電動機無觸點電腦節電起動器的製作方法
2023-06-03 04:03:56 2
專利名稱：電動機無觸點電腦節電起動器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動機的起動裝置，主要是利用單片機、可控矽啟動電動機和控制供電電壓，以降低電動機的有功和無功損耗。它適用於交流電動機。
現有的電動機起動器，如中國實用新型專利公開的一種申請號為88208532的可控矽式感應電動機的起動裝置，它主要是由串接在電動機三相主迴路中的交流接觸器的常開觸點，與常開觸點相併接的可控矽，控制電動機起動和停止過程的邏輯轉換電路、移相觸發脈衝控制單元和加速限制延時電路組成，該起動器雖然利用了可控矽的可控性，使感應電動機按照一定規律平滑緩慢起動，但它還存在以下不足運行時不能自動跟蹤電動機負載變化，實現運行節電，同時該起動器仍然利用交流接觸器等實現電路的切換，不但消耗能量，而且可靠性較差。
中國實用新型還公開了一種申請號為89202490的電動機節能控制器，它具有無觸點調壓啟動、自動跟蹤電動機負載變化，以及各種保護功能，其不足是電路採用分立元件構成，電路結構比較複雜，因此影響產品的可靠性。
本實用新型的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種利用單片機及控制程序實現對電動機軟啟動、自動跟蹤電動機負載變化和連續調整電動機端電壓，以提高電動機功率因數的起動器。同時它還有各種保護功能。
本實用新型的目的是這樣實現的利用單片機控制啟動電壓按一定斜坡速率上升，實現軟啟動；實時檢測電動機負載變化，自動調整電動機的端電壓，減少電動機的有功和無功損耗。具體技術解決方案是電動機無觸點電腦節電腦節電起動器是由電壓、電流採樣電路、單片機、程序存儲器、脈衝觸發電路、可控矽、電源構成，電壓、電流採樣電路將從串接在三相電源與電動機之間的可控矽的兩端檢取的電壓和電流信號即電壓與電流的相位差送入單片機內，由其進行數據處理後計算出可控矽的最佳導通角，並發出控制信號，經脈衝觸發電路對可控矽觸發極實行控制，以調節電動機的端電壓，使其處於最佳運行狀態。
電動機的軟啟動是通過單片機程序控制輸出按一定斜坡速率變化的控制信號實現的，由於採用逐漸加大電動機定子電壓的啟動方式，不但可以大大減少啟動電流，而且還不影響啟動力矩，達到啟動節電的目的，在單片機的輸入埠上連接啟動速率選擇開關，調出不同啟動速率的控制程序。啟動速度一般根據電動機所帶負載情況而自行選定。
本實用新型還包括過流保護電路、過壓保護電路、欠壓保護電路，當其中任意一種現象發生時，上述電路將發出電信號給單片機，單片機將閉鎖輸出端，脈衝觸發電路沒有觸發信號輸出，可控矽被斷開，保護電動機。單片機自身具有過零中斷保護功能。
本實用新型與現有技術相比具有如下特點1.利用單片機實時監測電動機所帶載荷，自動調節電動機端電壓，使輸入到電動機的功率隨負載變化而相應變化，實現電動機運行節電。
2.具有無觸點低壓軟啟動功能，使啟動電壓按一定斜坡速率上升，即減小了起動電流，又不影響起動力矩。實現了啟動節電。
3.由於電動機端電壓隨載荷變化而變化，因此可減小磁化電流，降低電動機的無功熱損耗，即電動機的鐵損銅損，避免了無功熱損耗的熱堆集效應損害電動機，延長了電動機的使用壽命。
4.具有過壓欠壓、過流、斷相等保護功能，並能及時發出聲光報警信號，保證電機安全可靠的運行。
5.電腦節電起動器的結構簡單、整機可靠性高、節電效率顯著，一般有功節電率為10～20％，無功節電率為20～30％。
圖1為本實用新型的方框原理圖。
圖2為本實用新型的電路圖。
以下結合附圖作進一步詳述如圖1所示，本實用新型主要由單片機、電壓、電流採樣電路、脈衝觸發電路、可控矽、過壓、欠壓保護電路、過流保護電路，聲光報警電路、電源構成。
圖2給出了一種具體實施電路圖，單片機IC1採用的是內部具有EPROM、RAM八位定時／計數器和7位可編程預選比例器的68705P3單片機。
串接在三相電源與電動機之間的可控矽可採用雙向可控矽或兩個反向並聯的單向可控矽，最好採用後者。
電源由二部分組成，一部分由變壓器、整流濾波電路、穩壓電路構成，輸出不隨電網電壓變化的穩定信號，為各電路提供基準電源。另一部分是由變壓器、整流濾波電路組成，輸出隨電網電壓變化，它為過壓、欠壓保護電路提供對比信號。電源的輸入端連接在三相電源的B、C相線上。
電壓採樣電路是由分壓電阻R14、R12、R10和兩個反向並聯的限幅二極體構成，其輸入端與三相電源A相線相連接。即可控矽的輸入端。輸出端與單片機11腳相連，將電網電壓送入到單片機內。本實施例只需設置一條電壓採樣電路，它將分別與三條電流採樣電路比較電流的滯後狀態。
三條結構相同的電流採樣電路分別用來檢取三相電源A相、B相、C相的輸入電流信號。此處以A相電流採樣電路為例加以說明。A相電流採樣電路是由光電隔離器IC2、IC3構成，兩光電隔離器的輸入端與可控矽的輸入輸出端即A、A端相連接，輸出端與單片機的8腳相連接。此電路在可控矽導通時光耦處於截止狀態，輸出為高電平，在可控矽向截止狀態變化時，其兩端電壓將隨電源電壓變化，當其高於發光二極體導通電壓時，光耦導通，此電路將輸出低電平。此電路輸出端的電壓方波就表示了A相電流通斷的方波，只要將其與電壓採樣電路輸出端的電壓方波相比較，就可以得到A相電流與電壓的相位差。同理，B、C相電流採樣電路輸出的電壓方波與電壓採樣電路輸出的電壓方波相比較，即可得到B相、C相電流與電壓的相位差，即功率因數的ψ角。
脈衝觸發電路主要是由電晶體、脈衝變壓器構成。以A相脈衝觸發電路為例，加以說明。它由電晶體BG1、BG2變壓器的電感線圈L1、L2、L3組成，其輸入端接受來自單片機12腳的控制信號，輸出端與可控矽的觸發極相連，控制可控矽的導通角。B、C相脈衝觸發電路與A相電路結構相同。分別接受來自單片機13、14腳的控制信號，三條脈衝觸發電路同步工作。
過壓保護電路與欠壓保護電路分別由電壓比較器IC8、IC9構成。IC8、IC9的負輸入端由隨電網變化的電源提供電信號，正輸入端則由輸出恆定電壓的電源提供電信號。輸出分別與單片機26、27腳相連。當電網發生過壓、欠壓時，電壓比較器翻轉，輸出低電平，單片機接到此信號時，閉鎖輸出端，斷開可控矽。同時發出聲光報警。
過流保護電路主要是由電流互感器、整流濾波電路、電壓比較器IC10、IC11、電晶體BG7等組成。電流互感器檢取各相線上的電流信號經整流濾波後送至兩個串接的電壓比較器的輸入端，電壓比較器的輸出端與單片機19腳相連。當電網出現過電流時，此電路輸出低電平，單片機接到此信號後閉鎖輸出端，斷開可控矽，保護電機不被燒毀，同時發出聲光報警。單片機本身具有斷相保護功能。
在單片機23、24腳上連接有啟動速率選擇開關K2，它為兩位微動開關，通過兩位開關的組合，00、01、10、11，可使單片機輸出四種不同啟動速率的控制信號。啟動速度可根據電機所帶負載的輕重來選擇。
工作時，接通三相電源，工作指示燈指示，此時單片機不工作，電動機上的端電壓為0，調整啟動速度選擇開關後接通單片機的工作開關CH6，電動機將按事先預置的斜坡啟動速率啟動，當電動機端電壓和電網電壓基本相同時，電動機啟動結束。此後單片機將巡迴檢測A相電壓與各相電流的相位差，每秒檢測100次，經單片機數據處理後，輸出控制信號，調節電動機的端電壓，使其處於最佳運行狀態。實現啟動、運行節電控制。
權利要求1.一種電動機無觸點電腦節電起動器，其特徵在於它由電壓、電流採樣電路、單片機、程序存儲器、脈衝觸發電路、可控矽、電源構成，電壓、電流採樣電路將從串接在三相電源與電動機之間的可控矽的兩端檢取電壓、電流信號即電壓與電流的相位差送入單片機內，由其進行數據處理後計算出可控矽的最佳導通角，並發出控制信號，經脈衝觸發電路對可控矽觸發極實行控制，以調節電動機的端電壓。
2.根據權利要求1所述的電動機無觸點電腦節電起動器，其特徵在於電動機的軟啟動是通過單片機程序控制輸出按一定斜坡速率變化的控制信號實現的。
3.根據權利要求1所述的電動機無觸點電腦節電起動器，其特徵在於在單片機的輸入埠上連接有啟動速率選擇開關，通過輸入不同的信號，調用與之相對的啟動速度控制程序。
4.根據權利要求1所述的電動機無觸點電腦節電起動器，其特徵在於它還具有過壓保護電路、欠壓保護電路、過流保護電路，當其中任何一種現象發生時，上述電路發出電信號給單片機，單片機將閉鎖輸出端，斷開可控矽。
專利摘要本實用新型涉及一種電動機無觸點電腦節電起動器，主要是利用單片機、可控矽啟動電動機和控制供電電壓，以降低電動機的有功和無功損耗，它由單片機、串接在三相電源與電動機之間的可控矽、電流、電壓採樣電路，脈衝觸發控制電路、聲光報警電路構成。同時它還包括欠壓、過壓保護電路、過流保護電路、斷相保護功能。該起動器不但具有啟動和運行節電功能，還具有各種保護功能，可延長電機使用壽命。它適用於各種交流電動機。
文檔編號H02P1/26GK2122450SQ9220891
公開日1992年11月18日 申請日期1992年4月30日 優先權日1992年4月30日
發明者董友章 申請人:董友章