专利名称：电机智能自动控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电技术领域，特别是一种电机智能自动控制器。
在目前，工农业生产中，对交流异步电动机的控制和保护大多采用时间继电器和热继电器，由于这些器件不能自行判别电机启动时，电流曲线的工作状态，而只能忠实执行使用者整定的时间，而使用者又是各自凭经验进行判断的，因此随意性很大，为了确保电机在切换时刻到来后切换，使用者往往将切换时间整定得很长，当电机重载启动时，由于启动时间较长，有的使用者在切换时刻到来前，就整定切换了，这样对电机的危害是非常大的，使用者在整定热继电器的保护值时，为避开持续较长的启动电流，而将保护值整定得非常大，如果电机过载，而过载电流又小于整定值，故障将无法被检测到，设备将带病运行，直至烧毁电机，随着电子式时间继电器和电机综合保护器的出现，虽然在精度和灵敏度上有了显著提高，但仍旧延袭着人控制器件，器件控制电机的模式，这是一个非常大的弊端，因为这些器件的智能低下，设计不尽合理，安装使用难度大，效果不理想，从而影响电机的使用寿命和使用效果。
本实用新型的发明目的是旨在克服上述缺点，提供一种电机智能自动控制器，它具有功能齐全，智能化和自动化程度高，动作准确，保护灵敏，线路简单，易制作和成本低廉等优点，能广泛应用于交流异步电动机全压起动的保护，降压起动的智能检测，自动检测控制切换和保护。
本实用新型的发明目的是这样实现的本实用新型包括直流电源电路，信号取样电路，断相保护电路，信号检测比较电路，起动控制执行电路，冲击负载过载检测电路，保护执行投入电路，保护执行电路。
A、直流电源电路直流电源电路由380VI频交流电供电，由电源变压器降压后，在二次测得到12V交流电源，经四只IN4001二极管组成的桥式整流后，经电解电容C12滤波后，AN7812三端稳压后，加在BG1、BG3两只NPN型三级管的集电极，在三端稳压后还直接加在保护执行电路的T1、T2单向可控硅阳极。
B、信号取样电路信号取样电路由带Ⅱ型铁芯的电流互感器从电机起动电流通过电磁感应取出信号，经D1、D2、D3三只IN4001二极管半波整流。
C、断相保护电路由信号取样电路取出的信号经C1、C2、C3三只电解电容、滤波进入BG3、BG4、BG5三只APN型三极管的基极电阻R1、R2、R3送入基对应的三只三极管的基极，BG3、BG4、BG5三只三极管的发射极接地，断相信号经BG3、BG4、BG5三只三极集电集上取出进入保护执行电路。
D、信号检测、信号比较电路信号经D4二极管整流后再经继电器J3常闭触点后分成两路，一路由D8二极管的阻极和电阻R10并连后对C4电解电容充电，再经R13送入运放的13脚，另一路D1二管阳极与D10、P11、R12串联后的阴极并联后，与R11串联又与C5电解电容并联后，经R15与R16并联后，送入IC1-1减法器的同相端12脚。运放的输出端14脚又分为两路，一路直接送入IC1-2比较器的同相端3脚，另一路与D13、D14反相并联后经R24送入IC1-2比较器的反相端2脚，电容C7和二极管D15与反相端2脚并联，电阻R25与IC1-2的3脚和1脚并联，运放输出端1脚分两路送入起动控制执行电路，另一路作空载过载保护时的检测输出。
E、起动控制执行电路经信号检测信号比较后的结果经二极管D16电阻R33与电容C10并联后，经R34与三极管BG7并联后送入单向可控硅的触发端。另一路与D16阳极并联后经R32送入BG7三极管的基极，可控硅T3的阴极与直流继电器J1串联后接地，T3阴极又与电阻R36送入单向可控硅T4的触发端，电容C11与可控硅T4的触发端相并联，可控硅T4与直流继电器J2相串联后接地，可控硅T4的阴极经电阻R37送入三极管BG9的基极，直流电源与直流继电器J3与三极管集电极相连。
F、冲击负载过载检测电路取样互感器L2的信号另一路经电阻R8送入运放IC1-3比较器的同相端10脚，电阻R19与同相端10脚和输出端8脚并联，从BG3BG4发射极输出的直流电源经W2和R17送入IC1-3比较器的反相端9脚，输出端8脚与保护执行电路相连。
G、保护执行投入电路继电器J3在起动完毕后，继电器J3的常开闭合、信号检测、信号比较电路与运放IC1-4输出端7脚相连，信号检测、信号比较电路此时变成恒定负载过载检测电路，被检测信号来自二级管D2的输出信号经电阻R22送入运放IC1-4减法器的反相端6脚，电阻R23与反相端、输出端相并联，运放IC1-4的同相端，由电源经R20与电阻R21并联后与其相连。
H、保护执行电路断相信号经BG3、BG4、BG5三只三极管的集电极经D5、D6、D7三只二级管并联后与二极管D19串接，电容C9、发光二极管、电阻R31与二极管D19相并联后经电阻R30送入单向可控硅T2触发极。
过载保护信号由两路与电容C6、发光二极管，电阻R27相并联后经R28送入单向可控硅T1的触发端，这两路信号能由信号检测、信号比较电路经二极管D17、电阻R26拨动开关Ⅱ送入，另一路由冲击负载过载检测电路经二极管D12送入。
本实用新型具有功能齐全，智能化和自动化程度高，动作准确，保护灵敏，线路简单，易制作和成本低的优点，能广泛应用于交流异步电动机全压起动的保护，降压起动的智能检测，自动检测控制切换和保护，将人与器件的界面减少，扩大了器件与控制对象的相互关系，是替代现有时间继电器和热继电器，对电机实施控制的最佳产品。
下面给出本实用新型附图
图1本实用新型的电子电路图。
图2本实用新型电动机起动特性图。
图3本实用新型的使用电路图。
以下结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
本实用新型包括直流电源电路，信号取样电路，断相保护电路，信号检测比较电路，起动控制执行电路，冲击负载过载检测电路，保护执行投入电路，保护执行电路。图2中ne为额定转速，Is为起动电流，Ie为额定电流，Io为空载电流，ts1为空载起动时间，ts2为额定负载起动时间，ts3为重载起动时间。
为准确检测电机电流曲线上的切换时刻，ts1、ts2、ts3(见图2)，以曲线1为例曲线可划分为三个阶段第一阶段曲线由零在极短时间内上长到IS；第二段曲线在IS上有一个短暂的暂稳态时间；第三段曲线快速由IS降至I0，曲线1为电机空载时的电流曲线，当电机处于停止状态时，使用者应首先确定负载性质，如果为恒定负载，将拨动开关置于Ⅱ端。如果为冲击负载，拨动开关置于I端。曲线处于零位，取样互感器L1、L2、L3中无信号送入BG1、BG2的基极，因此BG1、BG2截止，线路中无电源，继电器均为原始状态。启动电机后，曲线由零上升至IS，L1、L2、L3中将产生一个足够大的电流信号，经D1、C1、D2、C2、D3、C3整流滤波后，进入BG1、BG2、BG3、BG4、BG5的基极，BG1、BG2导通，线路通入工作电源，BG3、BG4、BG5导通后，其集电极为低电平，由D5、D6、D7构成的或门输出低电平，当电机断相，或门就会输出高电平，触发T2导通，J4动作电机断相得到保护，并将断相显示出来，保留故障状态，等待维修人员到来，按下停止按钮SB，故障状态即解除，方可重新启动。在起动电机的同时，L3还通过D4、J3常闭D8、R10、D9、R11对C4、C5充电。图1中，设定a点为L3信号的同步电压信号，b点为C4电压，c点为C5电压，d点和e点为IC1-2比较器的同相端和反相端电压，其中e点作为基准电压在线路通电后，立即升为0.5v，c点充电电压通过R11的限流作用与b点电压几乎相等，最大误差不会超过e点0.5v，此时IC1-2比较器的输出端为低电平，当曲线很快退出暂稳态后并迅速下降，b点通过R10放电与a点保持基本同步，c点因D10与D11的死区电压在1V左右，另一条放电线路是D10、R11、R12，在c点与a点电压差小于D10死区电压时，c点电压几乎保持不变，那么在IC1-1减法器的输出端即d点，电压将快速上升直至大于0.5v，(这个电压最大不会超过2.5v)，IC1-2输出端将变为高电平，曲线加速下降，d点电压继续上升，e点也滞后于d点上升，在输出端通过D16、R33、对C10充电。输出端另一路通过R32使BG7导通，将T3触发端电压钳到零位，所以J1此时仍不动作，a点下降，一但停止，b点同时停止，由于e点与a点间仍有一个大于D10、D11死区电压的电压差，所以c点还将快速下降，此时，减法器的输出端d点电压由上升状态立即停止并迅速下降，当e点与d点间的电压差小于D13死区电压时，e点电压保持不变，于是比较器的输出端立即变为低电平，BG7截止，T3触发端为高电平，J1动作，切除星形接触器，同时通过R35、BG8导通，将BG7的基极电位钳到零位，J1实现自锁。T3阴极变为高电平，通过R36对C11充电，这个充电时间约为0.5秒后，T4导通，J2动作投入三角形接触器，T4阴极变为高电平，BG9导通，J3动作，J3常闭断开，常开闭合，线路完成换切控制，进入保护状态。
再以图(2)中曲线3为例，曲线3同样分为三个阶段，曲线3与曲线1的前两个阶段线路工作情况一样，只是比较器IC1-2由低电平变为高电平的时间加长了，这是由曲线特性所决定的，那么只看曲线最后一个阶段，当曲线缓慢下降后，a点b点缓慢下降，但c点的放电速度更加缓慢，d点电压缓慢上升，这个上升电压无法很快大于e点0.5v，随着电机转速上升，曲线进入变徒电路，a点b点加速下降，d点上升大于e点，比较器IC1-2输出高电平，d点上升，e点滞后于d点上升，这个上升电压将低于曲线1时的上升电压，一但电机到达额定转速，曲线停止下降，此时c点与b点电压之差还大于D10死区电压，于是通过R12R11、D10继续放电，d点由上升停止并下降，e点因D13死区电压而保持上升停止状态，于是比较器输出端变为低电平，从而完成切换检测并控制切换，进入保护状态。
当切换完毕后，BG9集电极为低电平，BG6因C8放电而延时截止。如果为恒定负载，此时线路以工作电流为保护基准，当电机一旦过载，电流迅速变化超过10A，信号电压将上升大于0.5伏，IC1-4减法器的原输出信号将减小，IC1-2将输出高电平，通过R26、拨动开关、R28使T1触发导通J4动作，切断星三角二次控制电源，并显示过载，并保持到维修人员的到来。如果负载为冲击性负载，线路以额定电流作为保护基准。IC1-3反相端事先整定为电机额定电流对应的电压值，若工作中电流迅速超过额定电流，同相端将高于反相端，IC1-3输出端变为高电平，通过D12对C6充电触发T1导通，J4动作而对电机实施过载保护。
本实用新型具有功能齐全，智能化和自动化程度高，动作准确，保护灵敏，线路简单，易制作和成本低的优点，能广泛应用于交流异步电动机全压起动的保护，降压起动的智能检测，自动检测控制切换和保护，将人与器件的界面减少，扩大了器件与控制对象的相互关系，是替代现有时间继电器和热继电器，对电机实施控制的最佳产品。
权利要求1.一种电机智能自动控制器，包括直流电源电路，信号取样电路，断相保护电路，信号检测比较电路，起动控制执行电路，冲击负载过载检测电路，保护执行投入电路，保护执行电路，其特征在于a、直流电源电路直流电源电路由380VI频交流电供电，由电源压器降压后，在二次测得到12V交流电源，经四只IN4001二极管组成的桥式整流后，经电解电容C12滤波后，AN7812三端稳压后，加在BG1、BG2两只NPN型三级管的集电极，在三端稳压后还直接加在保护执行电路的T1、T2单向可控硅阳极，b、信号取样电路信号取样电路由带Ⅱ型铁芯的电流互感器从电机起动电流通过电磁感应取出信号，经D1、D2、D3三只IN4001二极管半波整流，c、断相保护电路由信号取样电路取出的信号经C1、C2、C3三只电解电容、滤波进入BG3、BG4、BG5三只APN型三极管的基极电阻R1、R2、R3送入基对应的三只三极管的基极，BG3、BG4、BG5三只三极管的发射极接地，断相信号经BG3、BG4、BG5三只三极集电集上取出进入保护执行电路，d、信号检测、信号比较电路信号经D4二极管整流后再经继电器J3常闭触点后分成两路，一路由D8二极管的阻极和电阻R10并连后对C4电解电容充电，再经R13送入运放的13脚，另一路D1二管阳极与D10、P11、R12串联后的阴极并联后，与R11串联又与C5电解电容并联后经R15与R16并联后送入IC1-1减法器的同相端12脚。运放的输出端14脚又分为两路，一路直接送入IC1-2比较器的同相端3脚，另一路与D13、D14反相并联后经R24送入IC1-2比较器的反相端2脚，电容C7和二极管D15与反相端2脚并联，电阻R25与IC1-2的3脚和1脚并联，运放输出端1脚分两路送入起动控制执行电路，另一路作空载过载保护时的检测输出，e、起动控制执行电路经信号检测信号比较后的结果经二极管D16电阻R33与电容C10并联后，经R34与三极管BG7并联后送入单向可控硅的触发端，另一路与D16阳极并联后经R32送入BG7三极管的基极，可控硅T3的阴极与直流继电器J1串联后接地，T3阴极又与电阻R36送入单向可控硅T4的触发端电容C11与可控硅T4的触发端相并联，可控硅T4与直流继电器J2相串联后接地，可控硅T4的阴极经电阻R37送入三极管BG9的基极，直流电源与直流继电器J3与三极管集电极相连，f、冲击负载过载检测电路取样互感器L2的信号另一路经电阻R8送入运放IC1-3比较器的同相端10脚，电阻R15与同相端10脚和输出端8脚并联，从BG3BG4发射极输出的直流电源经W2和R17送入IC1-3比较器的反相端9脚，输出端8脚与保护执行电路相连，d、保护执行投入电路继电器J3在起动完毕后，继电器J3的常开闭合、信号检测、信号比较电路与运放IC1-4输出端7脚相连，信号检测、信号比较电路此时变成恒定负载过载检测电路，被检测信号来自二级管D2的输出信号经电阻R22送入运放IC1-4减法器的反相端6脚，电阻R23与反相端、输出端相并联，运放IC1-4的同相端，由电源经R20与电阻R21并联后与其相连，h、保护执行电路断相信号经BG3、BG4、BG5三只三极管的集电极经D5、D6、D7三只二级管并联后与二极管D19串接，电容C9、发光二极管、电阻R31与二极管D19相并联后经电阻R30送入单向可控硅T2触发极，过载保护信号由两路与电容C6、发光二极管、电阻R27相并联后经R28送入单向可控硅T1的触发端，这两路信号能由信号检测、信号比较电路经二极管D17、电阻R26拨动开关Ⅱ送入，另一路由冲击负载过载检测电路经二极管D12送入。
专利摘要本实用新型公开了一种电机智能自动控制器,包括直流电源电路,信号取样电路,断相保护电路,信号检测比较电路,起动控制执行电路,冲击负载过载检测电路,保护执行投入电路,保护执行电路,广泛应用于交流异步电动机全压起动的保护,降压起动的智能检测,自动控制切换和保护,本实用新型具有功能齐全,智能化和自动化程度高,动作准确,保护灵敏,线路简单,易制作和成本低的优点。
文档编号H02H7/085GK2344907SQ98229308
公开日1999年10月20日 申请日期1998年8月14日 优先权日1998年8月14日
发明者张 杰 申请人:张 杰