專利名稱：交流電機節(jié)電保護綜合控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，是一種交流電機控制器。
目前，交流電機控制器一般為自耦變壓器降壓啟動器，采用觸點式控制器接觸控制，體積大、成本高、觸點易燒損，生產(chǎn)中缺相時易燒毀電機。
本實用新型的目的是要提供一種能保證電機安全運行、節(jié)約電力，對電機能起到保護作用的交流電機節(jié)電保護綜合控制器。
本實用新型由電子開關(guān)電路，觸發(fā)控制電路，給定電壓電路，啟動控制電路，信息綜合處理電路，過載檢測電路，電流跟蹤電路，電流缺相檢測電路和直流電源電路構(gòu)成。電子開關(guān)電路連接觸發(fā)控制電路，觸發(fā)控制電路通過給定電壓電路，電流跟蹤電路連接信息綜合處理電路，電子開關(guān)電路通過過載檢測電路連接信息綜合處理電路，信息綜合處理電路連接啟動控制電路和電流缺相檢測電路，直流電源電路向其它各電路提供工作電源。電子開關(guān)電路和觸發(fā)控制電路的接收部分為三組，每組電子開關(guān)電路接三相電機的一相。其中電子開關(guān)電路主要由雙向主開關(guān)控制器TKAL和雙向開關(guān)TIC構(gòu)成，TIC的M2極接TKAL的G極，TKAL的M1、M2極接電機的一相，TKAL的M2極通過電阻Ra6接過載檢測電路。觸發(fā)控制電路主要由光耦GDa、GDb、GDc，二極管Da1-4和雙向觸發(fā)器DAC構(gòu)成，GDa、GDb、GDc串接，光耦的三極管接收部分跨接在Dc1-4上，DAC的輸入端接Da1-4，輸出端接TIC的G極。給定電壓電壓主要由比較器A1、電阻W1、R6、二極管D10構(gòu)成，W1、R6、D10串接后接A4的輸入端8,A1的輸出端14接GDa。信息綜合處理電路主要由B1、B2組成的方波振蕩器和B3、B4組成的雙穩(wěn)觸發(fā)器及A2-A4比較器構(gòu)成，其中B4的輸出端10接B2的輸入端1,B2的輸出端3通過電容C13接A1的輸入9。電流跟蹤電路由電阻W2、R4、D9構(gòu)成，W2、R4、D9串接，W2連電流信號檢出電路。D9連接A4的輸入端8。過載檢測電路主要由比較器A2和A3構(gòu)成，A2的輸入端4通過二極管D3連接電子開關(guān)電路的Ra6及另二組電子開關(guān)電路的Rb6,Rc6,A3的輸入端6通過R15、W3連接電流信號檢出Ra6,A2的輸出端2和A3的輸出端1共同連接B3的輸入端13。啟動控制電路主要由比較器A4，三極管BG1，二極管D24構(gòu)成，BG1的集電極接D24負極，D24正極接電流跟蹤電路中D9的負極，BG1的基極通過W4、C6及R16起動時的微分電路和W4及C6形成的微分電路接A4的輸入端11,A4輸出端13接A3輸入端6。電流缺相檢測電路為三組，分別連電機的三相電流檢測電路。每組主要由三極管BG2，電阻R18、R21，二極管D12，電容C8構(gòu)成，BG2的基極分別連R18、R21,R21連接C8,BG2的集電極接A3的輸入端7和A4的輸入端10。集成塊A包括A1、A2、A3、A4，可以是LM339或334，集成塊B包括B1、B2、B3、B4，可以是CD4093。
本實用新型具有顯著的節(jié)電功能，斷相和電機過載保護功能，具有可靠的降壓起動功能，并且可提高功率因數(shù)。電機空載節(jié)電率達70％，在17KW的帶鋸機上運行測試，平均節(jié)電率為10％，當電機負荷小于額定值時，始終可使其功率因數(shù)≥0.89，明顯減少線路損失，無觸點、無噪聲、維護量小，可節(jié)約大量的稀有金屬。
以下結(jié)合附圖對本實用新型具體說明

圖1為本實用新型框圖；圖2為本實用新型電路原理圖。
本實用新型由電子開關(guān)電路1、觸發(fā)控制電路2、給定電壓電路3、啟動控制電路4、信息綜合處理電路5、過載檢測電路6、電流跟蹤電路7、電流缺相檢測電路8和直流電源電路9構(gòu)成。參考圖2述敘具體工作過程，在電子開關(guān)電路1和觸發(fā)控制電路2中，TKAL為雙向主開關(guān)控制元件，其導(dǎo)通與否取決于TIC雙向開關(guān)元件的導(dǎo)通與否。Da1-Da4及GD和DAC共同構(gòu)成3TIC元件的可移相的雙向觸發(fā)環(huán)節(jié)。當光耦GDa接受到由脈寬調(diào)制單元輸出的調(diào)寬光控脈沖時，便可使光耦的三極管部分的等效電阻按脈沖寬度的變化規(guī)律成正比變化；則Da1-4保證了光耦的直流工作條件，Da5-6保證了延時回路在正弦半波內(nèi)電壓幅值不超過規(guī)定電壓。GDa等效電阻的變化，即改變了Ca2的充電時間常數(shù)，當Ca2充電幅值值達到了DAC的轉(zhuǎn)折電壓時，則DAC由截止變?yōu)閷?dǎo)通，Ca2經(jīng)DAC、Ra5TIC的G極M2及Ra4放電，則TIC導(dǎo)通，則Va經(jīng)Ra3TIC,Ra4至L1及電機繞組構(gòu)成回路，此電流在Ra4上的電壓降同時加在TKAL的G及與M2端，即TIC的導(dǎo)通，立即給TKAL一個觸點脈沖(TIC實際上是脈沖放大環(huán)節(jié))TKAL立即導(dǎo)通，相當開關(guān)由斷變?yōu)楹希闺姍C繞組流過工作電流電機開始起動運行，TKAL導(dǎo)通時L1及L兩點的電壓值實際上等于TKAL飽和導(dǎo)通時的管壓降，一般是2伏左右，一旦TKAL導(dǎo)通，則脈沖形成移相環(huán)節(jié)就因失壓再不能發(fā)出脈沖，因此在交流正弦半波中，只發(fā)出一脈沖，而工作電壓又處于同相位，因此脈沖與TKAL保持同步。因TIC及TKAL是雙向開關(guān)元件，正弦波的負半周工作過程與正半波相同。Ra1保證了Da5-6的安全工作點，Ra2及Ca1，為TKAL的保護環(huán)節(jié)，Ra6與Rb6、Rc6共同構(gòu)成電源電壓缺相及TKAL斷相的保護環(huán)節(jié)，當電源電壓正常及TKALabc導(dǎo)通平衡時，由V0點的合成電壓信號為零，而電源缺相及TKAL導(dǎo)通不平衡時，則V)點的合成電壓將大于零，由上述可見，電機實際上承受的端電壓與脈寬環(huán)節(jié)發(fā)出的脈沖寬度成比例變化，而與脈沖的幅值及頻率無關(guān)(此兩參數(shù)是不變的)，沒有了調(diào)寬脈沖光耦內(nèi)阻相當于無限大，則Ca2就不能充電，也就是不能形成觸發(fā)脈沖。因而TKAL不能導(dǎo)通，電機繞組等于斷開，因此，電機停轉(zhuǎn)。信息綜合處理電路5中，B1與B2及R9與C14構(gòu)成方波振蕩器，產(chǎn)生一系列的頻率和幅值相等的方波，經(jīng)C13耦合到A的19端，放大器A1在此處于比較器的工作狀態(tài)。B2的3端輸出的定頻等幅方波經(jīng)C13耦合至A1的9端后，經(jīng)D25限幅形成0至7.5V的鋸齒波信號，與A1的8腳電位比較，其輸出端“14”輸出負極性方波，并且當其另一輸入端腳的電位變化時，其輸出端“14”所輸出的方波脈沖的寬度隨之改變，從而完成輸出一系列定頻等幅，而寬度可控變化的矩形方波的功能，滿足了主回路單元正常工作的需要。8腳電位的控制由電壓源根據(jù)起動條件給定的固定電壓經(jīng)R6、D10作用于輸入端8腳，使電機開始起動，電機起動同時由電流互感器產(chǎn)生的二次電壓由W2分壓經(jīng)R4、D9加到輸入端8腳，而且電機運轉(zhuǎn)中負荷越高，電流信號電位也越高，輸出端14腳所輸出的方波寬度也越高，即主回路TKAL導(dǎo)通角前移。電機端電壓也越接近供電電壓；負荷輕，電機電流小，電機端電壓也變小，即電機端電壓與負荷率成正比例變化。達到節(jié)電運行的目的。
其它的保護單元都通過比較器A2與A3作用于由B3、B4的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，當A2(A3)，輸出端“1”(“2”)為低電平時，觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)使B4的輸出端“10”由高電平(電路啟動時已預(yù)置環(huán)節(jié)所設(shè)定)變?yōu)榈碗娖?，使振蕩?B1-B2)停振，同時比較器A1輸入端8腳電位變?yōu)榈仉娢?，光控脈沖截止，主回路截止，從而實現(xiàn)保護電機的目的。A2與A3、A4輸入端“5”“7”及“10”設(shè)定為7.5V的電平。A2監(jiān)視電源缺相或TKAL的導(dǎo)通情況，當電源缺相和TKAL導(dǎo)通不正常時，經(jīng)Ra6、Rb6、Rc6所合成的V0電壓大于7.5V時經(jīng)D3、R14、C2組成的控制信號給A2輸入端“4”，使“4”端電位高于“5”端電位，則A2輸出端“2”由高電平變?yōu)榈碗娖?，觸發(fā)B3、B4構(gòu)成的雙穩(wěn)電路達到電源缺相不能啟動(運行中停止電機運轉(zhuǎn))或則TKAL損壞而切斷電源，保護電機。(指TKAL斷與單向?qū)?。A3比較器監(jiān)視過電流保護，原理與A2同只是輸入的是電流信號，R15與C4構(gòu)成過流保護延時，A4比較器用作起動過程封鎖A3過流保護信號，電機完成啟動后，進入正常運行時，則A4解除對A3的封鎖，則A3正常監(jiān)視電機過載狀況。A4對A3的封鎖時間即電機的啟動時間由W4、C6及R16的時間常數(shù)確定。降壓起動器是由BG1、D24與W4、C6及R16組成。當電源開關(guān)K閉合V+則電源通過W4及R16對電容C6充電，A4的輸入端“11”由低電位逐漸變?yōu)楦唠娢唬刂艫4的翻轉(zhuǎn)，一方充電電流在R16上的電位降使BG1導(dǎo)通，由D24定值控制電流跟蹤信號，實現(xiàn)降壓起動功能，當R16上的電位低于0.6時，BG1由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，解除對電流信號的定值監(jiān)控，開始正常電機運行的電流跟蹤控制。電流斷相監(jiān)控由BG2(BG3、BG4)組成的門電路控制。BG2-4其極電位由R18-20及R21-23與D12-14、C8-10共同決定，當電機電流正常時，基極電位為負，三極管BG2-4為反偏置，因此截止，集電極電位保持7.5V的高電平，當電機某相電流消失或過小時，三極管基極電位由負變?yōu)檎?.7V，則BG2(BG3、BG4)導(dǎo)通，則集電極C電位變?yōu)榈碗娢?，使比較器A3發(fā)生翻轉(zhuǎn)，達到保護電機斷相的保護目的。R17及C5組成延時環(huán)節(jié)，防止K閉合瞬間誤保護動作。
權(quán)利要求1.一種交流電機節(jié)電保護綜合控制器，是由電子開關(guān)電路，觸發(fā)控制電路，給定電壓電路，啟動控制電路，信息綜合處理電路，過載檢測電路，電流跟蹤電路，電流缺相檢測電路和直流電源電路組成，其特征在于電子開關(guān)電路連接觸發(fā)控制電路，觸發(fā)控制電路通過給定電壓電路，電流跟蹤電路連接信息綜合處理電路，電子開關(guān)電路通過過載檢測電路連接信息綜合處理電路，信息綜合處理電路連接啟動控制電路和電流缺相檢測電路，直流電源電路向其它各電路提供工作電源，電子開關(guān)電路和觸發(fā)控制電路的接收部分為三組，每組電子開關(guān)電路接三相電機的一相。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制器，其特征在于電子開關(guān)電路主要由雙向主開關(guān)控制器TKAL和雙向開關(guān)TIC構(gòu)成，TIC的M2極接TKAL的G極，TKAL的M1、M2極接電機的一相，TKAL的M2極通過電阻Ra6接過載檢測電路，觸發(fā)控制電路主要由光耦GDa、GDb、GDc，二極管Da1-4和雙向觸發(fā)器DAC構(gòu)成，GDa、GDb、GDc串接，光耦的三極管接收部分跨接在Dc1-4上，DAC的輸入端接Da1-4，輸出端接TIC的G極，給定電壓電壓主要由比較器A1、電阻W1、R6、二極管D10構(gòu)成，W1、R6、D10串接后接A4的輸入端8,A1的輸出端14接GDa，信息綜合處理電路主要由B1、B2組成的方波振蕩器和B3、B4組成的雙穩(wěn)觸發(fā)器及A2-A4比較器構(gòu)成，其中B4的輸出端10接B2的輸入端1,B2的輸出端3通過電容C13接A1的輸入9，電流跟蹤電路由電阻W2、R4、D9構(gòu)成，W2、R4、D9串接，W2連電流信號檢出電路，D9連接A4的輸入端8，過載檢測電路主要由比較器A2和A3構(gòu)成，A2的輸入端4通過二極管D3連接電子開關(guān)電路的Ra6及另二組電子開關(guān)電路的Rb6,Rc6,A3的輸入端6通過R15、W3連接電流信號檢出Ra6,A2的輸出端2和A3的輸出端1共同連接B3的輸入端13，啟動控制電路主要由比較器A4，三極管BG1，二極管D24構(gòu)成，BG1的集電極接D24負極，D24正極接電流跟蹤電路中D9的負極，BG1的基極通過W4、C6及R16起動時的微分電路和W4及C6形成的微分電路接A4的輸入端11,A4輸出端13接A3輸入端6，電流缺相檢測電路為三組，分別連電機的三相電流檢測電路，每組主要由三極管BG2，電阻R18、R21，二極管D12，電容C8構(gòu)成，BG2的基極分別連R18、R21,R21連接C8,BG2的集電極接A3的輸入端7和A4的輸入端10，集成塊A包括A1、A2、A3、A4，集成塊B包括B1、B2、B3、B4。
專利摘要一種交流電機節(jié)電保護綜合控制器,主要由電子開關(guān)電路,觸發(fā)控制電路,給定電壓電路,啟動控制電路,信息綜合處理電路,過載檢測電路,電流跟蹤電路,電流缺相檢測電路和直流電源電路構(gòu)成。本實用新型具有顯著的節(jié)電功能,斷相和電機過載保護功能,具有可靠的降壓起動功能,并且可提高功率因數(shù)。明顯減少線路損失,無觸點、無噪聲、維護量小,可節(jié)約大量的稀有金屬。
文檔編號H02H7/09GK2331129SQ98237868
公開日1999年7月28日 申請日期1998年6月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年6月5日
發(fā)明者楊成新 申請人:楊成新