专利名称：变频/工频同步切换控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动机自动控制装置。
背景技术：
目前在许多电动机工作过程中，需要将工频状态下转动的电动机转换成变频状态下工作，或者将变频状态下转动的电动机转换成工频状态下工作。这种情况下，一般都用“转速跟踪切换法”或者“剩磁延时切换法”，转速跟踪切换法就是将变频接触器断开，将工频接触器立即合上。剩磁延时切换法就是当变频电流断开后，让电机自动滑行，待电机上的变频电流所产生的剩磁消失后，再切换到工频，此时电机已基本停止运行。利用这些方法将电机从变频切换到工频或者从工频切换到变频，有以下缺点(1)切换时冲击电流大，一般为额定额定电流的3-5倍，甚至更大，有时会造成空气开关跳闸，母联断路器跳脱，影响其它设备运行。(2)性能不稳定，有时可切换成功，有时使切换失败。(3)对电机、泵及交流接触器等设备损伤较大。(4)被切换的电机的功率有限，一般最大切换功率不超过75KW，若对大功率切换，很有可能毁坏电器设备。(5)不能应用于高压变频切换，如电压高于1200V就不能进行切换。
实用新型内容本实用新型的目的是设计一种安全可靠、切换平稳的变频/工频同步切换控制器，利用它可以达到保护电机，保护设备稳定运行，节约投资。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的，一种变频/工频同步切换控制器，由外壳和安装在外壳内的电路板构成，其特殊之处在于，(1)在壳体内装有由变压器和电阻构成的隔离限流电路。(2)在电路板上装有双联相角检测电路，分别从工频和变频取得电压后经变压器输出，由二极管整流、电容滤波后分别送入比较器，经放大后同步输出。
根据上述技术解决方案，其特殊之处在于，(1)工频电源变压器的a相和变频电源变压器的a′相分别通过电阻和变压器的输入端相连接，工频电源变压器的b相和变频电源变压器的b′相分别通过电阻与变压器的输入端相连接，构成隔离限流电路。(2)双联相角检测电路由2个相同的相角检测电路构成，每个相角检测电路由比较放大器、三极管、二极管、继电器、电阻、电容等构成，二极管V11两端和接点1、2相连接，二极管V12联接于接点1、3之间，稳压二极管V13、电容C11并联于接点2、3之间，电阻R11、R12串联后连接于接点2、3之间，比较器COM1的脚2通过二极管V14和接点3相连接，比较器COM1的脚3通过二极管V15和接点4相连接，电容C12接于比较器COM1脚2和接点2之间。比较器COM1脚7接24V直流电源正极，脚4接24V直流电源负极并接于接点2，比较器COM1的脚6通过电阻R13和三极管V16的基极相连接，比较器COM1的脚4和接点2连接，脚7和接点5连接，继电器K11连接在接点5和三极管V16集电极之间，三极管V16发射极和接点2相连接，三极管V16基极还通过电阻R14和接点2相连接，电阻R15和电容C13相连接后接于接点5和接点2之间。(3)两继电器K11、K21的开关k11、k21的两端相互连接后作为输出端。
本实用新型的有益之处是，(1)由于采用了独特的电路结构，能够实现在两电源相序相同时在“同步点”发出切换信号，切换时间小于30毫秒，切换时冲击电流小，切换平稳，电机无任何振动和异声，电机转速无任何变化，电机不会丢转。(2)性能稳定，使用可靠，切换成功率达到100％，彻底解决了切换不成功的现象。(3)适用范围广，电压从380V-10KV，功率从3.7KW-3000KW，从—变—控到—变多控，均可适用。(4)由于切换平稳，对电机、泵、交流接触器等设备具有明显的保护效果，可以减少设备的维修费用，延长其使用寿命。(5)该切换控制器结构简单，制造成本低。
图1是本实用新型与工频及变频电源相连接的电路图。
图2是本实用新型的电路图。
具体实施方式
变压器B1、B2选用100V/100V的隔离变压器，比较放大器COM1、COM2选用LM-308N集成块，二极管V11、V12、V21、V22选5mA、15V桥波二极管，稳压二极管V13、V23选12V 0.5W，V14、V15、V24、V25选锗检波二极管，V0、V17、V27选发光二极管，三极管V16、V26选S8050，继电器K11、K21选NY23.5W-K，R1、R2、R3、R4均为5K，R11、R21为850Ω，R12、R13、R22、R23为22K，R14、R24为2K，R15、R25为100Ω，C11、C21为3.3μF，C12、C22为4.7μF，C13、C23为μF。将隔离电阻R1、R2、R3、R4分别与隔离变压器B1、B2的输入端相连接，组成隔离限流电路，将隔离变压器B1、B2固定在壳体内。
制作电路板隔离变压器B1、B2的输出端接点1、2和二极管V11两端相连接，二极管V12联接于接点1、3之间，稳压二极管V13、电容C11并联于接点2、3之间，组成整流滤波电路，当电压超过12V时，由12V二极管V13将电压稳压成12V直流信号电压。
电阻R11、R12串联后连接于接点2、3之间，比较器COM1的脚2通过二极管V14和接点3连接，比较器COM1的脚3通过二极管V15和接点4相连接，电容C12接于比较器COM1脚2和接点2之间。二极管V17接于比较器COM1脚7和接点5之间，作为指示灯，安装在面板上。电阻R13接于比较器COM1脚6和三极管V16的基极之间，比较器COM1的脚4和接点2连接，脚7和接点5连接，继电器K11连接在接点5和三极管V16集电极之间，三极管V16发射极和接点2相连接，电阻R14连接在三极管V16基极和接点2之间，电阻R15和电容C13相连接后接于接点5和接点2之间，组成一个相角检测电路。另一个相角检测电路完全和第一个相同，各相应的元件相同，接点6、7、8、9、10和接点1、2、3、4、5各相对应。第二个相角检测电路连接在变压器B2输出端接点6、7上。两继电器K11、K21的开关k11、k21的两端分别相互连接，作为两个输出端，与可编程控制器相连接，其一端连接有发光二极管V0，作为输出指示灯，安装在壳体的面板上。将制作完毕的电路板固定安装在壳体内，比较器COM1、COM2脚7分别接24V直流电源正极，其脚4分别接24V直流电源负极。在壳体的面板上装有数字电压表。
在电阻R11上取得直流电压信号，经二极管V14、V15送到比较器COM，并通过V14的反相电流给电容C12充电，使C12的电压值接近R11+R12两端的电压。当380V的变频电源与工频电源两同名相相角相差180°时，其合成电压为440V，但在相角检测电路中的直流信号电压仍为12V，比较器COM输出高电平直到两电源的相角差从180°变到360°的过程中直流信号电压低于12V后，直流信号电压将随相角差的增大而迅速下降，比较器COM的同相端(脚3)的电压与直流信号电压同步下降。由于C12这时要通过V14、R11、R12放电，所以比较器COM的反相端(脚2)电压的下降速度滞后同相端，使同相端与反相端的电位差的电位差迅速加大，则比较器立即送出低电位，直到直流信号电压的最低点，即同步点。当相角差从0°逐渐加大时，直流信号电压也跟着升高，C12通过V14的反向充电，比较器COM的同相端与反相端之间的电位差迅速缩小，甚至翻转，比较器COM立即输出高电平信号直至相角差180°，完成一个同步周期，送出一个切换信号。
由于采用了两个完全相同的相角检测电路，一个检测两电源的a相，一个检测两电源的b相，分别在“同步点”发出切换信号，由于两接点是并联的，只有两接点同时打开，才能送出切换信号，也就可以实现变频与工频电源的相序检测、保证了两电源的相序一致，确保切换成功。
权利要求1.一种变频/工频同步切换控制器，由外壳和安装在外壳内的电路板构成，其特征是①在壳体内装有由变压器和电阻构成的隔离限流电路；②在电路板上装有双联相角检测电路，分别从工频和变频取得电压后经变压器输出，由二极管整流、电容滤波后分别送入比较器，经放大后同步输出。
2.根据权利要求1所述的变频/工频同步切换控制器，其特征是①工频电源变压器的a相和变频电源变压器的a′相分别通过电阻和变压器B1的输入端相连接，工频电源变压器的b相和变频电源变压器的b′相分别通过电阻和变压器B2的输入端相连接，构成隔离限流电路；②双联相角检测电路由2个相同的相角检测电路构成，每个相角检测电路由比较放大器、三极管、二极管、继电器、电阻、电容等构成，二极管V11两端和接点(1、2)和相连接，二极管V12联接于接点(1、3)之间，稳压二极管V13、电容C11并联于接点(2、3)之间，电阻R11、R12串联后连接于接点(2、3)之间，比较器COM1的脚2通过二极管V14和接点(3)相连接，比较器COM的脚3通过二极管V15和接点(4)相连接，电容C12接于比较器COM1脚2和接点(2)之间，比较器COM1脚7接24V直流电源正极，脚4接24V直流电源负极并接于接点(2)，比较器COM1的脚6通过电阻R13和三极管V16的基极之间，比较器COM1的脚4和接点(2)连接，脚7和接点(5)连接，继电器K11连接在接点(5)和三极管V16集电极之间，三极管V16发射极和接点(2)相连接，三极管V16基极还通过电阻R14和接点(2)相连接，电阻R15和电容C13相连接后接于接点(5)和接点(2)之间；③两继电器K11、K21的开关k11、k21的两端相互连接后作为输出端。
专利摘要变频/工频同步切换控制器，涉及一种电动机自动控制装置。主要由隔离限流电路及双联相角检测电路构成，相角检测电路由比较放大器、三极管、二极管、继电器、电阻、电容等相连接构成，由二极管整流、电容滤波后分别送入比较器，经放大后同步输出。其有益之处是，切换时间小于30毫秒，冲击电流小，切换平稳，电机转速无任何变化，性能稳定，使用可靠，切换成功率达到100％，适用范围广，电压从380V－10KV，功率从3.7KW－3000KW，从一变一控到一变多控，均可适用，延长电机等设备的使用寿命，结构简单，制造成本低。适用于电机启动或一台电机启动多台电机中。
文档编号H02P27/04GK2755864SQ20042011857
公开日2006年2月1日 申请日期2004年10月14日 优先权日2004年10月14日
发明者李印泉 申请人:华北油田科达开发有限公司