電動機周波控制器的製作方法

2023-06-11 20:11:26

專利名稱：電動機周波控制器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於電學領域，特別涉及一種電動機周波控制器，可廣泛適用於服裝、 製鞋、五金衝床等電動機上，替代相控調壓控制。
技術背景節能減排是有效控制大氣汙染、或地球變暖的兩個面。設備的節能直接體現在有 功功率和待機功耗上，為此，各國均提出或實施了越來越嚴格的節能要求。我國已成為世 界最大的製造國，電動機的使用十分普及，而且數量巨大，尤其是製衣、製鞋、石材加工等行 業。如何提高電路和電網的功率因素，對節省電能，十分必要，也符合當今的節能政策。針 對製衣和製鞋領域，其主要的電動縫紉機設備，幾乎是在負荷變化環境下作業，如何解決空 載或者輕負載時電動機的節能，即成為本實用新型研究對象。
發明內容本實用新型的目的是設計一種採用雙向晶閘管及其組成的過零觸發方式的電動 機周波控制器，可依據電動機負荷變化導通不同比率周波。本實用新型技術方案是這樣實現的一種電動機周波控制器，包括主迴路和控制 迴路，其特徵是主迴路依次為工業電網或市電經可控電路後接電動機，控制迴路由工業電 網或市電經同步電源電路後分兩路，一路接全周波電路、另一路接可控周波電路串接後，全 周波電路和可控周波電路經換向開關接至可控矽的觸發端。由換向開關切換滿負載或輕負 載工況，滿負載時，電動機工作在全周波的最佳狀態；而當輕負載時，切換由可控周波電路 控制，使電動機工作在間斷式環境，依轉動慣量維持運轉，以此達到節能之目的。本實用新型具有構思獨特、控制方案合理、電路簡單的特點，簡化和完善了電動機 的電控裝備，控制精度高，功能集成度高，最主要的是能大幅降低功率損耗，提高了電路的 功率因素，而且採用可控矽過零觸發方式，不產生高次諧波而汙染工業電網，完全克服了相 控調壓控制電動機技術上所產生汙染電網的缺陷，同時始終確保可控矽主迴路，因不存在 電應力衝擊，而提高穩定性及可靠性。適用於三相，單相電動機的控制，尤其適合服裝、鞋 帽、五金衝床等行業電動機的改造。

下面結合具體圖例對本實用新型做進一步說明圖1電動機周波控制器原理框圖圖2電動機周波控制器電路原理圖
具體實施方式
參照圖1和圖2，電動機周波控制器，包括主迴路和控制迴路，其特徵是主迴路依 次為工業電網或市電經可控電路後接電動機，控制迴路由工業電網或市電經同步電源電路後分兩路，一路接全周波電路、另一路接可控周波電路串接後，全周波電路和可控周波電路 經換向開關接至可控矽的觸發端。電動機周波控制器各功能模塊組成及工作原理如下1、工業電網或者市電，本實例電路原理圖採用三相工業用電，三相輸入端φ A、 Φ B,Φ C，經三相開關K接入。2、可控矽電路其由BCR1、BCR2、BCR3，光耦晶閘管IC1/2、IC2/2、IC3/2的光敏晶 閘管部分，電阻R1、R2、R3、R4、R5、R6以及R13、R14、R15，電容C8、C9、C10組成。以接<ρ Λ相 為例，該電路連接是可控矽BCR3陽極Tl接工頻電源Α,陰極T2接電動機M，觸發極G與 光敏晶閘管IC3/2的4腳連接，6腳經電阻Rl連接Tl，電阻Rl限制經過光敏晶閘管電流， 並與電阻R2構成合適分壓，確保輸入雙向可控矽BCR3的觸發極G合適的觸發功率；電阻 R13、電容C8串聯後並接在T1、T2兩端。電阻R13、電容C8構成微分電路，當電網出現浪湧 電壓時，該阻容微分迴路，能有效使浪湧電壓迅速跨過雙向可控矽BCR3，從而保護了這個開 關器件。3、同步電源由小功率降壓變壓器11、12、13橋式整流器21^1、21^2、21^3。經小型 變壓器對上述電源降壓取樣，得到與電網頻率同步的安全。三個小功率降壓變壓器，Tl、Τ2、T3(5W、380VAC、5VAC，其中T3次級分別是5VAC、 12V的交流)的初級，ma、N2a、N3a接成三角形連接，分別與三相工頻電源Φ .AB^p C連 接，即Tl初級同名端X接入φ 、Τ2初級同名端Y接入<p B ； Τ3初級同名端Z接入《ρ C ； Tl、 Τ2、Τ3初級按ma、N2a、N3Adg三角形接法。當三相開關K合閘，變壓器T1、T2、T3的次級Ν16輸出交流5V，N2b輸出交流5V， N3b輸出交流5V，N3c輸出交流12V，此時，分別經橋式整流器ZL1、ZL2、ZL3輸出，X點正半 波100HZ, Y點正半波100HZ, Z點正半波IOOHZ04、全周波接入電路由光耦晶閘管IC1/2、IC2/2、CI3/2的發光二極體部份、外圍 電阻R7、R8、R9，以及光耦合器IC5的光敏三極體部分組成。電限R7作為光耦晶閘管IC1/2的發光二極體限流電限，電限R8作為光耦晶閘管 IC2/2發光二極體限流電限，電限R9作為光耦晶閘管IC3/2的發光二極體限流電限，由電 阻R7、R8、R9匯接至D點，橋式整流器ZL1、ZL2、ZL3的負極彼此連接成Y形電路並匯集到 F佔當光耦合器IC5的發光二極體部分發光，則內部光敏三極體導通，即D點、E點可 視連接，光敏三極體壓降為0. 65V，如此一來，光耦晶閘管IC1/2、IC2/2、IC3/2的發光二極 管部分，各自依照100HZ的相序發光，由此使得ICl/2、IC2/2、IC3/2的光敏晶閘管部份處於 導通狀態，對應的BCR1、BCR2、BCR3雙向可控矽被觸發而全部導通。4、可控周波電路也即周波比例率控制迴路，由變壓器T3的次級N3C橋式整流器 ZL4，三端穩壓器IC4，集成電路IC6、光耦合器IC5的發光二極體部分，電解電容C2、鉭電容 C5、C6，電容Cl、C3、C4、C7，電阻R9、RIO、Rll、R12、R16、發光二極體LED組成。如果是單相 電動機，使用市電220V，50Hz時，在圖2中任選用一條相線作火線並與市電零線提供工作電 源，例如選用(P C搭配零線為220VAV交流電源，變壓器是T3，可控矽BCR1，光耦晶閘管ICl 仍需配置周波比例率控制方式電路，IC4、IC5、IC6及其外圍電路，這時組成簡潔可靠電控系 統。5、換向開關換向開關QN，為動板K1、動板K2是聯動按鍵，當按鍵被下壓，QN開關接點1、2由常閉轉為斷開，接點3、4由常開轉為閉合，動板K1、動板K2是銅板，它是導電體。例如，製衣馬達，操作者把換向開關QN踩下，則接點3、4經動板Κ2閉合，即短路D、E點，光耦晶閘管ICl/2、IC2/2、IC3/2的發光二極體部分保持100HZ相序發光，雙向可控制 的觸發極上的ICl/2、IC2/2、IC3/2的光敏晶閘管也同步按100HZ相序導通，並觸發對應雙 向可控矽肌1 1、80 2、80 3、電動機11運行在周波比率1(= 1的滿負荷最佳狀態。光耦晶閘 管IC1、IC2、IC3型號分別為M0C3040，雙向可控矽為滿足電流5A 15A的相應型號。可控周波工作原理由變壓器T3的次級N3C輸出交流12V電壓，經橋式整流器ZL4整流輸出約為16 伏脈動電壓，經電容Cl消除高頻成份，由電容C2濾波，輸入三端穩壓器IC4的1腳；3腳輸 出穩壓8V直流電壓並作為集成電路IC6的工作電源，2腳接負極，電容C3、C4是高頻旁路 作用，使三端穩壓器IC4工作變穩定，電容C5作為直流8V輸出濾波。穩壓器IC4型號為 LM7808。由集成塊IC6與外圍電阻R9、RIO、Rl 1、電位器VR、電容C6、C7 二極體Dl、D2組成
大範圍可變佔空比方波產生器。本實用新型把這一部分的頻率設計為1HZ，即周期為1秒，集成塊IC6型號為 NE555，電阻R9、R10,電位器VR，電容C6組成無穩態多諧振蕩器，二極體Dl、D2分別為充電 和放電迴路的導引管，下面說明佔空比變化為充電時間，為放電時間。周期T = t充+t放，D為佔空比。t 充=0. 693 (R9+Rve 左)C6t 放=0. 693(R10+RVK 右)C6T = O. 693 (R9+R10+RVE) C6Dmin = t 充 /T 0. 01 %Dmax = t放/T 99. 99%可見，電位器VR不管如何調節，周期不變。集成塊IC6的3腳輸出是佔空比由人工確定的值，即3腳輸出高電頻在每秒鐘的 周期可予先根據電動機所帶動機器的工況來選擇。比例，製衣機馬達，可選D = 0. 4 0. 8。當集成塊IC6的3腳呈高電頻時，經電阻R12限流，動板Kl接通接點1_2，光耦合 器IC5(IC5型號為PIC817)的發光二極體得電發光，IC5的光敏三極體導通，則D點IC5的 3腳集電極，4腳發射極輸出至E點。此時，光耦晶閘管受控於集成塊IC6的3腳輸出狀態，即雙向可控矽的導通周波比 率同步受控。當集成塊IC6的3腳呈低電平時，IC5的發光二極體沒電熄滅，IC5光敏三極體截 止，D、E斷開，光耦合晶閘管截止，可控矽斷開，電動機沒電，靠轉動慣量維持運轉。控制效果在正常供電情況下，電動機運行在負荷變化中，平時換向開關QN用作 腳踏開關，比如，衝床、製鞋馬達、制及馬達，當開關QN沒被踩下，電動機按50周波運行，電 動機運行在額定負荷狀態。當現場加工件換工位時，開關QN被踩下，則電動機運行下合理選擇「周波比率」的 節能狀態。電機通斷電受控，也就是在每一秒內採樣100HZ半波信號，但選擇周波比率一旦 確定後，在每一秒內依K = η/Ν規律，重複通斷電，從而實現更合理，高效節能效果。
權利要求一種電動機周波控制器，包括主迴路和控制迴路，其特徵是主迴路依次為工業電網或市電經可控電路後接電動機，控制迴路由工業電網或市電經同步電源電路後分兩路，一路接全周波電路、另一路接可控周波電路串接後，全周波電路和可控周波電路經換向開關接至可控矽的觸發端。
專利摘要本實用新型涉及一種電動機周波控制器，包括主迴路和控制迴路，其特徵是主迴路依次為工業電網或市電經可控電路後接電動機，控制迴路由工業電網或市電經同步電源電路後分兩路，一路接全周波電路、另一路接可控周波電路串接後，全周波電路和可控周波電路經換向開關接至可控矽的觸發端。由換向開關切換滿負載或輕負載工況，當輕負載時，切換由可控周波電路控制，使電動機工作在間斷式環境，依轉動慣量維持運轉，以此達到節能之目的，而且採用可控矽過零觸發方式，不產生高次諧波而汙染工業電網，完全克服了相控調壓控制電動機技術上所產生汙染電網的缺陷。適用於三相，單相電動機的控制，尤其適合服裝、鞋帽、五金衝床等行業電動機的改造。
文檔編號H02P23/02GK201577059SQ20092018160
公開日2010年9月8日 申請日期2009年12月4日 優先權日2009年12月4日
發明者林文獻 申請人:林文獻