专利名称：一种绕线式电动机调速控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种绕线式电动机调速控制器，用于起重设备上的绕线式电动机转子串入电阻方式调速，尤其适合生产车间对吊装重物的行车进行运动控制，是对用时间继电器顺序控制绕线式电动机调速方式的改进。
背景技术：
现有的工业行车从起动到高速运动，有个由低速到高速平缓逐级加速的过程，它由多个时间继电器逐级延时、顺序控制相应的接触器吸合，靠接触器常开触点闭合短路掉电动机转子串入的电阻来实现。绕线式电动机转子串入的电阻越大，电动机的转速越低，反之转速越高。通常电动机转速分为5档或6档，I档转速最低，此时串入转子的电阻全部加入，阻值最大；5档或6档转速最高，串入转子的电阻为零即电阻全部被短路；2档以上短路掉部分电阻，档位越高，短路掉的电阻越多，电动机转速也就越高。这些接触器吸合与释放，又靠对应的时间继电器延时顺序控制。如果转速分5档，需要4个时间继电器，如果转速分6档，则需要5个时间继电器。这4个或5个时间继电器虽然可用一个控制电路组成调速控制器，但缺点是外接线多而复杂，可靠性低，造价高，维修成本也高。
发明内容本实用新型设计了一个调速控制器，代替现有技术由多个时间继电器组成的调速控制器。本实用新型方案用普通微型继电器(以下简称继电器)来代替现有技术中的时间继电器，如果转速分5档，需要4个继电器，如果转速分6档，则需要5个继电器，需要接触器的个数与继电器的个数相同。本实用新型的特点是采用R、C阻容充、放电原理实现延时顺序控制，在R、C阻容充、放电回路串入一个按扭开关，起到接通或断开充电电源的作用，控制充电或放电，该按扭开关具有一对常开-常闭转换触点，在其电阻与电容的连接点上再接入互相串联的几个二极管和一个电阻的支路，各个二极管顺向串联，二极管在前，末尾再接串联一个电阻，然后接地。所谓二极管顺向串联，是指后一个二极管的正极接前一个二极管的负极。从第一个二极管的正极和其后各个二极管的串联节点上依次引出控制信号，控制反相驱动器作功率放大，来顺序控制各个继电器的吸合与释放，继电器的吸合与释放又控制对应的接触器的常开触点动作，调节串入电动机转子的电阻数量，实现电动机调速。如果转速分5档，需要4个二极管，如果转速分6档，则需要5个二极管，其余类推。按扭开关按下时电容充电，松开时电容放电。反相驱动器的输入端具有一个门坎电压或称阈值电压，大小约零点几伏，当加在反相驱动器的输入端的信号电压达到或超过阈值电压后，反相驱动器才有输出，使继电器线包通电。有多种商品集成电路，其内集成了多个反相驱动器，现行的集成电路生产工艺能保证阈值电压值一致性很好。在电容充电的过程中，电容上的电压逐渐上升，自然是在前的控制信号先达到阈值电压，随后各个控制信号依次达到阈值电压，以此来实现了顺序控制。由于从各个二极管的串联节点上依次引出控制信号，二极管约有O. 7V的正向压降，具有箝位作用，保证了各个控制信号具有电位差，不会出现同时到达阈值电压的情况。如果电容放电，自然是最末的控制信号首先跌落到阈值电压以下，随后各个控制信号依次跌落到阈值电压以下，同样实现了顺序控制。本实用新型设计的电路体积小，结构简单，减少了外接线，维修方便，降低了成本。
图1为电动机转子串联电阻的示意图，其中U、V、W是三相交流电源，接入电动机Ml的定子，电动机Ml的转子分为三相，第一相串联了电阻Rll R15，第二相串联了电阻R21 R25，第三相串联了电阻R31 R35 ;在电阻Rll、R21、R31上分别并联接触器Kl的常开触点Κ1-1、Κ1-2、Κ1-3 ;在电阻R12、R22、R32上分别并联接触器K2的常开触点K2-1、K2-2、K2-3 ;在电阻R13、R23、R33上分别并联接触器K3的常开触点K3-1、K3-2、K3-3 ;在电阻R14、R24、R34上分别并联接触器K4的常开触点K4_l、K4_2、K4-3 ;在电阻R15、R25、R35上分别并联接触器K5的常开触点K5-1、K5-2、K5-3。图2是本实用新型的原理示意图，其中反相驱动器NI N5可选择ULN2003、MC1413、SN75492等型号的集成电路，N6为集成三端稳压器LM7805，电解电容C2、C3是滤波电容，以便从12V直流电源得到5V直流电源。Kl K5为接触器，Jl J5为继电器，Jl-1 J5-1分别为继电器Jl J5的常开触点；接触器Kl K5分别与常开触点Jl-1 J5-1串联，用12V直流电源供电。图3是本实用新型的一个实施例，它在图2的基础上增加了 5个CMOS模拟开关Dl D5，在二极管VDl VD5的各个串联节点上连接了泻放电阻R6 R9，对图2进行了完
盡
口 ο图4在二极管VDl之前串入了一个二极管VD0，二极管VDO的负极接二极管VDl的正极，二极管VDO的正极接电解电容Cl的正极。因为电解电容Cl开始充电时，电压上升速度很快，使一档速度持续时间过短，串入二极管VDO能延长一些一档速度持续时间。增加了可调电阻RPl与电阻RO串联，按扭开关SI的常闭触点串联了一个可调电阻RP2再接地，便于分别调整电动机升速或降速延迟时间。
具体实施方式
下面结合实施例来解释附图和说明本实用新型的发明要点。参看图2，取一个按扭开关SI，该按扭开关具有一对常开-常闭转换触点，即按下按扭时常开触点闭合、常闭触点断开，松开按扭时则相反。把按扭开关SI的常开触点连接一个低压直流电源的正极，这个直流电源一般选用5V;按扭开关SI的公共端(6)连接电阻RO的一端，电阻RO的另一端连接电解电容Cl的正极，电解电容Cl的负极连接电路的参考零电位即接地，按扭开关SI的常闭触点也接地；这样组成了一个R0、C1充、放电回路，按下按扭开关时电解电容Cl充电，松开按扭时电解电容Cl放电。图2电路将电动机转速分为六档控制，取五个二极管VDl VD5顺向串联，即后一个二极管的正极连接前一个二极管的负极，例如二极管VD2的正极连接二极管VDl的负极，并把该连接点标记为(2)，余类推，依次可得到(3)、(4)、(5)几个连接点。把第一个二极管VDl的正极(I)连接到电阻RO与电解电容Cl的连接点，把最末的二极管VD5的负极连接电阻RlO的一端，RlO的另一端接地。从连接点(I) (5)分别通过限流电阻Rl R5连接到反相驱动器NI N5的输入端，NI N5的输出端分别连接到继电器Jl J5线包的一端，继电器Jl J5线包的另一端连接到一个低压直流电源的正极，这个直流电源一般为12V,也就是说继电器Jl J5分别由反相驱动器NI N5来驱动。当按下按扭开关SI时电解电容Cl通过电阻RO充电，连接点(I) (5 )的电位逐渐上升，首先连接点(I)的电位上升达到反相驱动器的阈值电压，驱动继电器Jl吸合；稍后连接点(2)的电位上升达到反相驱动器的阈值电压，驱动继电器J2吸合；再稍后连接点(3)、
(4)的电位依次上升达到反相驱动器的阈值电压，驱动继电器J3、J4吸合；最后连接点(5)的电位上升达到反相驱动器的阈值电压，驱动继电器J5吸合，实现了继电器Jl J5顺序吸合。若按下按扭开关SI不放，电解电容Cl上的电压可达到最大(5V)并保持不变，继电器Jl J5都保持成吸合状态。若此时松开按扭开关SI，电解电容Cl放电，连接点(5) (I)的电位逐渐下降，首先连接点(5)的电位下降到低于阈值电压，继电器J5释放，稍后连接点(4)的电位下降到低于阈值电压，继电器J4释放……，直到连接点(I)的电位下降到低于阈值电压，继电器Jl释放，控制了继电器J5 Jl顺序释放。若按扭开关SI保持松开状态，继电器Jl J5也保持释放状态。Jl-1 J5-1分别是继电器Jl J5的常开触点，它们分别与接触器Kl K5的线包串联，由12V直流电源供电。接触器Kl K5均有三对彼此独立的常开触点，现把接触器Kl的三对常开触点命名为Κ1-1、Κ1-2、Κ1-3，把接触器K2的三对常开触点命名为Κ2-1、Κ2-2、Κ2-3，余类推。当继电器Jl J5处于吸合状态时，其常开触点Jl-1 J5-1闭合，接触器Kl Κ5的线包得电，带动接触器Kl Κ5的各个常开触点闭合，即可短路掉电动机转子的串联电阻。给电动机通电，当按下按扭开关SI时，SI的常开触点闭合，5V直流电源通过SI的常开触点和电阻RO给电解电容Cl充电，(I)点的电位逐渐上升，(2) (5)点的电位也会跟着逐渐上升，在(I)点的电位尚未上升到反相驱动器的阈值电压之前，其后的(2) (5)点的电位只会比(I)点的电位更低，它们彼此之间相差一个二极管的正向电压，约O. 7V ;此时反相驱动器的各个输出端为高电平，各个继电器线包无电，继电器处于释放状态，各个接触器也跟着处于释放状态，各个接触器的常开触点断开，电动机转子的串联电阻最大，电动机转速最慢，是为I档，慢速起动。随后(I)点的电位上升到反相驱动器的阈值电压，反相驱动器NI的输出端变为低电平，于是继电器Jl线包得电吸合，其常开触点Jl-1闭合，带动接触器Kl线包得电吸合，参看图1，于是接触器Kl的常开触点Κ1-1、Κ1-2、Κ1-3闭合，分别短路掉电动机转子的串联电阻R11、R21、R31，电动机转速开始升高，是为2档，当(2)点的电位未上升到反相驱动器的阈值电压前，电动机保持这个转速。随后(2)点的电位上升到反相驱动器的阈值电压，反相驱动器Ν2的输出端变为低电平，继电器J2吸合，此时继电器Jl、J2同时为吸合状态，使接触器Κ1、Κ2也同时吸合，Κ2的常开触点Κ2-1、Κ2-2、Κ2-3闭合，分别短路掉电动机转子的串联电阻町2、1 22、1 32，此时有Rll+ R12、R21+ R22、R31+ R32等电阻被短路掉，电动机转速比2档再升高一点，是为3档，当(3)点的电位未上升到反相驱动器的阈值电压前，电动机保持这个转速。其余类推，当(3)点的电位上升到反相驱动器的阈值电压，电动机转子的串联电阻R13、R23、R33被短路掉，是为4档；当(4)点的电位上升到反相驱动器的阈值电压，电动机转子的串联电阻R14、R24、R34被短路掉，是为5档；最后(5)点的电位上升到反相驱动器的阈值电压，电动机转子的串联电阻R15、R25、R35被短路掉，是为6档；此时电动机转子的串联电阻已全部被短路掉，电动机转速达到最大。只要继续按下按扭SI不放，电动机便在最大转速状态下运行。如果此时松开按扭SI，由于SI的常闭触点闭合接地，电解电容Cl通过电阻RO放电，(5)点的电位将首先下降到反相驱动器的阈值电压以下，继电器J5及接触器K5首先失电释放，接触器K5的触点恢复成常开状态，电阻R15、R25、R35恢复串联在电动机转子上，电动机转速恢复成5档；然后(4)点、(3)点、(2)点、(I)点的电位依次下降到反相驱动器的阈值电压以下，依次恢复各个档位的电动机转子的串联电阻，电动机转速依次恢复成4档、3档、2档、I档，最后保持I档转速运行。如果电动机转速达到某个档位后想保持这个档位的转速， 可以采取“点动”按扭开关Si的方式，即按扭开关SI松开、按下交替进行便可，以补充电解电容Cl因放电失去的电倉泛。图3是本实用新型的一个实施例，大部分电路与图2相同，工作原理亦同。所不同是在二极管VDl的正极、VDl VD5的各个串联节点即图中的(I)、(2)、(3)、(4)、(5)各点不是直接连接限流电阻Rl R5，而是连接到各个模拟开关Dl D5的控制输入端上，这里CMOS模拟开关采用了集成电路⑶4066，每片⑶4066内有四个彼此独立的模拟开关，这五个模拟开关的输入端接到5V直流电源的正极，它们的输出端分别连接限流电阻Rl R5的一端；CM0S模拟开关的输入阻抗高，输出阻抗低，起到阻抗变换的作用，电路更可靠。同时在(I)、(2)、(3)、(4)、(5)各点连接泻放电阻R6 R9的一端，R6 R9的另一端接地，R6 R9的阻值取IM Ω以上。电动机从一档转速升到最大转速，一般调整为4-5秒钟为宜。因为电解电容Cl开始充电时，电压上升速度很快，(I)点电位很快便能达到阈值电压，使一档速度持续时间过短，可在二极管VDl之前串入了一个二极管VD0，增加一个二极管的正向压降，使(I)点电位推迟达到阈值电压来改善这种情况，如图4所示，即将二极管VDO的负极接二极管VDl的正极，二极管VDO的正极接电解电容Cl的正极，串入二极管VDO能延长一些一档速度持续时间。图4还增加可调电阻RPl与电阻RO串联，便于调整充电时间常数[=(R0+ RP1)*C1]，按扭开关SI的常闭触点串联了一个可调电阻RP2再接地，便于调整放电时间常数[=(R0+ RPl+ RP2)*C1]，即是便于分别调整电动机升速或降速延迟时间。综上所述，本实用新型的特征是1、采用R、C阻容充、放电原理实现延时顺序控制，其措施为I)、电阻R0、电解电容Cl的充、放电回路串联了一个具有一对常开-常闭转换触点的按扭开关Si，起到接通或断开充电电源的作用，即按下按扭常开触点闭合、常闭触点断开，松开按扭则相反。把按扭开关Si的常开触点连接一个低压直流电源的正极，这个直流电源一般选用5V;按扭开关SI的公共端(6)连接电阻RO的一端，电阻RO的另一端连接电解电容Cl的正极，电解电容Cl的负极连接电路的参考零电位即接地，按扭开关SI的常闭触点也接地；这样组成了一个R0、C1充、放电回路，按下按扭开关时电解电容Cl充电，松开按扭时电解电容Cl放电。2)、在充、放电回路的电解电容Cl的正极接入了一条支路，电动机调速分六档控制时，该支路由五个二极管VDl VD5和一个电阻RlO依次串联组成，二极管在前，电阻在后，各个二极管顺向串联，即后一个二极管的正极连接前一个二极管的负极，末尾二极管VD5的负极连接电阻RlO的一端，RlO的另一端接地；首个二极管VDl的正极(I)连接电解电容Cl的正极，从二极管VDl的正极(I)、二极管VDl的负极与二极管VD2的正极连接点
(2)、二极管VD2的负极与二极管VD3的正极连接点(3)、二极管VD3的负极与二极管VD4的正极连接点(4)、二极管VD4的负极与二极管VD5的正极连接点(5)引出五个控制信号；3)、引出的五个控制信号按顺序分别连接模拟开关Dl D5的控制输入端，模拟开关Dl D5的输入端接到5V直流电源的正极，模拟开关Dl D5输出端分别连接限流电阻Rl R5的一端，限流电阻Rl R5的另一端分别连接反相驱动器NI N5的输入端，反相驱动器NI N5的输出端分别连接继电器Jl J5线包的一端，继电器Jl J5线包的另一端连接12V直流电源的正极。2、可在二极管VDI之前串入一个二极管VDO，即二极管VDO的负极接二极管VDI的正极，二极管VDO的正极接电解电容Cl的正极，串入二极管VDO能延长一些一档速度持续时间。3、若电动机调速分五档控制，电解电容Cl的正极接入的支路仅需要四个二极管和一个电阻依次串联，模拟开关、反相驱动器也分别减少一个。4、为实现充、放电时间常数分别可调，可将电阻RO串联可调电阻RPI后代替RO以及在按扭开关SI的常闭触点串入可调电阻RP2再接地。以上所述，仅是本实用新型的较佳实施范例而已，并非对发明作任何形式上的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种绕线式电动机调速控制器，采用R、c阻容充、放电原理实现延时顺序控制，其特征在于 1)、充、放电回路串联了具有一对常开-常闭转换触点的按扭开关SI，把按扭开关SI的常开触点连接5V直流电源的正极，按扭开关SI的公共端(6)连接电阻RO的一端，电阻RO的另一端连接电解电容Cl的正极，电解电容Cl的负极接地，按扭开关SI的常闭触点也接地，这样组成了一个R0、Cl充、放电回路，按下按扭开关时电解电容Cl充电，松开按扭时电解电容Cl放电； 2)、在电解电容Cl的正极接入了一条支路，电动机调速分六档控制时，该支路由五个二极管VDl VD5和一个电阻RlO依次串联组成，二极管在前，电阻在后，各个二极管顺向串联，即后一个二极管的正极连接前一个二极管的负极，末尾二极管VD5的负极连接电阻RlO的一端，RlO的另一端接地；首个二极管VDl的正极(I)连接电解电容Cl的正极，从二极管VDl的正极(I)、二极管VDl的负极与二极管VD2的正极连接点(2)、二极管VD2的负极与二极管VD3的正极连接点(3)、二极管VD3的负极与二极管VD4的正极连接点(4)、二极管VD4的负极与二极管VD5的正极连接点(5)引出五个控制信号； 3)、引出的五个控制信号按顺序分别连接模拟开关Dl D5的控制输入端，模拟开关Dl D5的输入端接到5V直流电源的正极，模拟开关Dl D5的输出端分别连接限流电阻Rl R5的一端，限流电阻Rl R5的另一端分别连接反相驱动器NI N5的输入端，反相驱动器NI N5的输出端分别连接继电器Jl J5线包的一端，继电器Jl J5线包的另一端连接12V直流电源的正极。
2.如权利要求1所述的绕线式电动机调速控制器，其特征在于可在二极管VDl之前串入一个二极管VDO，二极管VDO的负极接二极管VDl的正极，二极管VDO的正极接电解电容Cl的正极。
3.如权利要求1所述的绕线式电动机调速控制器，其特征在于若电动机调速分五档控制，电解电容Cl的正极接入的支路仅需要四个二极管和一个电阻依次串联，模拟开关、反相驱动器也分别减少一个。
4.如权利要求1所述的绕线式电动机调速控制器，其特征在于可将电阻RO串联可调电阻RPl后代替RO以及在按扭开关SI的常闭触点串入可调电阻RP2再接地，实现充、放电时间常数分别可调。
专利摘要本实用新型为一种绕线式电动机调速控制器，用于起重设备上的绕线式电动机转子串入电阻方式调速，尤其适合生产车间对吊装重物的行车进行运动控制，是对用时间继电器顺序控制绕线式电动机调速方式的改进。它采用R、C阻容充、放电原理，充、放电回路串联了按扭开关控制接通、断开充电电源；电容处接入了一条支路，该支路由五个二极管和一个电阻依次串联组成，从二极管的各个串联节点引出五个控制信号，实现电动机延时顺序控制调速。
文档编号H02P25/24GK202841047SQ20122040382
公开日2013年3月27日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者陈祥辉 申请人:湖南水口山有色金属集团有限公司