专利名称：三相异步电动机能耗制动器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种三相异步电动机，特别是涉及一种包括电源电路和主回路 的三相异步电动机能耗制动器。
背景技术：
目前，电机制动领域中多数都采用机械制动、交流接触器反接制动及能耗制动等 方式。其中机械制动方式存在成本高，体积大，维护工作量大等不足；制动过程电流大等缺 点；交流接触器反接制动存在机械触点，故障率高。能耗制动其原理是当电动机停车时，整流后的直流电流接入电动机，在电动机定 子的两相绕组中产生一个静止磁场，转子在这个磁场中旋转从而生成转子电流，该电流与 固定磁场相作用，形成制动转矩。
发明 内容本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，提供一种采用“直流、续流分步投 入”控制方式的三相异步电动机能耗制动器。本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种三相异 步电动机能耗制动器，包括电源电路和主回路，还设置有控制单元，其中，所述的电源电路 与控制单元相连，向控制单元提供所需电源，所述的控制单元与主回路相连，用于控制主回 路，所述主回路中的A相电流与控制单元相连用于向控制单元提供主回路运行信号。所述的控制单元包括有单片机，分别与单片机相连的晶闸触发电路、存储电路、显 示电路、外部控制电路以及键盘电路，所述的晶闸触发电路的输入端还连接过零电路，晶闸 触发电路的输出端连接晶闸管驱动电路，所述的晶闸管驱动电路的输出连接主回路，所述 零电路的输入端连接主回路中的A相电流。所述的过零电路包括有依次相串接的限流滤波电路、运算放大器、第八电阻、第二 光电耦合器以及第一施密特反相器，所述的主回路中的A相电流通过前限流电阻和滤波电 容送给反向并联的两个二极管，经后限流电阻限流后，接入运算放大器得到同步方波，通过 第八电阻及第二光电耦合器送入第一施密特反相器整形后输出到晶间触发电路。所述的晶闸触发电路包括有三相移相芯片，所述的三相移相芯片的脚通过第二施 密特反相器与单片机相连，脚连接过零电路的输出端，脚和脚为输出信号连接晶闸管驱动 电路，所述的三相移相芯片的脚连接用于调节制动直流大小的滑动变阻器的可调端，所述 的滑动变阻器的一端连接第二施密特反相器的输入端，另一端接地。所述的晶闸管驱动电路包括有四组结构完全相同的驱动电路，其中，第一组驱动 电路的输入端连接单片机16脚所发出的脉冲信号，输出端驱动主回路中的续流晶闸管；第 二和第三组驱动电路的输入端连接晶闸触发电路中的三相移相芯片的2脚，第四组驱动电 路的输入端连接晶闸触发电路中的三相移相芯片的8脚，第二、第三和第四组驱动电路的 输出端分别驱动主回路中的工作晶闸管。[0010]所述的主回路包括有第一至第六晶闸管V、V、V、V、V、V以及续流晶闸管V，所述的 第一晶闸管V与第四晶闸管V反向并联后，一端连接在交流电动机M的A相上，另一端连接 A相电源；所述的第三晶闸管V与第六晶闸管V反向并联后，一端连接在交流电动机M的B 相上，另一端连接B相电源；所述的第五晶闸管V与第二晶闸管V反向并联后，一端连接在 交流电动机M的C相上，另一端连接C相电源；所述的续流晶闸管V连接在交流电动机M的 A、B两相之间；所述的第一至第六晶闸管V、V、V、V、V、V的触发端与晶闸管驱动电路相连 接，所述的续流晶闸管V的触发端与单片机相连接。本实用新型具有的优点和积极效果是本实用新型的三相异步电动机能耗制动 器，基于能耗制动原理，采用“直流、续流分步投入”的控制方式，由控制电路，电源电路及主 回路组成，具有制动效果好，安全可靠，成本低，使用寿命长的特点，可以应用于各种规格型 号的交流电机。
图1是本实用新型的整体电路框图；图2是本实用新型过零电路的电路原理图；图3是本实用新型晶闸触发电路的电路原理图；图4是本实用新型晶闸驱动电路的电路原理图；图5是本实用新型主回路的电路原理图；图6是本实用新型存储电路的电路原理图；图7是本实用新型单片机、显示电路以及键盘电路的电路原理图；图8是本实用新型电源电路的电路原理图。图中的标号分别是1-单片机；2-晶闸触发电路；3-晶闸管驱动电路；4-过零电路；5-主回路；6_键 盘电路；7-显示电路；8-存储电路；9-外部控制电路；10-电源电路；Il-A相电流；12-控制单元。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举以下实施例，并配合 附图详细说明本实用新型的三相异步电动机能耗制动器如下本实用新型的三相异步电动机能耗制动器基于能耗制动原理，采用“直流、续流分 步投入”的控制方式，实现续流用晶闸管(SCR)的投入与电机定子两相中直流输入的投入分 步进行，两个功能步骤的投入顺序为先投入续流用晶间管(SCR)，再投入电机定子两相直流 输入，且两个功能步骤的投入时间与持续时间可根据工况灵活设定。如图1所示，本实用新型的三相异步电动机能耗制动器，包括，电源电路10和主回 路5，还设置有控制单元12，其中，所述的电源电路10与控制单元12相连，向电源电路10 提供所需电源，所述的控制单元12与主回路5相连，用于控制主回路5，所述主回路5中的 A相电流11与控制单元12相连用于向控制单元12提供主回路5运行信号。所述的控制单元12包括有单片机1分别与单片机1相连的晶闸触发电路2、存储 电路8、显示电路7、外部控制电路9以及键盘电路6，所述的晶闸触发电路2的输入端还连接过零电路4，晶闸触发电路2的输出端连接晶闸管驱动电路3，所述的晶闸管驱动电路3 的输出连接主回路5，所述零电路4的输入端连接主回路5中的A相电流11。如图7所示，所述的单片机1是采用型号为AT89S52的单片机，所述的外部控制电 路9用于向单片机1发制动控制指令，单片机1向晶闸触发电路2发送制动脉冲使晶闸触 发电路2正常工作，单片机1还向通过晶闸管驱动电路向续流晶闸管发送脉冲串。键盘电路6用于实现制动时间设置、制动运行、制动停止、系统复位等，所述的显 示电路7采用4个数码管用于进行制动时间、运行和停止的显示。如图7所示，所述显示电 路和键盘电路是由电阻(R1-R4、R21-R28、R12-R17)、三极管(Q1-Q4)、数码管(LED)、按键 (K1-K5)组成。主要实现制动时间、制动运行、制动停止、系统复位的设置和显示。如图6所示，所述的存储电路，采用串行存储芯片来存储系统参数，具体是由电阻 R54、R55和型号为AT24C04的串行存储芯片Ull组成。如图2所示，所述的过零电路4，用于接收交流信号，对其进行编码，形成同步信 号，输出给三相移相器作为标准时基信号。包括有依次相串接的限流滤波电路、运算放大器 U1、第八电阻R8、第二光电耦合器U2以及第一施密特反相器U7A，所述的主回路5中的A相 电流11通过前限流电阻R5、R6和滤波电容Cl送给反向并联的两个二极管Dl、D2，经后限 流电阻R7限流后，接入型号为LM358N的运算放大器Ul得到同步方波，通过第八电阻R8及 型号为4N25的第二光电耦合器U2送入第一施密特反相器U7A对方波整形后作为同步触发 的过零信号输出到晶闸触发电路2。如图3所示，所述的晶闸触发电路2包括有型号为TCF792B的三相移相芯片U12， 所述的三相移相芯片U12的16脚通过第二施密特反相器U7D与单片机1相连，7脚连接过 零电路4的输出端，8脚和2脚为输出信号连接晶闸管驱动电路3，所述的三相移相芯片U12 的脚12连接用于调节制动直流大小的滑动变阻器R57的可调端，所述的滑动变阻器R57的 一端连接第二施密特反相器U7D的输入端，另一端接地，调节滑动变阻器R57的阻值可以改 变制动直流的大小。如图4所示，所述的晶闸管驱动电路3包括有四组由电阻、光耦、二极管、电容、三 极管和脉冲变压器组成的结构完全相同的驱动电路，其中，第一组驱动电路的输入端连接 单片机116脚所发出的脉冲信号，输出端驱动主回路5中的续流晶闸管V7 ；第二和第三组 驱动电路的输入端连接晶闸触发电路2中的三相移相芯片U12的2脚，第四组驱动电路的 输入端连接晶闸触发电路2中的三相移相芯片U12的8脚，第二、第三和第四组驱动电路的 输出端分别驱动主回路5中的工作晶闸管。图4中，三相移相芯片U12的输出脚分别对应的和施密特反相器U7B、电阻R32及 电阻R31相连，其中，施密特反相器U7B还串接电阻R30，电阻R30、电阻R32和电阻R31各 对应连接光电耦合器U4、U5、TO，各光电耦合器U4、U5、U6对应接电压24V及电阻R43、R44、 R45、R34、R35、R37 ；各光电耦合器U4、U5、U6还各通过电阻R39、R40、R41与地连接，各三极 管TIP41CQ6、Q7、Q8分别与地、二极管D16、D17、D27、脉冲变压器ZT2、ZT3、ZT4相连接，各电 阻R47、R48、R49分别与各电阻R43、R44、R45和各电容C21、C22、C23相连接，各电容C21、 C22、C23正极与电阻、脉冲变压器ZT2、ZT3、ZT4相连接，负极与地相接。各脉冲变压器ΖΤ2、 ΖΤ3、ΖΤ4分别对应与电容C3、C4、C5、二极管D6、D18、D28相接，还有各二极管D8、D19、D29 对应与各电阻R51、R52、53相接，从而把脉冲信号输出给晶闸管。[0033]如图8所示，电源电路10接入交流电源，电源电路10对交流电源进行变压、整流、 滤波送入三端稳压器，作为控制电路工作电源。如图5所示，所述的主回路5包括有第一至第六晶闸管V1、V2、V3、V4、V5、V6以及 续流晶闸管V7，所述的第一晶闸管Vl与第四晶闸管V4反向并联后，一端连接在交流电动 机M的A相上，另一端连接A相电源；所述的第三晶闸管V3与第六晶闸管V6反向并联后， 一端连接在交流电动机M的B相上，另一端连接B相电源；所述的第五晶闸管V5与第二晶 闸管V2反向并联后，一端连接在交流电动机M的C相上，另一端连接C相电源；所述的续流 晶闸管V7连接在交流电动机M的A、B两相之间；所述的第一至第六晶闸管VI、V2、V3、V4、 V5、V6的触发端与晶闸管驱动电路3相连接，所述的续流晶闸管V7的触发端与单片机1相 连接。本实用新型的三相异步电动机能耗制动器，主回路中交流电动机M的A、B、C三相 接第一至第六晶闸管VI、V4、V3、V6、V5、V2，续流晶闸管V7接在交流电动机M的A、B两相 之间。交流电动机M运行时，第一至第六晶闸管VI、V4、V3、V6、V5、V2管被触发，各晶闸管 正常工作，AB相间的续流晶闸管V7未被触发，晶闸管不工作。初次上电后系统复位、初始 化后，通过键盘电路、显示电路对制动器的参数进行设置，设置完的数据由单片机写入存储 电路的EEPROM芯片，再次上电无需对系统参数进行设置，直接从存储电路的EEPROM芯片读 出设置参数。当接到外部控制电路的制动控制指令低电平‘0’时，制动控制指令电路向单 片机发送制动信号，单片机接到制动信号后输出低电平送入第一施密特反相器U7A取反送 给三相移相芯片(U12)。同时，晶闸触发电路2中的制动电流设置部分和过零电路4的信号 输送给三相移相芯片(U12)。三相移相芯片(U12)工作可以输出六路脉冲串，每一路脉冲串 之间相差60度，本实用新型取其中两路脉冲送入晶间管驱动电路去驱动第一晶间管Vl和 第六晶闸管V6，第一晶闸管VI、第六晶闸管V6被触发正常工作，其它晶闸管V4、V3、V5、V2 停止触发不工作。同时，单片机输出另一路脉冲经晶闸管驱动电路驱动续流晶闸管V7，续 流晶闸管V7被触发，正常工作从而实现制动。其中，第一晶闸管Vl和第六晶闸管V6是整 流管，在Uab的正半波导通注入直流，产生固定磁场，该磁场与电机转子的感应磁场作用形 成制动力矩，同时给电动机AB续能的作用。在Uab相的负半波，续流晶闸管V7被触发和电 动机转动产生感应电动势使续流晶间管导通，电动机定子绕线组中有电流通过形成制动力 矩，系统依序工作。
权利要求一种三相异步电动机能耗制动器，包括电源电路(10)和主回路(5)，其特征是还设置有控制单元(12)，其中，所述的电源电路(10)与控制单元(12)相连，向控制单元(12)提供所需电源，所述的控制单元(12)与主回路(5)相连，用于控制主回路(5)，所述主回路(5)中的A相电流(11)与控制单元(12)相连用于向控制单元(12)提供主回路(5)运行信号。
2.根据权利要求1所述的三相异步电动机能耗制动器，其特征是所述的控制单元 (12)包括有单片机(1)，分别与单片机⑴相连的晶闸触发电路(2)、存储电路(8)、显示电 路(7)、外部控制电路(9)以及键盘电路(6)，所述的晶闸触发电路(2)的输入端还连接过 零电路(4)，晶闸触发电路(2)的输出端连接晶闸管驱动电路(3)，所述的晶闸管驱动电路 ⑶的输出连接主回路(5)，所述零电路(4)的输入端连接主回路(5)中的A相电流(11)。
3.根据权利要求2所述的三相异步电动机能耗制动器，其特征是所述的过零电路 (4)包括有依次相串接的限流滤波电路、运算放大器(Ul)、第八电阻(R8)、第二光电耦合器 (U2)以及第一施密特反相器(U7A)，所述的主回路(5)中的A相电流(11)通过前限流电阻 (R5、R6)和滤波电容(Cl)送给反向并联的两个二极管(Dl、D2)，经后限流电阻(R7)限流 后，接入运算放大器(Ul)得到同步方波，通过第八电阻(R8)及第二光电耦合器(U2)送入 第一施密特反相器(U7A)整形后输出到晶闸触发电路(2)。
4.根据权利要求2所述的三相异步电动机能耗制动器，其特征是所述的晶间触发电 路(2)包括有三相移相芯片(U12)，所述的三相移相芯片(U12)的16脚通过第二施密特反 相器(U7D)与单片机⑴相连，7脚连接过零电路(4)的输出端，8脚和2脚为输出信号连 接晶闸管驱动电路(3)，所述的三相移相芯片(U12)的脚12连接用于调节制动直流大小的 滑动变阻器(R57)的可调端，所述的滑动变阻器(R57)的一端连接第二施密特反相器(U7D) 的输入端，另一端接地。
5.根据权利要求2所述的三相异步电动机能耗制动器，其特征是所述的晶间管驱动 电路(3)包括有四组结构完全相同的驱动电路，其中，第一组驱动电路的输入端连接单片 机(1)16脚所发出的脉冲信号，输出端驱动主回路(5)中的续流晶闸管V7;第二和第三组 驱动电路的输入端连接晶闸触发电路(2)中的三相移相芯片(U12)的2脚，第四组驱动电 路的输入端连接晶闸触发电路(2)中的三相移相芯片(U12)的8脚，第二、第三和第四组驱 动电路的输出端分别驱动主回路(5)中的工作晶闸管。
6.根据权利要求2所述的三相异步电动机能耗制动器，其特征是所述的主回路(5) 包括有第一至第六晶闸管(V1、V2、V3、V4、V5、V6)以及续流晶闸管(V7)，所述的第一晶闸 管(Vl)与第四晶闸管(V4)反向并联后，一端连接在交流电动机(M)的A相上，另一端连接 A相电源；所述的第三晶闸管(V3)与第六晶闸管(V6)反向并联后，一端连接在交流电动机 (M)的B相上，另一端连接B相电源；所述的第五晶闸管(V5)与第二晶闸管(V2)反向并联 后，一端连接在交流电动机(M)的C相上，另一端连接C相电源；所述的续流晶闸管(V7)连 接在交流电动机(M)的A、B两相之间；所述的第一至第六晶闸管(V1、V2、V3、V4、V5、V6)的 触发端与晶闸管驱动电路(3)相连接，所述的续流晶闸管(V7)的触发端与单片机(1)相连 接。
专利摘要一种三相异步电动机能耗制动器，包括电源电路与控制单元相连，向控制单元提供所需电源，控制单元与主回路相连，用于控制主回路，主回路中的A相电流与控制单元相连用于向控制单元提供主回路运行信号。控制单元包括有单片机和分别与单片机相连的晶闸触发电路、存储电路、显示电路、外部控制电路以及键盘电路，晶闸触发电路的输入端还连接过零电路，晶闸触发电路的输出端连接晶闸管驱动电路，晶闸管驱动电路的输出连接主回路，零电路的输入端连接主回路中的A相电流。本实用新型采用“直流、续流分步投入”的控制方式，由控制电路，电源电路及主回路组成，具有制动效果好，安全可靠，成本低，使用寿命长的特点，可以应用于各种规格型号的交流电机。
文档编号H02P3/24GK201639527SQ20102013501
公开日2010年11月17日 申请日期2010年3月19日 优先权日2010年3月19日
发明者伦秀春, 刘伟, 杜乃成 申请人:天津市瑞灵自动化工程有限公司