專利名稱：一種電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電起動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動(dòng)機(jī)配套設(shè)施，尤其涉及電動(dòng)機(jī)的控制裝置。
背景技術(shù)：
隨著三相交流異步電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用，交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和停車要求配套裝備在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)能降低起動(dòng)電流、在電動(dòng)機(jī)停車時(shí)逐漸停機(jī)。一般交流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)電流為電動(dòng)機(jī)額定電流的5 7倍，如此大的電流會(huì)引起電網(wǎng)電壓急劇下降，從而直接影響同電網(wǎng)其他設(shè)備的正常運(yùn)行。而且電動(dòng)機(jī)直接全壓起動(dòng)時(shí)的大電流會(huì)在定子線圈和轉(zhuǎn)子鼠籠條上產(chǎn)生大量的焦耳熱，損傷繞組絕緣，縮短電動(dòng)機(jī)使用壽命。由于三相異步電動(dòng)機(jī)始終在全電壓下運(yùn)行，從空載到滿載磁場(chǎng)幾乎不變，因此總電流中的磁化電流部分在所有負(fù)載下基本相同，而驅(qū)動(dòng)負(fù)載的轉(zhuǎn)矩電流則隨負(fù)載的變化成正比變化，負(fù)載越小，負(fù)載電流就越小，功率因數(shù)就越低。目前電動(dòng)機(jī)起動(dòng)機(jī)控制停機(jī)是瞬間停電，會(huì)產(chǎn)生水錘效應(yīng)，對(duì)電動(dòng)機(jī)形成沖 擊，時(shí)間長了電動(dòng)機(jī)容易受損。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，就是提供一種結(jié)構(gòu)合理、配套性能好、使用方便安全，具有軟起動(dòng)、軟停止功能的電動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制裝置，加強(qiáng)對(duì)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，提高功率因數(shù)，節(jié)約有功電，減少無功損耗，降低電能消耗，延長電動(dòng)機(jī)的使用壽命，提高經(jīng)濟(jì)效益。本發(fā)明的任務(wù)是這樣完成的設(shè)計(jì)一種電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電起動(dòng)器，由控制器、電路板、散熱系統(tǒng)、接線端子、可控硅模塊、供電與輸出裝置、接插座裝設(shè)在柜體內(nèi)組成，控制器嵌裝在柜體的上蓋板上，散熱系統(tǒng)包括散熱板、軸流風(fēng)機(jī)、溫度傳感器，接線端子裝設(shè)在柜體內(nèi)下方固定的端子托板上，接裝一次線與可控硅模塊連接，供電與輸出裝置包括電流互感器、電源變壓器、保險(xiǎn)絲，裝設(shè)在柜體內(nèi)固定的互感器托板上，電源變壓器(15)通過控制線與電路板連接，接插座安置在柜體內(nèi)側(cè)板上的接插座托板上，接插座的正面與控制器連接的接插器配合，背面由控制線連接電路板，電路板裝設(shè)在電路板托板上，電路通過觸發(fā)線連接可控硅模塊。電路板上裝設(shè)脈沖變壓器、單片機(jī)、三端穩(wěn)壓器、整流橋、光電耦合器、三極管、二極管、電容、電阻，由電路板上的連接線線路連通，脈沖變壓器通過觸發(fā)線與可控硅模塊連接，可控硅模塊固定裝設(shè)在柜體內(nèi)的散熱板上，電路板的電路通過控制線與接插座連接。供電與輸出裝置的電流互感器、保險(xiǎn)絲、電源變壓器并列裝設(shè)在互感器托板上，兩只電流互感器的中孔內(nèi)各穿插一次線，一次線兩端分別連接可控硅模塊和接線端子，保險(xiǎn)絲通過連接線連接電源變壓器和接插座，電源變壓器通過控制線連接電路板。柜體為長方體薄板殼體，前面開口與上蓋板、下蓋板配裝，柜體內(nèi)上半段后部由散熱板封隔，柜體底端連接端子托板與兩邊側(cè)板固定，端子托板后面空間內(nèi)裝設(shè)軸流風(fēng)機(jī)，散熱板與端子托板之間的柜體內(nèi)固定連接互感器托板，互感器托板前面一邊的側(cè)板上固定接插座托板，散熱板前面的柜體兩邊側(cè)板上間隔相等距離各設(shè)有兩塊帶螺孔的固定片，用螺釘將電路板托板固定在上面。控制器的前面板上設(shè)有電壓表、電流表、柜內(nèi)溫度表的顯示屏，設(shè)有按鈕和指示燈，按鈕包括設(shè)置、上調(diào)、下調(diào)、開機(jī)、停止的各個(gè)控制按鈕，指示燈指示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的各個(gè)狀態(tài)，顯示屏、按鈕和指示燈與控制器連接，再通過連接線連接接插器，與柜體內(nèi)的接插座配合連接。電源變壓器的初極通過與連接接線端子的一次線連通引入外接電源，次極輸出9V電壓交流電，通過連接線輸往電路板上的電源回路，由整流橋進(jìn)行整流成為9V直流電，經(jīng)過電容濾波，再通過可控硅和三端穩(wěn)壓器轉(zhuǎn)換為5V直流電輸向單片機(jī)，單片機(jī)連接取樣執(zhí)行回路，將電動(dòng)機(jī)的A相電流與電壓的相位角信號(hào)反饋到數(shù)據(jù)運(yùn)算處理回路，由單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，發(fā)出觸發(fā)指令信號(hào)，通過連接線連接三極管和脈沖變壓器進(jìn)入觸發(fā)回路，再通過觸發(fā)線連接可控硅模塊進(jìn)入供電與輸出回路，可控硅模塊通過一次線與接線端子連接，接線端子通過外接電線連接控制電動(dòng)機(jī)。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，本發(fā)明的接線端子接通外接連接線分別連通電源、與電動(dòng)機(jī)連接。接通電動(dòng)機(jī)之前，需進(jìn)行試運(yùn)行，將三只燈泡按星型接法與連接線接通，開機(jī)后三只功率相同的燈泡亮度一致無閃爍，證明完好，可與電動(dòng)機(jī)連接運(yùn)行。電動(dòng)機(jī)負(fù)載率較低時(shí)，轉(zhuǎn)子電流與滿載電流相差不多，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部損耗自然較高，致使電動(dòng)機(jī)效率與功率因數(shù)都很低。當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載率降低時(shí)，本發(fā)明跟蹤調(diào)整加到電動(dòng)機(jī)上的有效電壓值，降低磁化電流，提高功率因數(shù)，從而降低電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)的銅損、鐵損和渦流，節(jié)約有功電，提聞運(yùn)行效率，達(dá)到節(jié)電目的。
按照上述技術(shù)方案進(jìn)行試制、試驗(yàn)，證明本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理、連接方便、使用安全，自動(dòng)化程度高、配套性能好，保護(hù)功能全，能夠?qū)崿F(xiàn)電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)、軟停止，有效地降低起動(dòng)電流，減少無功損耗，提高功率因數(shù)，節(jié)約有功電，延長使用壽命，經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益良好，較好地達(dá)到了預(yù)定目的。
圖I是本發(fā)明的外形結(jié)構(gòu)示意 圖2是圖I去掉上蓋板3、下蓋板4的柜體I內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意 圖3是圖I中的上蓋板3的內(nèi)面結(jié)構(gòu)示意 圖4是圖2的電路板托板8后面的內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)示意 圖5是圖2的A向K-K剖面結(jié)構(gòu)示意 圖6是圖2的B向N-N剖面結(jié)構(gòu)示意 圖7是圖2中的電路板9的結(jié)構(gòu)示意 圖8是本發(fā)明的電氣原理圖。圖中，I—柜體，2—控制器，3—上蓋板，4一下蓋板，5—散熱板，6—觸發(fā)線，7—脈沖變壓器，8 —電路板托板，9一電路板，10 —電流互感器，11一互感器托板，12—端子托板，13—接線端子，14 一接插座，15 —電源變壓器，16—保險(xiǎn)絲，17—控制線，18—/[目號(hào)線，19—溫度傳感器，20一接線柱，21 一接插器，22一可控娃模塊，23一接插座托板，24一軸流風(fēng)機(jī)，
25—單片機(jī)，26一二端穩(wěn)壓器，27一整流橋，28一光電稱合器，29一供電與輸出回路，30一電源回路，31 一可控娃,32一數(shù)據(jù)運(yùn)算處理回路，33一取樣執(zhí)行回路，34一觸發(fā)回路；A—視向符號(hào)，B一視向符號(hào)，K一剖面符號(hào)，N一剖面符號(hào)，D一電壓表，E一電流表，W一柜內(nèi)溫度表，Z一指不燈，T一按鈕，M—螺釘，L一連接線，X—一次線，C一電容，R —電阻，F(xiàn)—二極管，Y—三極管。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
加以說明。參閱圖I、圖2、圖3、圖4，柜體I內(nèi)裝設(shè)起動(dòng)器部件，前面開口由上蓋板3，下蓋板4封口，上蓋板3上嵌裝控制器2，控制器2前面板上設(shè)有電壓表D、電流表E、柜內(nèi)溫度表W，以及各個(gè)控制按鈕T和指示燈Z，背面板上設(shè)有兩排接線柱20，通過連接線L分別與前面板上的各個(gè)電子控制元件連接，并通過內(nèi)接連接線L與接插器21連接，接插器21插接在柜體I內(nèi)的接插座14上，接通電路。電路板9裝設(shè)在電路板托板8上；電流互感器10、電源變壓器15、保險(xiǎn)絲16裝設(shè)在互感器托板11上；接線端子13裝設(shè)在柜體I最下端的端子托板12 上，用緊固螺釘M固定連接6條一次線X的端部，一次線X的另一端連接電路板托板8后面的可控硅模塊22，三只可控硅模塊22并排固定裝設(shè)在柜體I內(nèi)后部的散熱板5上，分別通過觸發(fā)線6連接電路板9。接插座14裝設(shè)在柜體I側(cè)壁上的接插座托板23上，通過控制線17連接電路板9，通過連接線L連接保險(xiǎn)絲16和電源變壓器15，并通過信號(hào)線18連接溫度傳感器19，溫度傳感器19由吸盤吸附在柜體I內(nèi)壁上。參閱圖5、圖6，柜體I內(nèi)的電路板托板8用螺釘固定在側(cè)板的邊架上，電路板9固定在電路板托板8上，柜體I底面和側(cè)面固定端子托板12，上面裝設(shè)接線端子13，端子托板12與柜體I后面板之間的空間內(nèi)裝設(shè)軸流風(fēng)機(jī)24。電路板托板8與端子托板12之間的柜體I上固定互感器托板11，一側(cè)的柜體I側(cè)板上固定設(shè)有接插座托板23，上面裝設(shè)接插座14。互感器托板11上并排裝設(shè)兩只電流互感器10及保險(xiǎn)絲16、電源變壓器15，電路板9上并排設(shè)置三只脈沖變壓器7，分別對(duì)應(yīng)于電機(jī)的A相、B相、C相電流，同時(shí)設(shè)有電容C、電阻R0電路板9通過三組觸發(fā)線6對(duì)應(yīng)連接散熱板5上裝設(shè)的三個(gè)可控硅模塊22。接線端子13通過6條一次線X連接可控硅模塊22，每個(gè)可控硅模塊22連接2條，其中兩條一次線X分別穿插通過兩只電流互感器10的中孔。電路板9通過連接線L連接接插座14。散熱板5隔架在柜體I后面板的前邊，與柜體I后面板之間的空隙形成風(fēng)道，與柜體I底部的軸流風(fēng)機(jī)24構(gòu)成了散熱系統(tǒng)。參閱圖7，電路板9上并排裝設(shè)三個(gè)脈沖變壓器7，并有配套的電阻R、電容C、二極管F、三極管Y、光電耦合器28，電路板9接出的三組觸發(fā)線6分別與三個(gè)可控硅模塊22連通。電路板9上裝設(shè)單片機(jī)25、三端穩(wěn)壓器26、整流橋27，配裝電阻R、二極管F，并通過連接線L與接插座14連接。參閱圖8，通過接線端子13連接的一次線X將外接380V交流電源引進(jìn)電源變壓器15，變壓后轉(zhuǎn)換為9V交流電，通過連接線L引至電源回路30，經(jīng)過整流橋27進(jìn)行整流成為9V直流電，再經(jīng)過可控硅31和三端穩(wěn)壓器26轉(zhuǎn)換為5V直流電，輸往數(shù)據(jù)運(yùn)算處理回路32作為單片機(jī)25的電源。數(shù)據(jù)運(yùn)算處理回路32設(shè)有電阻排S、電阻R、電容C，通過連接線L連通取樣執(zhí)行電路33。取樣執(zhí)行回路33包括由光電耦合器28、脈沖變壓器7、電容C、電阻R、三極管Y、二極管F構(gòu)成的三組觸發(fā)回路34，以及由電容C、電阻R、二極管F和連接電動(dòng)機(jī)A相電流的脈沖變壓器7構(gòu)成的取樣回路。取樣回路將電動(dòng)機(jī)A相電流與電壓的相位角信號(hào)傳至數(shù)據(jù)運(yùn)算處理回路32，由單片機(jī)25對(duì)信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算處理，根據(jù)電流與電壓相位角的變化情況發(fā)出觸發(fā)指令，經(jīng)過三極管Y輸出至脈沖變壓器7進(jìn)入觸發(fā)回路34，二極管F保障脈沖觸發(fā)信號(hào)單向輸出，通過觸發(fā)線6將觸發(fā)脈沖信號(hào)輸往可控硅模塊22，進(jìn)入供電與輸出回路29?？煽毓枘K22連接的一次線X穿過電流互感器10連通接線端子13。在電源變壓器15的電路上設(shè)有保險(xiǎn)絲16，單片機(jī)25輸出的低電平與觸發(fā)回路34的高電平由光電耦合器28隔離。數(shù)據(jù)運(yùn)算處理回路32通過連接線L與接插座14連接，接插座14與接插器21配合，經(jīng) 過連接線L連通上蓋板3上的控制器2。單片機(jī)25選用MC68705P3雙列直插28角型，信號(hào)檢測(cè)、運(yùn)算處理、觸 發(fā)指令、中斷、軟起動(dòng)、輸出電壓的調(diào)整控制均由單片機(jī)25的內(nèi)設(shè)程序完成。接線端子13通過外接電線連接電動(dòng)機(jī)，對(duì)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)和運(yùn)行進(jìn)行控制。本發(fā)明利用單片機(jī)25和可控硅模塊22在線運(yùn)行，實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓與電流的相位角，根據(jù)負(fù)載變化自動(dòng)調(diào)整加到電動(dòng)機(jī)上的有效電壓值，實(shí)現(xiàn)節(jié)電功效，同時(shí)具有軟起動(dòng)、軟停止的功能，能提供過流、斷相、過壓、欠載、過熱等保護(hù)，降低電動(dòng)機(jī)的銅損、鐵損和渦流，節(jié)約有功電，延長電動(dòng)機(jī)使用壽命。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明能夠減少無功損耗20 30%，節(jié)約有功電15 20%，節(jié)電效果顯著，特別適于為變載、輕載、間斷空載和頻繁起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)配套，具有光明的推廣前景。
權(quán)利要求
1.一種電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電起動(dòng)器，其特征在于由控制器(2)、電路板(9)、散熱系統(tǒng)、接線端子(13)、可控硅模塊(22)、供電與輸出裝置、接插座(14)裝設(shè)在柜體(I)內(nèi)組成，控制器(2)嵌裝在柜體(I)的上蓋板(3)上，散熱系統(tǒng)包括散熱板(5)、軸流風(fēng)機(jī)(24)、溫度傳感器(19)，接線端子(13)裝設(shè)在柜體(I)內(nèi)下方固定的端子托板(12)上，接裝一次線(X)與可控硅模塊(22)連接，供電與輸出裝置包括電流互感器(10)、電源變壓器(15)、保險(xiǎn)絲(16)，裝設(shè)在柜體(I)內(nèi)固定的互感器托板(11)上，電源變壓器(15)通過控制線(17)與電路板(9)連接，接插座(14)安置在柜體(I)內(nèi)側(cè)板上的接插座托板(23)上，接插座(14)的正面與控制器(2)連接的接插器(21)配合，背面由控制線(17)連接電路板(9)，電路板(9)裝設(shè)在電路板托板(8)上，電路通過觸發(fā)線(6)連接可控硅模塊(22)。
2.按照權(quán)利要求I所述的電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電起動(dòng)器，其特征在于所述的電路板(9)上裝設(shè)脈沖變壓器(7)、單片機(jī)(25)、三端穩(wěn)壓器(26)、整流橋(27)、光電耦合器(28)、三極管(Y)、二極管(F)、電容(C)、電阻(R)，由電路板(9)上的連接線(L)線路連通，脈沖變壓器(7 )通過觸發(fā)線(6 )與可控硅模塊(22 )連接，可控硅模塊(22 )固定裝設(shè)在柜體(I)內(nèi)的散熱板(5 )上，電路板(9 )的電路通過控制線(17)與接插座(14 )連接。
3.按照權(quán)利要求I所述的電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電起動(dòng)器，其特征在于所述的供電與輸出裝置的電流互感器(10)、保險(xiǎn)絲(16)、電源變壓器(15)并列裝設(shè)在互感器托板(11)上，兩只電流互感器(10)的中孔內(nèi)各穿插一次線(X)，一次線(X)兩端分別連接可控硅模塊(22)和接線端子(13)，保險(xiǎn)絲(16)通過連接線(L)連接電源變壓器(15)和接插座(14)，電源變壓器(15)通過控制線(17)連接電路板(9)。
4.按照權(quán)利要求I所述的電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電起動(dòng)器，其特征在于所述的柜體(I)為長方體薄板殼體，前面開口與上蓋板(3)、下蓋板(4)配裝，柜體(I)內(nèi)上半段后部由散熱板(5)封隔，柜體(I)底端連接端子托板(12)與兩邊側(cè)板固定，端子托板(12)后面空間內(nèi)裝設(shè)軸流風(fēng)機(jī)(24)，散熱板(5)與端子托板(12)之間的柜體(I)內(nèi)固定連接互感器托板(11)，互感器托板(11)前面一邊的側(cè)板上固定接插座托板(23)，散熱板(5)前面的柜體(I)兩邊側(cè)板上間隔相等距離各設(shè)有兩塊帶螺孔的固定片，用螺釘(M)將電路板托板(8)固定在上面。
5.按照權(quán)利要求I所述的電動(dòng)機(jī)用智能節(jié)電起動(dòng)器，其特征在于所述的控制器(2)的前面板上設(shè)有電壓表(D)、電流表(E)、柜內(nèi)溫度表(W)的顯示屏，設(shè)有按鈕(T)和指示燈(Z)，按鈕(T)包括設(shè)置、上調(diào)、下調(diào)、開機(jī)、停止的各個(gè)控制按鈕(T)，指示燈(Z)指示電動(dòng)機(jī)運(yùn)行的各個(gè)狀態(tài)，顯示屏、按鈕(T)和指示燈(Z)與控制器(2)連接，再通過連接線(L)連接接插器(21)，與柜體(I)內(nèi)的接插座(14)配合連接。
6.按照權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)用智能節(jié)電起動(dòng)器，其特征在于所述的電源變壓器(15)的初極通過與連接接線端子(13)的一次線(X)連通引入外接電源，次極輸出9V電壓交流電，通過連接線(L)輸往電路板(9)上的電源回路(30)，由整流橋(27)進(jìn)行整流成為.9V直流電，經(jīng)過電容(C)濾波，再通過可控硅(31)和三端穩(wěn)壓器(26)轉(zhuǎn)換為5V直流電輸向單片機(jī)(25)，單片機(jī)(25)連接取樣執(zhí)行回路(33)，將電動(dòng)機(jī)的A相電流與電壓的相位角信號(hào)反饋到數(shù)據(jù)運(yùn)算處理回路(32)，由單片機(jī)(25)進(jìn)行運(yùn)算處理，發(fā)出觸發(fā)指令信號(hào)，通過連接線(L)連接三極管(Y)和脈沖變壓器(7)進(jìn)入觸發(fā)回路(34)，再通過觸發(fā)線(6)連接可控硅模塊(22)進(jìn)入供電與輸出回路(29)，可控硅模塊(22)通過一次線(X)與接線端子(13)連接,接線端子(13)通過外接電線連接控制電動(dòng)機(jī)。
全文摘要
一種電動(dòng)機(jī)智能節(jié)電起動(dòng)器，控制器(2)嵌裝在上蓋板(3)上，電源變壓器(15)、保險(xiǎn)絲(16)裝設(shè)在互感器托板(11)上，通過控制線(17)與電路板(9)連接，電路板(9)上裝設(shè)脈沖變壓器(7)、單片機(jī)(25)、三端穩(wěn)壓器(26)、整流橋(27)、光電耦合器(28)與三極管(Y)等電子元件連接構(gòu)成的各個(gè)控制回路，通過控制線(17)連接接插座(14)，通過觸發(fā)線(6)連接可控硅模塊(22)、再通過一次線(X)連接接線端子(13)，通過外接線連接電源和電動(dòng)機(jī)。本發(fā)明利用單片機(jī)(25)和可控硅模塊(22)在線運(yùn)行，實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓與電流的相位角，能夠自動(dòng)調(diào)整加到電動(dòng)機(jī)上的有效電壓值，節(jié)約有功電，具有軟起動(dòng)、軟停止的功能，特別適于為變載、輕載、間斷空載和頻繁起動(dòng)狀態(tài)下運(yùn)行的電動(dòng)機(jī)配套。
文檔編號(hào)H02P25/16GK102710213SQ201210233449
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年7月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月6日
發(fā)明者宋建恩, 宋新振 申請(qǐng)人:山東聊城三箭節(jié)電設(shè)備有限公司