专利名称：三相电机无触点换相控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三相电机无触点换相控制器，以可控硅作无触点交流开关对电机的起动、停止进行控制；通过对三相电源中两相的无触点切换实现电机的正、反向控制；属电机控制技术领域。
背景技术：
目前，公知的三相电机换相电路多采用机械——电气方式，例如用多组接触器进行相电置换，在频繁转向的工作场合，接触器触点易产生电弧，损毁触头甚至引发事故。采用可控硅作无触点开关又易产生相间短路而难以推广。必需有效地解决相间过电压及正、反向可控硅之间的误导通问题和相间短路问题，才能更有效的完成三相电机换相工作。
发明内容
为了克服上述不足，本实用新型提供了一种三相电机无触点换相控制器，有效地解决了相间过电压和正、反向可控硅模块之间的误导通及相间短路问题。
本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是它由壳体、散热板、可控硅模块电路、单稳态延时电路、控制信号互锁电路、控制电源电路、信号输入端过压保护电路、可控硅模块过压保护电路、控制电路线路板、控制电源电路线路板、M1可控硅模块、M2可控硅模块、M3可控硅模块、M4可控硅模块、M5可控硅模块等构成，呈长方体形；在壳体中的下方装有散热板，在散热板上装有可控硅模块，M1可控硅模块装在散热板中间，M2可控硅模块装在M1可控硅模块左侧，M5可控硅模块装在M1可控硅模块的右侧，M3可控硅模块装在M5可控硅模块的右侧，M4可控硅模块装在M2可控硅模块的左侧；在M3可控硅模块的右侧装有上、下两层线路板，上层装有控制电路线路板，下层装有控制电源电路线路板，分别由固定螺钉固定在壳体上；在M4可控硅模块左侧上层装有接线端子，下层装有风机，分别由固定螺钉固定在壳体上；壳体外面左上端装有受控三相电源的输入端子R、S、T，输出端子U、V、W，内部直流+12V电源接线端子+V，电源中线接线端子N，接地端子GND，正转控制输入电平接线端子A1，反转控制输入电平接线端子A2；其中M1可控硅模块接A相输入端子R；M2可控硅模块、M5可控硅模块接B相输入端子S；M3可控硅模块、M4可控硅模块接C相输入端子T；M2可控硅模块、M4可控硅模块的输出端接输出接线端子V；M3可控硅模块、M5可控硅模块输出端接输出接线端子W；M1可控硅模块的输出端接A相输出接线端子U。
可控硅模块电路，由M2可控硅模块和M4可控硅模块或者M3可控硅模块和M5可控硅模块、光电耦合器U1、二极管D01、D02及电阻R01、R02、R03、R04、R05构成，采用断态电压上升率dv/dt较高的可控硅器件，控制线路应满足动态dv/dt大于400V/μs；M2可控硅模块和M4可控硅模块或者M3可控硅模块和M5可控硅模块反向并联构成交流开关，由光耦合器U1传输来自单稳态延时电路的触发信号控制，M1可控硅模块的触发信号由二极管D3、D4、电阻R17、R18、电容C15给出；当M1可控硅模块、M2可控硅模块、M3可控硅模块导通时，三相电机正向运转；M1可控硅模块、M4可控硅模块、M5可控硅模块导通时，三相电机反向运转；单稳态延时电路，由门电路IC1、IC2、时基电路IC3、IC4及电阻R6、R7、电容C3、C4、C5、C6构成；单稳态延时电路输入端与信号输入端过压保护电路相连接输出端与控制信号互锁电路相连接控制信号互锁电路，由继电器J1、J2和三极管T2、T3构成；输入端与单稳态延时电路相连，输出端与正转控制信号接点02、反转控制信号接点03相连接；信号输入端过压保护电路由瞬态电压抑制器W1、W2、电容C20、C21构成，输入端接正转控制输入电平接线端子A1和反转控制输入电平接线端子A2，输出端接单稳态延时电路输入端；可控硅过压保护电路由压敏电阻Y1、Y2、Y3构成三相电机输入端的相间过电压保护；以上电路都装在控制电路线路板上；控制电源电路由直流稳压集成电源块、保护管FU、电容C及压敏电阻Y构成，电容C17、C22、C16是接至门电路的电源电容，电容C18、C19是控制电路接地电容；控制电源电路安装在控制电源电路线路板上。
本实用新型的有益效果是三相电机无触点换相控制器，解决了电气传动设备需要经常对三相电机进行正、反向运转控制技术，克服了传统方式用多组交流接触器进行相间转换，易造成触点拉弧，烧坏触头的弊病，也解决了用可控硅作无触点开关，易造成相间短路的难题，设计合理，结构简单，造价低廉，实用性强，可靠性高，经久耐用。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型三相电机无触点换相控制器的立体图。
图2是控制电源电路线路板示意图。
图3是控制电路线路板示意图。
图4是整机装配图。
图5是三相电机无触点换相控制器接线图。
图6是电路原理图。
图中标号1、壳体 2、固定螺钉3、A相输入端子R 4、B相输入端子S5、C相输入端子T 6、A相输出接线端子U7、输出接线端子V8、输出接线端子W9、电源中线接线端子N10、内部+12V电源接线端子11、正转控制输入电平接线端子A112、反转控制输入电平接线端子A2
13、可控硅模块电路 14、单稳态延时电路15、控制信号互锁电路 16、信号输入端过压保护电路17、控制电源电路 18、可控硅模块过压保护电路19、控制电路线路板 20、控制电源电路线路板21、M1可控硅模块 22、M2可控硅模块23、M3可控硅模块 24、M4可控硅模块25、M5可控硅模块 26、接地端子27、散热板 28、风机29、正转控制信号接点02 30、反转控制信号接点0331、M1可控硅模块控制信号接点0具体实施方式
请参阅图1至图6，它由壳体(1)、可控硅模块电路(13)、单稳态延时电路(14)、控制信号互锁电路(15)、控制电源电路(17)、输入端过压保护电路(16)、可控硅模块过压保护电路(18)、控制电路线路板(19)、控制电源电路线路板(20)、M1可控硅模块(21)、M2可控硅模块(22)、M3可控硅模块(23)、M4可控硅模块(24)、M5可控硅模块(25)等构成，呈长方体形；在壳体(1)中的下方装有散热板(27)，在散热板(27)上中间装有M1可控硅模块(21)、在M1可控硅模块(21)的右侧装有M5可控硅模块(25)和M3可控硅模块(23)，在M1可控硅模块(21)的左侧装有M2可控硅模块(22)和M4可控硅模块(24)，在M3可控硅模块(23)的右侧装有上下两层线路板，上层装有控制电路线路板(19)，下层装有控制电源线路板(20)，分别由固定螺钉(2)固定在壳体(1)上；在M4可控硅模块(24)左侧下层装有风机(28)，分别由固定螺钉固定在壳体(1)上；在风机(28)上端的壳体(1)外面装有受控三相电源的接线端子，分别为A相接线端子R(3)、B相接线端子S(4)、C相接线端子T(5)；A相输出接线端子U(6)、输出接线端子V(7)、输出接线端子W(8)，外接+12V电源接线端子+V(10)、正转控制输入电平接线端子A1(11)、反转控制输入电平接线端子A2(12)；M1可控硅模块(21)接A相输入端子R(3)，M2可控硅模块(22)、M5可控硅模块(25)接B相输入端子S(4)，M3可控硅模块(23)、M4可控硅模块(24)接C相输入端子T(5)，M2可控硅模块(22)和M4可控硅模块(24)的输出端接输出接线端子V(7)，M3可控硅模块(23)和M5可控硅模块(25)输出端接输出接线端子W(8)，M1可控硅模块(21)输出端接输出接A相输出接线端子U(6)；正转控制输入电平接线端子A1(11)和反转控制输入电平接线端子A2(12)接输入端过压保护电路(16)，和控制电路线路板(19)的A1、A2端，内部+12V电源接线端子+V(10)与控制电源电路线路板(20)和控制电路线路板(19)的+12处相连接，由此供所有电路的直流+12V电源；电源中线接线端子N(9)与内部直流+12V电源接线端子(10)并联连接。
可控硅模块电路(13)，由M2可控硅模块(22)和M4可控硅模块(24)或者M3可控硅模块(23)和M5可控硅模块(25)、光电耦合器U1、二极管D01、D02及电阻R01、R02、R03、R04、R05构成；M2可控硅模块(22)和M4可控硅模块(24)反向并联构成交流开关，由光耦合器U1传输来自单稳态延时电路的触发信号，共有5块相同的模块组成主回路，即M1可控硅模块(21)、M2可控硅模块(22)、M3可控硅模块(23)、M4可控硅模块(24)、M5可控硅模块(25)，当M1可控硅模块(21)、M2可控硅模块(22)、M3可控硅模块(23)导通时，三相电机正向运转；当M1可控硅模块(21)、M4可控硅模块(24)、M5可控硅模块导通时，电机反向运转。M1可控硅模块(21)的触发信号由二极管D3、D4、电阻R17、R18、电容C15给出；单稳态延时电路(14)由门电路IC1、IC2、时基电路IC3、IC4及电阻R6、R7、电容C3、C4、C5、C6构成；向被控制的可控硅模块提供延迟约200ms的触发信号，防止换相模块之间误导通控制信号互锁电路(15)由继电器J1、J2和三极管T2、T3构成，可使换相控制信号之间互锁；可控制硅模块过压保护电路(18)由压敏电阻Y1、Y2、Y3构成三相电机输入端的相间过电压保护，防止可控硅过压击穿；信号输入端过压保护电路(16)由瞬态电压抑制器W1、W2、电容C20、C21构成的输入信号保护电路，抑制瞬态干扰信号导致控制信号误动作；控制电源电路(17)由直流稳压集成电源块、保护管FU、电容C及压敏电阻Y构成，为控制器各电路提供直流+12V稳定电压；电容C17、C22、C16是接至门电路的电源电容，电容C18、C19是控制电路接地电容。
当需要电机正向运转时，接通正转控制输入电平接线端子A1(11)即给正转控制输入电平接线端子A1(11)加高电平，通过门电路ICIC及电容C1向时基电路IC3、电阻R6、电容C3构成的单稳态延时电路(14)产生触发脉冲信号，单稳态延时电路(14)由高电平变为低电平。同时正转控制输入电平接线端子A1(11)所加高电平经门电路ICIB到达的电路ICIA之输入端1，此时的单稳态延时电路(14)因输出低电平，属于闭锁状态。而电阻R6、电容C3为延时电路，它使IC3的输出在延时后由低电平转换为高电平，则与门电路ICIA输出将翻转为高电平，驱动三极管T2导通。三极管T2导通后令继电器J1工作，控制信号通过正转控制信号接点02(29)给到M2可控硅模块(22)、M3可控硅模块(23)，令M2可控硅模块(22)、M3可控硅模块(23)同时导通，形成B相电经M2可控硅模块(22)输出到输出端V接线端子(7)，C相电经M3可控硅模块(23)输出到输出端W接线端子(8)，此时正向运转实现。同时由于继电器J1的吸合，其常闭点断开，切断了提供给继电器J2的电源，故形成对继电器J2控制的另一路模块的互锁。M1可控硅模块(21)只要正转控制输入电平接线端子A1(11)或者反转控制输入电平接线端子A2(12)有一个为高电平时都有控制信号经M1可控硅模块接点01(31)而触发导通，使A相电接通。当需要反向运转时，接通反转控制电平接线端子A2(12)，高电平由反转控制电平接线端子A2(12)经门电路IC2、IC4、到达三极管T3，令继电器J2动作，通过反转控制信号接点03(30)使M4可控硅模块(24)、M5可控硅模块(25)导通，通过M1可控硅模块(21)、M4可控硅模块(24)、M5可控硅模块(25)导通实现三相电机的反向运转。可控硅模块电路(13)的控制信号满足动态dv/dt大于400V/μs这种状态时，三相电机无触点换相控制器不会产生相间可控硅误导通问题。
权利要求1.一种三相电机无触点控制器，它由壳体(1)、散热板(27)、可控硅模块电路(13)、单稳态延时电路(14)、控制信号互锁电路(15)、控制电源电路(17)、信号输入端过压保护电路(16)、可控硅模块过压保护电路(18)、控制电路线路板(19)、控制电源电路线路板(20)、M1可控硅模块(21)、M2可控硅模块(22)、M3可控硅模块(23)、M4可控硅模块(24)、M5可控硅模块(25)等构成，呈长方体形；其特征在于M2可控硅模块(22)、M4可控硅模块(24)、或者M3可控硅模块(23)和M5可控硅模块(25)反向并联构成交流开关，当M1可控硅模块(21)、M2可控硅模块(22)、M3可控硅模块(23)、导通时，三相电机正向运转；M1可控硅模块(21)、M4可控硅模块(24)、M5可控硅模块(25)导通时，三相电机反向运转。
2.根据权利要求1所述的三相电机无触点换相控制器，其特征在于采用单稳态延时电路(14)、控制信号互锁电路(15)对可控硅模块控制信号进行控制，采用可控硅过压保护电路(18)对输入端进行相间保护；采用信号输入端过压保护电路(16)对正、反向运行控制信号进行过压保护。
3.根据权利要求1所述的三相电机无触点换相控制器，其特征在于采用断态电压上升率dv/dt较高的可控硅器件，控制线路应满足动态dv/dt大于400V/μs。
专利摘要本实用新型公开了一种三相电机无触点换相控制器，它由可控硅模块电路、单稳态延时电路、控制信号互锁电路、控制电源电路、信号输入端过压保护电路、可控硅模块过压保护电路、控制电路线路板、控制电源电路线路板、M
文档编号H02P7/00GK2684459SQ20042001845
公开日2005年3月9日 申请日期2004年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者鲁广斌, 朱家国, 刘风莉 申请人:齐齐哈尔齐力达电子有限公司