應(yīng)線圈6輸出的即為故障信息“0”，使信息接收三極管10截止，當超過規(guī)定的允許過載時間，R.C電路中超時信息檢測電容12端電壓上升到觸發(fā)導(dǎo)通三極管14和15時，三極管20截止，起動指示的發(fā)光二極管燈21熄滅，起動執(zhí)行繼電器23釋放，終止電動機起動。由于事故信號接收三極管38受三極管15的控制，因而在發(fā)生事故后也同時截止，使事故電源開關(guān)三極管39導(dǎo)通，事故報警電源便從三極管39的集電極輸出，經(jīng)穩(wěn)壓管40，三極管41穩(wěn)壓后供壓電蜂鳴器發(fā)出斷續(xù)音響報警。壓電蜂鳴器由三極管42，振蕩電路，壓電發(fā)聲元件43等組成。
電動機在起動過程中，如遇控制線路等故障，引起長期低壓、低速運轉(zhuǎn)，不能進入正常運行，這時電動機如在大于額定電源，小于起動電流情況下工作，當溫度超出預(yù)定的控溫點時，熱敏電阻7的阻值迅速增大，將感應(yīng)線圈6的信息“1”阻塞為“0”，迫使信息接收三極管10截止，終止起動，并發(fā)出斷續(xù)音響報警，其他過程與上述相同。
電動機在運轉(zhuǎn)過程中，如遇無載空轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)子突然堵轉(zhuǎn)等原因引起磁鐵5靜止不動(指傳感器裝設(shè)在機器末端)，輸出信息必定是“0”;過載、通風(fēng)不良等原因引起超溫運轉(zhuǎn)，會使熱敏電阻7達到控溫點，阻值迅速增大，將信息阻塞為“0”;嚴重超載、皮帶打滑等原因造成轉(zhuǎn)速明顯下降，乃使信息近似為“0”。因此，不論事故產(chǎn)生原因多么復(fù)雜，而故障信息只有一種，發(fā)生上述任何一種故障，信息接收三極管10都會因失去信息而截止，一旦超出允許過載時間，則驅(qū)使運轉(zhuǎn)執(zhí)行繼電器28釋放，自動停機，使電動機或機器脫離危險。對于運轉(zhuǎn)中短時堵轉(zhuǎn)而出現(xiàn)信息為“0”，但未超過允許過載時間又恢復(fù)正常的瞬間故障，不會引起頻繁停機。鑒于過載、堵轉(zhuǎn)電流不會危及電動機安全，故熔斷絲的額定電流可選用大于電動機的起動電流。
轉(zhuǎn)速指示是由二極管8、轉(zhuǎn)速指示表9組成。為了利用信息的無用部份，其接法是將二極管8的極性接成與三極管10的導(dǎo)通電壓極性相反，和轉(zhuǎn)速指示表9串聯(lián)后再并入感應(yīng)線圈6。因為轉(zhuǎn)速指示表9的指示值取決于感應(yīng)線圈6輸出信息的強弱，信息的強弱又取決于磁鐵5跟隨電動機的運轉(zhuǎn)速度，所以直接使用轉(zhuǎn)速指示表9的刻度來表達電動機或機器的轉(zhuǎn)速是可以的。轉(zhuǎn)速指示表9的刻度范圍可調(diào)節(jié)磁鐵5和感應(yīng)線圈6之間的距離。
現(xiàn)有的控制、保護均以交流接觸器為中心的強制指令與附加保護裝置來實現(xiàn)。傳統(tǒng)控制方法是單純地去實現(xiàn)交流接觸器的接通或斷開，對于接通電源后，電動機或機器是否符合起動和運轉(zhuǎn)條件就無法判斷了，當出現(xiàn)不符合起動和運轉(zhuǎn)條件時亦無法做出相應(yīng)處理措施，只得依靠保護裝置來斷開控制電源，才能達到電動機保護目的，但現(xiàn)有的保護裝置僅對電動機保護有效，致于對機器保護與監(jiān)視兼容的保護器還屬稀少。目前對電動機的保護技術(shù)中采用電流、溫度、相位、轉(zhuǎn)矩等參數(shù)的檢測方法，均有分不清正常起動電流和堵轉(zhuǎn)電流的缺點，同時也存在著保護裝置因電動機大小不一，增加大量而又繁雜的調(diào)試工作，許多場合也有出現(xiàn)因調(diào)試失誤而起不到保護作用的毛病。
本發(fā)明的控制、保護因為選用的是信息反饋方法，因此與電流等其他參數(shù)無直接關(guān)系，所以在電動機正常起動時，雖然起動電流很大，但反饋回來的是正常工作信息“1”，不會影響起動，在起動時或運轉(zhuǎn)中發(fā)生堵轉(zhuǎn)事故，雖則堵轉(zhuǎn)電流與起動電流相似，可是反饋回來的卻是事故信息“0”，將自動終止起動或停機。由此可見，電動機的保護特性與電動機的起動時間長短無關(guān)，這樣就無需考慮過電流保護的動作時限，也就不存在堵轉(zhuǎn)時溫升劇增而導(dǎo)致爆炸性混合物引燃問題，而且被保護對象沒有大小之分，一律適用，刪除了繁瑣的調(diào)試工作，避免了許多不可靠因素，并且擴大了對機器的保護與監(jiān)視。綜上闡述可知，電動機使用信息反饋控制技術(shù)后，具備了對現(xiàn)場工作狀態(tài)的識別能力和事故處理功能，其優(yōu)點是集電動機控制、電動機保護、機器保護與監(jiān)視、速度指示、運轉(zhuǎn)指示、事故報警多種用途于一體，還有元件小、體積小、外部連線少、給遠距離控制提供了方便等好處。
由于電動機的起動控制線路，僅用一根控制電源線與交流接觸器線圈連接，交流接觸器成了中間元件，所以在實施時可以做成不帶交流接觸器的多功能自耦減壓起動控制器，以便作遠程操作;也可以做成與交流接觸器組合成一體的多功能自耦減壓起動控制器，作就地操作。
權(quán)利要求
1.一個由傳感器、甄別電路、起動執(zhí)行電路、運轉(zhuǎn)執(zhí)行電路、延時電路、報警電路、運轉(zhuǎn)指示、速度指示組成的多功能自耦減壓起動控制器，它的特征是感應(yīng)線圈6和熱敏電阻7串聯(lián)，二極管8和速度指示表9串聯(lián)，然后一起連接在信息接收三極管10的輸入端，三極管15輸出端同時占有起動執(zhí)行電路中的三極管20，運轉(zhuǎn)執(zhí)行電路中的三極管25和事故信號接收三極管38，起動執(zhí)行電路中的繼電器23，它的常開觸點29接延時電路控制電源，事故信號接收三極管38的輸出端接事故電源開關(guān)三極管39輸入端，三極管39集電極負載接壓電蜂鳴器。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1規(guī)定的控制器，其特征是傳感器的磁鐵5裝在電動機后軸上，感應(yīng)線圈6固定在對應(yīng)磁鐵5的位置上，也可以裝在機器末端。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2規(guī)定的控制器，其特征是信息甄別時間以0.5-4秒為最佳。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1規(guī)定的控制器，其特征是二極管8的負極接三極管10的基極，二極管8的正極接轉(zhuǎn)速指示表9，轉(zhuǎn)速指示表9的另一端接公共點，使用堵管時，接法相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1規(guī)定的控制器，其特征是起動執(zhí)行電路中，三極管20的基極接電阻19，電阻19的另一端接三極管15的輸出端。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5規(guī)定的控制器，其特征是三極管20的基極，接延時繼電器35的延時常開觸點18，延時常開觸點18的另一端接公共點。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1或6規(guī)定的控制器，其特征是起動執(zhí)行繼電器23的常開觸點44接控制電源，常開觸點44的另一端接交流接觸器1C線圈控制線45。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1規(guī)定的控制器，其特征是運轉(zhuǎn)執(zhí)行電路中，三極管25的基極接電阻17，電阻17的另一端接三極管15的輸出端。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8規(guī)定的控制器，其特征是三極管25的基極，接延時繼電器35的延時常閉觸點24，延時常閉觸點24的另一端接公共點。
10.根據(jù)權(quán)利要求
1或9規(guī)定的控制器，其特征是運轉(zhuǎn)執(zhí)行繼電器28的常開觸點46接控制電源，常開觸點46的另一端接交流接觸器2C線圈控制線47。
11.根據(jù)權(quán)利要求
1規(guī)定的控制器，其特征是事故信號接收三極管38的輸入端接三極管15的輸出端。
12.根據(jù)權(quán)利要求
11規(guī)定的控制器，其特征是事故信號接收三極管38的輸出端接事故電源開關(guān)三極管39的輸入端。
13.根據(jù)權(quán)利要求
12規(guī)定的控制器，其特征是事故電源開關(guān)三極管39的集電極負載接壓電蜂鳴器。
專利摘要
本發(fā)明是一種用信息反饋方法控制，具有信息判 斷能力和處理功能的電動機自偶減壓起動控制器。 它是根據(jù)傳感器反饋回來的工作信息“1”或事故信 息“0”，經(jīng)甄別電路甄別，由執(zhí)行電路實現(xiàn)供電或斷 電，達到自動管理目的。采用這種控制方法，只跟信 息有關(guān)，與電流等參數(shù)無直接聯(lián)系，這樣就可以分清 起動電流和堵轉(zhuǎn)電流界限，因而避免了因堵轉(zhuǎn)電流 引起溫度劇增而造成的危險。本發(fā)明適合于爆炸危 險場所使用的增安型電動機控制和保護，也適合于 一般場所使用的電動機控制和保護。
文檔編號H02P1/34GK86104950SQ86104950
公開日1987年3月25日 申請日期1986年8月3日
發(fā)明者廖德 申請人:廖德導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan