专利名称：电动机无触点电脑节电起动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电动机的起动装置，主要是利用单片机、可控硅启动电动机和控制供电电压，以降低电动机的有功和无功损耗。它适用于交流电动机。
现有的电动机起动器，如中国实用新型专利公开的一种申请号为88208532的可控硅式感应电动机的起动装置，它主要是由串接在电动机三相主回路中的交流接触器的常开触点，与常开触点相并接的可控硅，控制电动机起动和停止过程的逻辑转换电路、移相触发脉冲控制单元和加速限制延时电路组成，该起动器虽然利用了可控硅的可控性，使感应电动机按照一定规律平滑缓慢起动，但它还存在以下不足运行时不能自动跟踪电动机负载变化，实现运行节电，同时该起动器仍然利用交流接触器等实现电路的切换，不但消耗能量，而且可靠性较差。
中国实用新型还公开了一种申请号为89202490的电动机节能控制器，它具有无触点调压启动、自动跟踪电动机负载变化，以及各种保护功能，其不足是电路采用分立元件构成，电路结构比较复杂，因此影响产品的可靠性。
本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种利用单片机及控制程序实现对电动机软启动、自动跟踪电动机负载变化和连续调整电动机端电压，以提高电动机功率因数的起动器。同时它还有各种保护功能。
本实用新型的目的是这样实现的利用单片机控制启动电压按一定斜坡速率上升，实现软启动；实时检测电动机负载变化，自动调整电动机的端电压，减少电动机的有功和无功损耗。具体技术解决方案是电动机无触点电脑节电脑节电起动器是由电压、电流采样电路、单片机、程序存储器、脉冲触发电路、可控硅、电源构成，电压、电流采样电路将从串接在三相电源与电动机之间的可控硅的两端检取的电压和电流信号即电压与电流的相位差送入单片机内，由其进行数据处理后计算出可控硅的最佳导通角，并发出控制信号，经脉冲触发电路对可控硅触发极实行控制，以调节电动机的端电压，使其处于最佳运行状态。
电动机的软启动是通过单片机程序控制输出按一定斜坡速率变化的控制信号实现的，由于采用逐渐加大电动机定子电压的启动方式，不但可以大大减少启动电流，而且还不影响启动力矩，达到启动节电的目的，在单片机的输入端口上连接启动速率选择开关，调出不同启动速率的控制程序。启动速度一般根据电动机所带负载情况而自行选定。
本实用新型还包括过流保护电路、过压保护电路、欠压保护电路，当其中任意一种现象发生时，上述电路将发出电信号给单片机，单片机将闭锁输出端，脉冲触发电路没有触发信号输出，可控硅被断开，保护电动机。单片机自身具有过零中断保护功能。
本实用新型与现有技术相比具有如下特点1.利用单片机实时监测电动机所带载荷，自动调节电动机端电压，使输入到电动机的功率随负载变化而相应变化，实现电动机运行节电。
2.具有无触点低压软启动功能，使启动电压按一定斜坡速率上升，即减小了起动电流，又不影响起动力矩。实现了启动节电。
3.由于电动机端电压随载荷变化而变化，因此可减小磁化电流，降低电动机的无功热损耗，即电动机的铁损铜损，避免了无功热损耗的热堆集效应损害电动机，延长了电动机的使用寿命。
4.具有过压欠压、过流、断相等保护功能，并能及时发出声光报警信号，保证电机安全可靠的运行。
5.电脑节电起动器的结构简单、整机可靠性高、节电效率显著，一般有功节电率为10～20％，无功节电率为20～30％。
图1为本实用新型的方框原理图。
图2为本实用新型的电路图。
以下结合附图作进一步详述如图1所示，本实用新型主要由单片机、电压、电流采样电路、脉冲触发电路、可控硅、过压、欠压保护电路、过流保护电路，声光报警电路、电源构成。
图2给出了一种具体实施电路图，单片机IC1采用的是内部具有EPROM、RAM八位定时／计数器和7位可编程预选比例器的68705P3单片机。
串接在三相电源与电动机之间的可控硅可采用双向可控硅或两个反向并联的单向可控硅，最好采用后者。
电源由二部分组成，一部分由变压器、整流滤波电路、稳压电路构成，输出不随电网电压变化的稳定信号，为各电路提供基准电源。另一部分是由变压器、整流滤波电路组成，输出随电网电压变化，它为过压、欠压保护电路提供对比信号。电源的输入端连接在三相电源的B、C相线上。
电压采样电路是由分压电阻R14、R12、R10和两个反向并联的限幅二极管构成，其输入端与三相电源A相线相连接。即可控硅的输入端。输出端与单片机11脚相连，将电网电压送入到单片机内。本实施例只需设置一条电压采样电路，它将分别与三条电流采样电路比较电流的滞后状态。
三条结构相同的电流采样电路分别用来检取三相电源A相、B相、C相的输入电流信号。此处以A相电流采样电路为例加以说明。A相电流采样电路是由光电隔离器IC2、IC3构成，两光电隔离器的输入端与可控硅的输入输出端即A、A端相连接，输出端与单片机的8脚相连接。此电路在可控硅导通时光耦处于截止状态，输出为高电平，在可控硅向截止状态变化时，其两端电压将随电源电压变化，当其高于发光二极管导通电压时，光耦导通，此电路将输出低电平。此电路输出端的电压方波就表示了A相电流通断的方波，只要将其与电压采样电路输出端的电压方波相比较，就可以得到A相电流与电压的相位差。同理，B、C相电流采样电路输出的电压方波与电压采样电路输出的电压方波相比较，即可得到B相、C相电流与电压的相位差，即功率因数的ψ角。
脉冲触发电路主要是由晶体管、脉冲变压器构成。以A相脉冲触发电路为例，加以说明。它由晶体管BG1、BG2变压器的电感线圈L1、L2、L3组成，其输入端接受来自单片机12脚的控制信号，输出端与可控硅的触发极相连，控制可控硅的导通角。B、C相脉冲触发电路与A相电路结构相同。分别接受来自单片机13、14脚的控制信号，三条脉冲触发电路同步工作。
过压保护电路与欠压保护电路分别由电压比较器IC8、IC9构成。IC8、IC9的负输入端由随电网变化的电源提供电信号，正输入端则由输出恒定电压的电源提供电信号。输出分别与单片机26、27脚相连。当电网发生过压、欠压时，电压比较器翻转，输出低电平，单片机接到此信号时，闭锁输出端，断开可控硅。同时发出声光报警。
过流保护电路主要是由电流互感器、整流滤波电路、电压比较器IC10、IC11、晶体管BG7等组成。电流互感器检取各相线上的电流信号经整流滤波后送至两个串接的电压比较器的输入端，电压比较器的输出端与单片机19脚相连。当电网出现过电流时，此电路输出低电平，单片机接到此信号后闭锁输出端，断开可控硅，保护电机不被烧毁，同时发出声光报警。单片机本身具有断相保护功能。
在单片机23、24脚上连接有启动速率选择开关K2，它为两位微动开关，通过两位开关的组合，00、01、10、11，可使单片机输出四种不同启动速率的控制信号。启动速度可根据电机所带负载的轻重来选择。
工作时，接通三相电源，工作指示灯指示，此时单片机不工作，电动机上的端电压为0，调整启动速度选择开关后接通单片机的工作开关CH6，电动机将按事先预置的斜坡启动速率启动，当电动机端电压和电网电压基本相同时，电动机启动结束。此后单片机将巡回检测A相电压与各相电流的相位差，每秒检测100次，经单片机数据处理后，输出控制信号，调节电动机的端电压，使其处于最佳运行状态。实现启动、运行节电控制。
权利要求1.一种电动机无触点电脑节电起动器，其特征在于它由电压、电流采样电路、单片机、程序存储器、脉冲触发电路、可控硅、电源构成，电压、电流采样电路将从串接在三相电源与电动机之间的可控硅的两端检取电压、电流信号即电压与电流的相位差送入单片机内，由其进行数据处理后计算出可控硅的最佳导通角，并发出控制信号，经脉冲触发电路对可控硅触发极实行控制，以调节电动机的端电压。
2.根据权利要求1所述的电动机无触点电脑节电起动器，其特征在于电动机的软启动是通过单片机程序控制输出按一定斜坡速率变化的控制信号实现的。
3.根据权利要求1所述的电动机无触点电脑节电起动器，其特征在于在单片机的输入端口上连接有启动速率选择开关，通过输入不同的信号，调用与之相对的启动速度控制程序。
4.根据权利要求1所述的电动机无触点电脑节电起动器，其特征在于它还具有过压保护电路、欠压保护电路、过流保护电路，当其中任何一种现象发生时，上述电路发出电信号给单片机，单片机将闭锁输出端，断开可控硅。
专利摘要本实用新型涉及一种电动机无触点电脑节电起动器，主要是利用单片机、可控硅启动电动机和控制供电电压，以降低电动机的有功和无功损耗，它由单片机、串接在三相电源与电动机之间的可控硅、电流、电压采样电路，脉冲触发控制电路、声光报警电路构成。同时它还包括欠压、过压保护电路、过流保护电路、断相保护功能。该起动器不但具有启动和运行节电功能，还具有各种保护功能，可延长电机使用寿命。它适用于各种交流电动机。
文档编号H02P1/26GK2122450SQ9220891
公开日1992年11月18日 申请日期1992年4月30日 优先权日1992年4月30日
发明者董友章 申请人:董友章