专利名称：单相异步电动机无触点起动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型是单相异步电动机无触点起动控制器。属于对传统单相异步电动机起动开关的改进设计。
传统的单相异步电动机主要有两种起动方式。一种是电阻起动方式，起动绕组采用较细的导线，使电阻增大，电流导前于工作绕组电流，因而产生旋转磁场，缺点是起动力矩小，功率因数低，实际应用很少；另一种是采用离心式机械起动开关，在起动绕组中串联电容器，使电流导前于工作绕组90°，产生旋转磁场，当同步转速达到额定转速75％时，由离心开关将起动绕组从电网切除，由于其起动力矩大，功率因数高，在工业、民用等领域得到广泛的应用，但在实际应用过程中，特别在起动较为频繁的场合，离心装置可靠性差，极易造成弹簧疲劳、断裂、脱落，同时机械开关的金属触点寿命短，以至粘接或不能起动，造成电机烧毁。
本实用新型的目的是设计一种安全可靠、结构简单，特别适合于频繁起动工作的单相异步电机起动控制器。
本实用新型的目的是这样实现的本实用新型是一嵌入式电子开关装置，用固态继电器J1无触点接通或切断起动绕组L1，完全代替了传统的机械式离心开关，采用由红外发射二极管DF、红外光敏二极管DS及电阻R1、R2组成反射式红外光电开关，拾取电机转速脉冲，通过识别脉冲的周期，可以获取电机的转速。转子每旋转一周产生一个脉冲，该脉冲的周期越短，转速越高，周期越长，转速越低，周期为0时(即直流)，转速为0，电机处于静止状态。当电机未接入电网时，速度N为0，本实用新型亦未接入电源，固态继电器J输出截止，整个装置不工作；当接入电网时，在工作绕组通电的同时，由单稳态多谐振荡器IC2A的复位端R及电阻R4、电容C4组成的上电复位电路，使三极管Q1饱和导通，J1输出端导通，将起动绕组L1、起动电容器C1接入电网，电机开始起动。
电机起动后，转速从0逐渐加速，直至额定值，由三极管Q2、电阻R3拾取的转速脉冲经施密特触发器IC1A整形放大后，形成一组连续规则的随速度周期变化的电脉冲信号，该脉冲每周期的下降沿连续触发可再触发单稳态多谐振荡器IC2A，暂态脉冲的宽度tDW1由定时元件电阻R5、电容C3决定，设计其为大于额定周期T的1.5倍，随着脉冲的连续到来，单稳态多谐振荡器IC2A被连续触发，当实际转速周期t＞tDW1时，每转速周期产生一次暂态到稳态的翻转，使施密特触发器IC1A的负输出端/Q产生一次由“低”到“高”的跳变，经三极管Q1、电阻R8、R9、二极管D1组成的驱动电路，使J1导通，接通起动绕组，使电机继续起动；当t≤tDW1时，单稳态多谐振荡器IC2A始终保持暂态，/Q端输出为“低”电平，则三极管Q1截止，固态继电器J1不导通，将起动绕组从电网中断开。如电机在运行过程中，因为负载的瞬间突变，转速下降至小于75％额定转速时(即周期t＞1.5T时)，电机即刻起动，直至转速达到75％额定转速时，断开起动绕组。
图1为工作原理方框图，图2为电原理图。
结合附图，举实施例详细说明本实用新型的结构。
本实用新型由下述电路部件构成
一个转速测量电路，用于对电机转速信号的检测和拾取，同时输出电机的转速信号；一个信号放大整形电路，用于接收上述电路输出的转速信号，将其放大、整形，输出规则的转速脉冲信号；一个速度识别电路，用于接收上述电路输出的脉冲信号，判断、识别脉冲周期的宽度，输出脉冲或电平信号；一个起动定时电路，用于接收上述电路的脉冲或电平信号，用其前沿触发，向驱动电路提供定时控制脉冲信号；一个驱动电路，用于接收定时电路输出的控制脉冲及速度识别电路输出的电平信号，同时驱动固态继电器J1导通或截止；一个无触点电机起动电路，用于在前述驱动电路控制下实现电机起动绕组电流导前于工作绕组90°相位，使电机产生旋转力矩实现电机起动；转速测量电路由非接触式测量传感器红外发射二极管DF、红外光敏二极管DS及外围控制电路电阻R1、R2组成，工作时将电机转速转换成不同频率或脉宽的转速脉冲信号；信号放大整形电路由三极管Q2、电阻R3、施密特触发器IC1A组成，工作时使转速信号放大后由施密特触发器IC1A整形。
速度识别电路，由单稳态振荡器IC2A及外围电路电阻R5、电容C3构成的一个可连续触发的单稳态电路，当转速达到额定转速的75％时，输出一个转速到达信号；起动定时电路，由可再触发的单稳态多谐振荡器IC2B及定时元件电阻R6、电容C6构成，用于确定输出起动控制信号的时间；
驱动电路和无触点电机起动电路是由电阻R7、R8、R9、、二极管D1、D2、三极管Q1组成的控制电路，连接电机起动绕组L起动电容C1和固态继电器J1构成，实现起动电路的无触点控制；本实用新型主要优点在于，采用非接触式测量传感器，运用集成电路IC1、IC2形成对速度信号的拾取、识别；同时采用无触点功率驱动器件固态继电器J1，保证电机工作在频繁起动情况下，免受电流冲击；固态继电器J1光电隔离驱动，可控硅输出，过零触发的功率器件，具有过流、过压保护功能，本实用新型采用嵌入式安装方式，对单相异步电机总体无需作任何改动，仅利用原来离心开关的装配位置及空间即可。本实用新型结构简单，成本低廉，使用安全可靠，工作寿命长，便于普及和推广。
权利要求1.一种单相异步电动机无触点起动控制器，由起动电容、起动绕组等电路构成，其特征是一个转速测量电路，用于对电机转速信号的检测和拾取，同时输出电机的转速信号；一个信号放大整形电路，用于接收上述电路输出的转速信号，将其放大、整形、输出规则的转速脉冲信号；一个速度识别电路，用于接收上述电路输出的脉冲信号，判断、识别脉冲周期的宽度，输出脉冲或电平信号；一个起动定时电路，用于接收上述电路的脉冲或电平信号，用其前沿触发，定时向驱动电路提供控制脉冲信号；一个驱动电路，用于接收定时电路输出的控制脉冲及速度识别电路输出的电平信号，同时驱动固态继电器J1导通或截止；一个无触点电机起动电路，用于在前述驱动电路控制下实现电机起动绕组电流导前于工作绕组90°相位，使电机产生旋转力矩实现电机起动；
2.根据权利要求1所述的单相异步电动机无触点起动控制器，其特征在于(1)、转速测量电路，由非接触式测量传感器及外围控制电路组成，将电机转速转换成宽度随转速变化的脉冲信号；(2)、速度识别电路，由一个连续触发的单稳态电路构成，当转速达到额定转速的75％时，输出一个转速到达信号；(3)、起动定时电路，由单稳态电路构成，用于确定输出起动控制信号的时间；(4)、无触点电机起动电路，由电机起动绕组I2、起动电容C11和固态继电器J1构成，实现起动电路的无触点控制。
专利摘要本实用新型是一种单相异步电动机无触点起动控制器，利用非接触式传感器，检测转速，通过转速识别电路，采用无触点式功率驱动器件固态继电器，完成对电机的起动控制，由于无触点的开、关方式，使电机的工作寿命大大延长，并增强自动保护功能，本实用新型特别适用于起动频繁的场合，安装简便、安全、可靠；成本低廉，制作工艺简单，便于普及和推广。
文档编号H02P1/42GK2246351SQ9523006
公开日1997年1月29日 申请日期1995年1月13日 优先权日1995年1月13日
发明者李月, 文光国, 孙学智 申请人:丹东电子研究所