专利名称：采用自测负载中间突跳起动方式的软起动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用自测负载、起动过程中在某一时刻施加全电压来起动电动机的软起动器，特别适用于链式或带式输送设备的电动机的软起动，属于起动器制造技术领域。
背景技术：
软起动器用于三相交流异步电动机的起动，主要通过中央处理器和可控硅来调节电动机的供电电压，以改善感应电动机的起动和制动过程，使电动机平稳起动和制动，减少电动机的起动对电网的冲击，同时降低起动过程中对机械及电器设备的损害。
目前在软起动器制造使用领域，人们将“瞬间急剧增加电压”称之为“电压突跳”，或简称“突跳”。已公开的专利号为200510030650.1，专利名称为“可通信、智能化带现场总线接口的软起动器”的中国专利，介绍了一种软起动器，其特征在于信号处理方式为从电动机处信号采集、经由信号处理、到主CPU、CPLD信号处理、控作显示、CPLD信号处理到晶闸管触发控制电路，晶闸管、接触器功率模块再回到电动机处。其软件构成流程的步骤是从301[上电初始化开始]进入302[等待启动信号]进行判断，如果，进入303[启动过程]，如果否，重新进入302[等待启动信号]进行判断；303[启动过程]进入304[电动机运行过程]再进入305[等待停止信号]进行判断，如果是，进入306[停止过程]；如果否，重新进入304[电动机运行过程]；306[停止过程]后，如果重新起动，进入302[等待启动信号]进行判断。该专利文件只对一般负载的电动机起动提供了一个基本的起动方式，而没对特殊情形电动机的起动作出一个明确的解决方案，例如该专利文件不适用于链式或带式输送设备的电动机的软起动，在链式或带式输送设备在起动初期，其链条或皮带处于松弛状态，相关传动件之间仍有间隙，当负载较大时起动瞬间的摩擦力可达到正常工作的动摩擦力的几倍，该专利文件没有解决该特殊领域的具体方案，按照其专利技术的软起动方式很可能不能起动电动机，此时如果采用目前一些的软起动器的控制程序中突跳起动均置于开始起动的时刻，且该功能为无论负载大小都要实施突跳，没有对负载进行的检测再突跳的功能，只能对电网造成冲击，而不能提供机械能将负载拉动，很可能将链条或皮带拉断，甚至会损害其他部件。
再例如综合采煤刮板输送机运送煤(有时也有矸石)，工作条件恶劣，存在停车的随时性。刮板输送机链条刮板运动的静摩擦力很大，特别是刮板输送机停机后，还有片帮煤给输送机加载，产生“压溜”，运动惯性很大，造成设备难起动。井下又受到了电网容量的限制、空间限制，同时又处于爆炸性气体与煤尘的环境中，使解决井下大型运输设备的重载难起动问题更加艰难。重载起动，经常出现烧电机、断链条、打齿、滚键、损坏传动件等设备故障。更严重的情况是，长达200～250m的刮板输送机在重载不能起动时，又不得不把煤人工卸一部分才可起动运行，然后再人工装到运输设备上，造成停产事故。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种安全可靠、自测负载、电动机起动过程中根据负载情况来实行中间突跳起动的软起动器。
为解决上述技术问题，本发明所采用技术方案的是采用自测负载中间突跳起动方式的软起动器，其硬件结构为电机负载测量电路1通过数据线与交流电动机2连接，电机负载测量电路1通过数据线与主CPU3相连，主CPU3通过数据线与数字量输入输出接口4相连，数字量输入输出接口4再通过数据输出线与可控硅触发控制电路5相连，可控硅触发电路5通过数据线与可控硅功率模块6相连，可控硅功率模块6在通过数据线连接交流电动机2；其技术特征在于主CPU 3的控制程序流程的步骤为从[上电]101进入[置可控硅导通角初值]102再进入[等待启动信号]103进行判断，如果否，重新进入[等待启动信号]103进行判断，如果是，就进入[导通可控硅]104；[导通可控硅]104进入[等待起动完成信号]105进行判断，如果是，进入[运行]106，最后进入[结束]107，如果否，进入[测量负载]108；[测量负载]108进入[等待负载到突跳值]109进行判断，如果没有到突跳值，进入[起动完成否？]110进行判断，如果完成，就进入[运行]106，如果没完成，就进入[导通角增加规定值]111，再重新进入[导通可控硅]104，如果达到突跳值，进入[置可控硅导通角全开通]112；[置可控硅导通角全开通]112进入[突跳时间增加]113，再进入[突跳规定时间到否？]114进行判断，如果突跳时间没到，就再次进入[置可控硅导通角全开通]112，如果突跳时间到，进入[恢复原导通角]115；[恢复原导通角]115进入[导通可控硅]116，再进入[起动完成否？]117，如果没有起动，就进入[导通角增加规定值]118，再回到[导通可控硅]116，如果已起动，就进入[运行]106，最后进入[结束]107。
上述的软起动器，其技术特征在于可控硅功率模块6为三对反并联晶闸管串联于电动机的三相供电的电路上。
上述的软起动器，其技术特征在于主CPU 3的芯片型号为8032、或8752、或8952。
上述的软起动器，其技术特征在于电机负载测量电路1的芯片型号为ADC0809。
上述的软起动器，其技术特征在于数字量输入输出接口4的芯片型号为82C55。
本发明采用自测负载中间突跳起动方式的软起动器与现有的软起动器相比具有以下有益效果1、自测负载、自动化程度高电机负载测量电路1通过数据线与交流电动机2连接，电机负载测量电路1通过数据线与主CPU3相连，主CPU3通过数据线与数字量输入输出接口4相连，数字量输入输出接口4再通过数据输出线与可控硅触发控制电路5相连，可控硅触发控制电路5通过数据线与可控硅功率模块6相连，可控硅功率模块6在通过数据线连接交流电动机2，主CPU 3的控制程序中，开始就通过测量电动机的输入电流来测量电动机的负载，检测电动机是否起动，在突跳前还测量负载，再检测电动机是否起动，进行电压突跳，然后检测突跳时间是否结束，再次检测电动机是否起动，整个工作过程全部自动调节，无需人工调节，全部实现自动控制。
2、程序合理，修改方便本发明的主CPU 3的控制程序，在每次动作前都进行自动检测负载，若负载已起动，就自动跳过突跳，若没有起动，就按照设定量来不断增加电压，并不断的测量负载情况，再次电动机判断是否起动，当负载达到突跳值时，给电动机加全部电压，达到突跳的目的，当达到规定的突跳时间，就恢复突跳前的电压，此时，再次判断电动机是否起动，若没起动，就再按一定量增加电压，已起动就按照此时情况运行即可；本程序可根据负载情况来修改具体的突跳值、电压增加值。
3、安全可靠、运行平稳在本发明的程序中，有多次判断电动机是否起动和多次测量电动机的负载，可以保护电动机不被负载过大而烧毁，在电动机增加一定负载后，将传动件全部张紧、齿轮全部啮合，再加全电压，使电动机带动负载运行，平稳运行，有效的保护传动件；全过程先测量，再判断，后动作，缓慢起动，减小起动对电网的冲击，有效的保护了供电电网。
下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细的说明图1为本发明的主CPU 3的控制程序流程图；图2为本发明的软起动器硬件构成的示意图；图3为本发明的主CPU 3的芯片及其外围线路图；图4为本发明的电机负载测量电路1及外围线路图；图5为本发明的数字量输入输出接口4及外围线路图；图6为本发明的可控硅触发控制电路5的电路图；图7为本发明的可控硅功率模块6的线路图。
具体实施例方式
图1为本发明采用自测负载中间突跳起动方式的软起动器的中央控制器3的控制程序流程图，从[上电]101进入[置可控硅导通角初值]102，一般出厂时就已经设置了一个值，例如导通角初值为30～60度，再进入[等待启动信号]103进行判断，如果否，重新进入[等待启动信号]103进行判断，如果是，就进入[导通可控硅]104；[导通可控硅]104进入[等待起动完成信号]105进行判断，如果是，进入[运行]106，最后进入[结束]107，如果否，进入[测量负载]108；[测量负载]108进入[等待负载到突跳值]109进行判断，比较电动机的此时起动的电流与电动机正常工作的额定电流的关系，直至起动电流为电动机正常工作时的额定电流的一定倍数，即达到设定的电流突跳值，为了避免因起动电流过大将电动机烧坏，一般设置为起动电流达到额定电流的3～5倍，如果没有到突跳值，进入[起动完成否？]110进行判断，如果完成，就进入[运行]106，如果没完成，就进入[导通角增加规定值]111，一般增加1～3度，再重新进入[导通可控硅]104，如果达到突跳值，进入[置可控硅导通角全开通]112；[置可控硅导通角全开通]112进入[突跳时间增加]113，一般增加一个基本值20mS，再进入[突跳规定时间到否？]114进行判断，如果否，就再次进入[置可控硅导通角全开通]112，如果是，[突跳规定时间到否？]114进入[恢复原导通角]115；[恢复原导通角]115进入[导通可控硅]116，再进入[起动完成否？]117，如果否，[起动完成否？]117进入[导通角增加规定值]118，一般增加1～3度，再回到[导通可控硅]116，如果是，[起动完成否？]117进入[运行]106，最后进入[结束]107。
图2为本发明的软起动器硬件构成的示意图，其结构为电机负载测量电路1通过数据线与交流电动机2连接，电机负载测量电路1通过数据线与主CPU3相连，主CPU3通过数据线与数字量输入输出接口4相连，数字量输入输出接口4再通过数据输出线与可控硅触发控制电路5相连，可控硅触发电路5通过数据线与可控硅功率模块6相连，可控硅功率模块6在通过数据线连接交流电动机2，主CPU 3的芯片型号为8032，还可以是8752或者8952，电机负载测量电路芯片的型号为ADC0809，数字量输入输出接口芯片4的型号为82C55，可控硅功率模块6中的可控硅的型号可以为400A/320V、500A/2500V、400A/320V、800A/2500V、1000A/4000V或1250A/4000V，交流电动机2的功率可为7.5kW～575kW之间的任意一种。
图3、图4、图5、图6和图7为本发明软起动器的主要芯片及其外围线路图，其中图3为本发明的主CPU 3的芯片及其外围线路图，主CPU3的芯片型号为8032，还可以是8752或者8952，主CPU3的引脚对应连接线分别连接电机负载测量电路1、数字量输入输出接口4、上电复位电路和振荡电路等相应的连接线，主CPU3还连接一个型号为X5045的存储器，RP1、RP2、RP3和RP4电阻均为10kΩ，在RP1～RP4远离主CPU3的一端都接5V直流电源。
图4本发明的电机负载测量电路1及外围线路图，电机负载测量电路1的芯片型号为ADC0809，电机负载测量电路1的芯片引脚外的线号分别与主CPU3的芯片外围线路中标号相同的线号相连接以及与交流电动机2的电路相连，R1～R5的电阻均为20kΩ。
图5为本发明的数字量输入输出接口4及外围线路图，数字量输入输出接口4的芯片的型号为82C55，数字量输入输出接口4的芯片线号分别与主CPU3的芯片外围线路中标号相同的线号相连接，其中RP1、RP2和RP3的电阻均为2kΩ。
图6为本发明的可控硅触发控制电路5的电路图，输出的线号与可控硅功率模块6的输入线号相对应，其中电阻R1～R6的电阻可为1kΩ～300kΩ。
图7为本发明的可控硅功率模块6的线路图，其中三组模块分别串联反向接入电动机电源线的三相火线中，电阻R1～R6的电阻可为10kΩ～800kΩ，可控硅的型号可以为400A/320V、500A/2500V、400A/320V、800A/2500V、1000A/4000V或1250A/4000V。
图3、图4、图5、图6和图7为本发明软起动器的主要芯片及其外围线路图，其电路连接方式与现有的CPU控制单元基本相同，所使用的各种型号的芯片也都为芯片的基本使用功能。
权利要求
1.采用自测负载中间突跳起动方式的软起动器，其硬件结构为电机负载测量电路(1)通过数据线与交流电动机(2)连接，电机负载测量电路(1)通过数据线与主CPU(3)相连，主CPU(3)通过数据线与数字量输入输出接口(4)相连，数字量输入输出接口(4)再通过数据输出线与可控硅触发控制电路(5)相连，可控硅触发控制电路(5)通过数据线与可控硅功率模块(6)相连，可控硅功率模块(6)通过数据线连接交流电动机(2)；其特征在于主CPU(3)的控制程序流程的步骤为从[上电](101)进入[置可控硅导通角初值](102)再进入[等待启动信号](103)进行判断，如果否，重新进入[等待启动信号](103)进行判断，如果是，就进入[导通可控硅](104)；[导通可控硅](104)进入[等待起动完成信号](105)进行判断，如果是，进入[运行](106)，最后进入[结束](107)，如果否，进入[测量负载](108)；[测量负载](108)进入[等待负载到突跳值](109)进行判断，如果没有到突跳值，进入[起动完成否？](110)进行判断，如果完成，就进入[运行](106)，如果没完成，就进入[导通角增加规定值](111)，再重新进入[导通可控硅](104)，如果达到突跳值，进入[置可控硅导通角全开通](112)；[置可控硅导通角全开通](112)进入[突跳时间增加](113)，再进入[突跳规定时间到否？](114)进行判断，如果突跳时间没到，就再次进入[置可控硅导通角全开通](112)，如果突跳时间到，进入[恢复原导通角](115)；[恢复原导通角](115)进入[导通可控硅](116)，再进入[起动完成否？](117)，如果没有起动，就进入[导通角增加规定值](118)，再回到[导通可控硅](116)，如果已起动，就进入[运行](106)，最后进入[结束](107)。
2.根据权利要求1所述的软起动器，其特征在于可控硅功率模块(6)为三对反并联晶闸管串联于电动机的三相供电的电路上。
3.根据权利要求1所述的软起动器，其特征在于主CPU(3)的芯片型号为8032、或8752、或8952。
4.根据权利要求1所述的软起动器，其特征在于电机负载测量电路(1)的芯片型号为ADC0809。
5.根据权利要求1所述的软起动器，其特征在于数字量输入输出接口(4)的芯片型号为82C55。
全文摘要
本发明公开了一种采用自测负载中间突跳起动方式的软起动器，属于起动器制造技术领域，本发明要解决的技术问题是提供一种安全可靠、自测负载、电动机起动后根据负载情况来实行中间突跳起动的软起动器，其主要技术方案是主CPU的控制程序流程在自测电动机负载的电流值达到一定值时，且电动机还没有带动负载，此时就瞬间给电动机增加全电压，使电动机的电压突跳，待突跳时间结束，再恢复突跳前的电压，使电动机正常运行，并平稳起动；本发明具有广阔的应用前景，不仅可以应用于矿井下刮板输送机、风机、水泵等需缓慢起动的设备，同时也可应用于选煤场、冶金、油田、港口码头及化工厂等恶劣环境，实现交流电机的调速起动与控制。
文档编号H02P1/28GK101039087SQ200710061609
公开日2007年9月19日 申请日期2007年3月20日 优先权日2007年3月20日
发明者李廷亮, 石忠良, 张卫平 申请人:太原惠特科技有限公司