一种多速电机控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种多速电机控制装置。

背景技术：

传统电机控制方案由断路器、接触器、热继电器组成，多速电机控制则采用断路器、多个接触器和多个热继电器组成，元器件数量多，接线复杂。随着控制与保护开关CPS逐步在国内推广应用，电机控制方案逐渐转变为控制与保护开关直接控制电机，多速电机控制方案则通常采用多个控制与保护开关和多个接触器实现。目前，控制与保护开关成本相对较高，采用多个控制与保护开关的多速电机控制方案不利于推广应用。

为此，有厂家提出了利用单台CPS与若干接触器组成的多速电机控制方案，可以大幅降低实现成本。但现有采用单台CPS的多速电机控制普遍存在结构复杂、接线繁琐的不足，此外，无法利用CPS自带的通信端口实现多速电机的远程控制。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种多速电机控制装置，利用单台CPS实现多速电机控制，一方面接线简单，另一方面可利用CPS自带的通信端口实现多速电机的远程控制。

本实用新型具体采用以下技术方案：

一种多速电机控制装置，所述多速电机具有至少两种不同的运行速度，所述控制装置包括控制与保护开关CPS、控制开关组、一组接触器，所述CPS具有至少两个可编程输入端口和至少两个可编程输出端口；主电源经由所述CPS的主触头以及所述接触器的主触头与电机的绕组连接形成主回路；控制开关组与所述CPS的可编程输入端口连接形成用于生成控制信号的控制回路；所述CPS的可编程输出端口与所述接触器的线圈和辅助触头连接形成速度控制主回路；控制回路与速度控制主回路一起构成二次控制回路。

优选地，所述控制开关组由一个常闭按钮及与所述电机的运行速度类别数相同个数的一组常开按钮组成，分别用于生成停止信号以及各个速度下的起动信号；各按钮的一端分别与所述CPS上同样数量的可编程输入端口一一对应连接，各按钮的另一端共同连接后接入所述CPS的可编程输入公共端。

优选地，所述控制开关组为转换开关，转换开关数量与所述电机的运行速度类别数相同，分别用于生成各个速度下的起动、停止信号；转换开关的一端分别与所述CPS上同样数量的可编程输入端口一一连接，各转换开关的另一端共同连接后接入CPS的可编程输入公共端。

优选地，所述可编程输出端口为继电器输出的无源触点。

优选地，在所述CPS的供电回路中串接有熔断器。

本实用新型技术方案可适用于各类具有不同速度等级（双速、三速或四速等）的多速电机控制，以下为两种具体实例：

所述多速电机具有高、低两种不同的运行速度；所述多速电机控制装置包括第一～第三接触器；在主回路中，CPS的主触头一端连接主电源，CPS的主触头另一端分别与第一接触器主触头的一端、第二接触器主触头的一端连接，第一接触器主触头的另一端、第二接触器主触头的另一端分别连接多速电机的低速绕组、高速绕组，第三接触器主触头的一端连接多速电机的低速绕组，第三接触器主触头的另一端短接；在速度控制主回路中使用了CPS的第一可编程输出端口和第二可编程输出端口，第一接触器线圈与第二接触器的常闭辅助触头、第三接触器的常闭辅助触头串接之后与第一可编程输出端口连接，第二接触器线圈与第三接触器线圈并联成的电路与第一接触器的常闭辅助触头串接之后与第二可编程输出端口连接。

或者，所述多速电机具有高、中、低三种不同的运行速度；所述多速电机控制装置包括第一～第四接触器；在主回路中，CPS的主触头一端连接主电源，CPS的主触头另一端分别与第一接触器主触头的一端、第二接触器主触头的一端、第三接触器主触头的一端连接，第一接触器主触头的另一端、第二接触器主触头的另一端、第三接触器主触头的另一端分别连接多速电机的低速绕组、中速绕组、高速绕组，第四接触器的主触头一端连接多速电机的低速绕组，第四接触器的主触头另一端短接；在速度控制主回路中使用了CPS的第一～第三可编程输出端口，第一接触器线圈与第二接触器的常闭辅助触头、第三接触器的常闭辅助触头、第四接触器的常闭辅助触头串接之后与第一可编程输出端口连接，第二接触器线圈与第一接触器的常闭辅助触头、第三接触器的常闭辅助触头、第四接触器的常闭辅助触头串接之后与第二可编程输出端口连接，第三接触器线圈与第四接触器线圈并联成的电路与第一接触器的常闭辅助触头、第二接触器的常闭辅助触头串接之后与第三可编程输出端口连接。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型使用方便、接线简单、成本低廉，并且可利用CPS自带的通信端口实现多速电机的远程控制。

附图说明

图1为本实用新型双速电机控制装置的主回路原理图；

图2为本实用新型双速电机控制装置的一种二次控制回路原理图；

图3为本实用新型三速电机控制装置的主回路原理图；

图4为本实用新型三速电机控制装置的一种二次控制回路原理图；

图5为本实用新型双速电机控制装置的另一种二次控制回路原理图；

图6为本实用新型三速电机控制装置的另一种二次控制回路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：

本实用新型控制装置包括控制与保护开关CPS、控制开关组、一组接触器，所述CPS具有至少两个可编程输入端口和至少两个可编程输出端口；主电源经由所述CPS的主触头以及所述接触器的主触头与电机的绕组连接形成主回路；控制开关组与所述CPS的可编程输入端口连接形成用于生成控制信号的控制回路；所述CPS的可编程输出端口与所述接触器的线圈和辅助触头连接形成速度控制主回路；控制回路与速度控制主回路一起构成二次控制回路。

控制回路输入多速起动信号至控制与保护开关CPS可编程输入端口控制CPS闭合，控制与保护开关CPS接收到多速起动信号后控制可编程输出动作，从而控制速度控制主回路中接触器吸合实现电机起动、运行，控制回路输入停止信号至控制与保护开关CPS可编程输入端口控制CPS断开，控制与保护开关CPS接收到停机信号后控制可编程输出释放，从而控制速度控制主回路中接触器释放实现电机停机。控制与保护开关CPS通过菜单或通信将可编程输入设置为停止功能、低速起动功能、中速起动功能、高速起动功能等功能，控制与保护开关CPS通过菜单或通信设定低速电流保护整定值、中速电流保护整定值、高速电流保护整定值，控制与保护开关CPS根据可编程输入端口检测到的速度控制起动信号自动选择相应的电流保护整定值，以实现良好的电机电流保护功能。

所述控制回路可采用按钮或转换开关来实现，例如，所述控制开关组由一个常闭按钮及与所述电机的运行速度类别数相同个数的一组常开按钮组成，分别用于生成停止信号以及各个速度下的起动信号；各按钮的一端分别与所述CPS上同样数量的可编程输入端口一一对应连接，各按钮的另一端共同连接后接入所述CPS的可编程输入公共端COM端口。

或者，所述控制开关组为转换开关，转换开关数量与所述电机的运行速度类别数相同，分别用于生成各个速度下的起动、停止信号；转换开关的一端分别与所述CPS上同样数量的可编程输入端口一一连接，各转换开关的另一端共同连接后接入CPS的可编程输入公共端。

优选地，所述可编程输出端口为继电器输出的无源触点。

优选地，在所述CPS的供电回路中串接有熔断器。

本实用新型技术方案可适用于各类具有不同速度等级（双速、三速或四速等）的多速电机控制，为便于公众理解，下面以最常见的双速电机和三速电机为例来对本实用新型技术方案进行详细说明。

图1显示了本实用新型双速电机控制装置的主回路原理。如图1所示，该双速电机控制装置的主回路包括一个控制与保护开关CPS、接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3；如图1所示，CPS的主触头一端连接主电源，CPS的主触头另一端分别与接触器KM1主触头的一端、接触器KM2主触头的一端连接，接触器KM1主触头的另一端、接触器KM2主触头的另一端分别连接双速电机的低速绕组、高速绕组，接触器KM3主触头的一端连接多速电机的低速绕组，接触器KM3主触头的另一端短接。

图2显示了本实用新型双速电机控制装置的二次控制回路原理。如图2所示，CPS的A1、A2为辅助电源输入端，与电源230VAC连接，熔断器FU为二次控制回路提供保护；DI1、DI2、DI3、DI4为可编程输入端口，DI1、DI2、DI3分别与停止按钮SS1、低速起动按钮SB1、高速起动按钮SB2连接，各按钮的另一端共同连接后接入CPS的可编程输入公共端；DO1、DO2、DO3为可编程输出端口，DO1经接触器KM2常闭辅助触点、接触器KM3常闭辅助触点与接触器KM1线圈连接，DO2经接触器KM1常闭辅助触点与接触器KM2线圈 、接触器KM3线圈连接，接触器KM2线圈 、接触器KM3线圈并联连接。

该双速电机控制装置的基本工作原理为：按下低速起动按钮SB1，控制与保护开关可编程输出DO1闭合，从而接触器KM1吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机低速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择低速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。按下停止按钮SS1，控制与保护开关可编程输出DO1断开，从而接触器KM1释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。按下高速起动按钮SB2，控制与保护开关可编程输出DO2闭合，从而接触器KM2吸合、接触器KM3吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机高速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择高速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。按下停止按钮SS1，控制与保护开关可编程输出DO2断开，从而接触器KM2释放、接触器KM3释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。

本实施例中的CPS可通过菜单或可编程输入进行本地/远程控制的设置，本地控制如上所述，在远程控制下，外部控制按钮无效，仅当控制与保护开关CPS通过通信端口（本实施例中为RS485通信端口A、B）接收到低速起动信号命令时闭合，同时控制可编程输出触点DO1闭合，接触器KM1吸合，电机低速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择低速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到停止信号命令时断开，同时控制可编程输出触点DO1断开，接触器KM1释放，电机停机。仅当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到高速起动信号命令时闭合，同时控制可编程输出触点DO2闭合，接触器KM2吸合、接触器KM3吸合，电机高速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择高速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到停止信号命令时断开，同时控制可编程输出触点DO2断开接触器KM2释放、接触器KM3释放，电机停机。

图3显示了本实用新型三速电机控制装置的主回路原理。如图3所示，该三速电机控制装置的主回路包括一个控制与保护开关CPS、接触器KM1、接触器KM2、接触器KM3、接触器KM4；如图3所示，CPS的主触头一端连接主电源，CPS的主触头另一端分别与接触器KM1主触头的一端、接触器KM2主触头的一端、接触器KM3主触头的一端连接，接触器KM1主触头的另一端、接触器KM2主触头的另一端、接触器KM3主触头的另一端分别连接三速电机的低速绕组、中速绕组、高速绕组，接触器KM4的主触头一端连接三速电机的低速绕组，接触器KM4的主触头另一端短接。

图4显示了本实用新型三速电机控制装置的二次控制回路原理。如图4所示，CPS的A1、A2为辅助电源输入端，与电源230VAC连接，熔断器FU为二次控制回路提供保护；DI1、DI2、DI3、DI4为可编程输入端口，DI1、DI2、DI3、DI4分别与停止按钮SS1、低速起动按钮SB1、中速起动按钮SB2、高速起动按钮SB3连接，DO1、DO2、DO3为可编程输出端口，DO1经接触器KM2常闭辅助触点、接触器KM3常闭辅助触点、接触器KM4常闭辅助触点与接触器KM1线圈连接，DO2经接触器KM1常闭辅助触点、接触器KM3常闭辅助触点、接触器KM4常闭辅助触点与接触器KM2线圈连接，DO3经接触器KM1常闭辅助触点、接触器KM2常闭辅助触点与接触器KM3线圈 、接触器KM4线圈连接，接触器KM3线圈 与接触器KM4线圈并联连接。

该三速电机控制装置的基本工作原理为：按下低速起动按钮SB1，控制与保护开关可编程输出DO1闭合，从而接触器KM1吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机低速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择低速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。按下停止按钮SS1，控制与保护开关可编程输出DO1断开，从而接触器KM1释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。按下中速起动按钮SB2，控制与保护开关可编程输出DO2闭合，从而接触器KM2吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机中速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择中速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。按下停止按钮SS1，控制与保护开关可编程输出DO2断开，从而接触器KM2释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。按下高速起动按钮SB3，控制与保护开关可编程输出DO3闭合，接触器KM3吸合、接触器KM4吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机高速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择高速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。按下停止按钮SS1，控制与保护开关可编程输出DO3断开，从而接触器KM3释放、接触器KM4释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。

控制与保护开关CPS可通过菜单或可编程输入进行本地/远程控制的设置，本地控制如上所述。远程控制模式下，外部控制按钮无效，仅当控制与保护开关CPS通过通信接收到低速起动信号命令时闭合，同时控制可编程输出触点DO1闭合，接触器KM1吸合，电机低速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择低速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到停止信号命令时断开，同时控制可编程输出触点DO1断开，接触器KM1释放，电机停机。当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到中速起动信号命令时闭合，同时控制可编程输出触点DO2闭合，接触器KM2吸合，电机中速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择中速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到停止信号命令时断开，同时控制可编程输出触点DO2断开，接触器KM2释放，电机停机。仅当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到高速起动信号命令时闭合，同时控制可编程输出触点DO3闭合，接触器KM3吸合、接触器KM4吸合，电机高速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择高速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。当控制与保护开关CPS通过通信端口接收到停止信号命令时断开，同时控制可编程输出触点DO3断开，接触器KM3释放、接触器KM4释放，电机停机。

更多速度级别的电机控制装置的结构原理与此类似，此处不再赘述。以上两个实施例中均采用按钮构建控制回路，也可采用转换开关来构建，如图5和图6所示。

图5显示了本实用新型双速电机控制装置的另一种二次控制回路原理。在图中，CPS的A1、A2为辅助电源输入端，与电源230VAC连接，熔断器FU为二次控制回路提供保护；DI1、DI2、DI3、DI4为可编程输入端口，DI1、DI2分别与低速控制转换开关SA1、高速低速控制转换开关SA2连接，各转换开关的另一端共同连接后接入CPS的可编程输入公共端；DO1、DO2、DO3为可编程输出端口，DO1经接触器KM2常闭辅助触点、接触器KM3常闭辅助触点与接触器KM1线圈连接，DO2经接触器KM1常闭辅助触点与接触器KM2线圈 、接触器KM3线圈连接，接触器KM2线圈 、接触器KM3线圈并联连接。

该双速电机控制装置的基本工作原理为：将低速控制转换开关SA1拨至闭合起动位置，控制与保护开关可编程输出DO1闭合，从而接触器KM1吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机低速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择低速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。将低速控制转换开关SA1拨至断开停机位置，控制与保护开关可编程输出DO1断开，从而接触器KM1释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。将高速控制转换开关SA2拨至闭合起动位置，控制与保护开关可编程输出DO2闭合，从而接触器KM2吸合、接触器KM3吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机高速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择高速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。将高速控制转换开关SA2拨至断开停机位置，控制与保护开关可编程输出DO2断开，从而接触器KM2释放、接触器KM3释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。

本实施例中远程控制模式下的工作原理与按钮控制相同，同样的在远程控制模式下，外部转换开关控制信号无效。

图6显示了本实用新型三速电机控制装置的另一种二次控制回路原理。在图中，CPS的A1、A2为辅助电源输入端，与电源230VAC连接，熔断器FU为二次控制回路提供保护；DI1、DI2、DI3、DI4为可编程输入端口，DI1、DI2、DI3分别与低速控制转换开关SA1、中速控制转换开关SA2、高速控制转换开关SA3连接，DO1、DO2、DO3为可编程输出端口，DO1经接触器KM2常闭辅助触点、接触器KM3常闭辅助触点、接触器KM4常闭辅助触点与接触器KM1线圈连接，DO2经接触器KM1常闭辅助触点、接触器KM3常闭辅助触点、接触器KM4常闭辅助触点与接触器KM2线圈连接，DO3经接触器KM1常闭辅助触点、接触器KM2常闭辅助触点与接触器KM3线圈 、接触器KM4线圈连接，接触器KM3线圈 与接触器KM4线圈并联连接。

该三速电机控制装置的基本工作原理为：将低速控制转换开关SA1拨至闭合起动位置，控制与保护开关可编程输出DO1闭合，从而接触器KM1吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机低速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择低速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。将低速控制转换开关SA1拨至断开停机位置，控制与保护开关可编程输出DO1断开，从而接触器KM1释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。将中速控制转换开关SA2拨至闭合起动位置，控制与保护开关可编程输出DO2闭合，从而接触器KM2吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机中速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择中速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。将中速控制转换开关SA2拨至断开停机位置，控制与保护开关可编程输出DO2断开，从而接触器KM2释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。将高速控制转换开关SA3拨至闭合起动位置，控制与保护开关可编程输出DO3闭合，接触器KM3吸合、接触器KM4吸合，控制与保护开关CPS吸合，电机高速起动、运行，控制与保护开关CPS自动选择高速电流保护整定值，并根据检测到的电机电流进行电机电流保护。将高速控制转换开关SA3拨至断开停机位置，控制与保护开关可编程输出DO3断开，从而接触器KM3释放、接触器KM4释放，控制与保护开关CPS断开，电机停机。

本实施例中远程控制模式下的工作原理与按钮控制相同，同样的在远程控制模式下，外部转换开关控制信号无效。