专利名称：电机启动与保护控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电机技术领域，特别是一种电机启动与保护控制系统，本实用新型尤其适用于步进电机。
背景技术：
电机的启动方式有多种，第一种用自偶变压器降压启动:采用自耦变压器降压启动，电动机的启动电流及启动转矩与其端电压的平方成比例降低，相同的启动电流的情况下能获得较大的启动转矩。如启动电压降至额定电压的65%，其启动电流为全压启动电流的42%，启动转矩为全压启动转矩的42%。自耦变压器降压启动的优点是可以直接人工操作控制，也可以用交流接触器自动控制，经久耐用，维护成本低，适合所有的空载、轻载启动异步电动机使用，在生产实践中得到广泛应用。缺点是人·工操作要配置比较贵的自偶变压器箱(自偶补偿器箱)，自动控制要配置自偶变压器、交流接触器等启动设备和元件。第二种为直接启动:直接启动的优点是所需设备少,启动方式简单,成本低。电动机直接启动的电流是正常运行的5倍左右，理论上来说，只要向电动机提供电源的线路和变压器容量大于电动机容量的5倍以上的，都可以直接启动。这一要求对于小容量的电动机容易实现，所以小容量的电动机绝大部分都是直接启动的，不需要降压启动。对于大容量的电动机来说，一方面是提供电源的线路和变压器容量很难满足电动机直接启动的条件，另一方面强大的启动电流冲击电网和电动机，影响电动机的使用寿命，对电网不利，所以大容量的电动机和不能直接启动的电动机都要采用降压启动。虽然直接启动能够达到起动的目的，但电机的动态转矩小，并且在后续的运行过程中连续运行的动态特性也差。
发明内容针对上述技术问题，本实用新型需要解决的技术问题是提供一种电机启动与保护控制系统，本实用新型使电机在启动时不仅操作性强，而且能获得很大的动态转矩，使电机在运行过程中具有稳定的动态特性。实现本实用新型目的的技术方案如下:包括按键、工作请求检测装置、控制模块、启动电路、可控开关装置以及温度检测模块；按键的一端与工作请求检测装置的输入端连接，该按键用于发出电机工作的请求信号;工作请求检测装置的输出端与控制模块的输入端连接，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，经判别后向控制模块发出电机启动的信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号；控制模块的输出端分别与启动电路和可控开关装置连接，控制模块根据工作请求检测装置提供的信号类型，发出脉冲信号至启动电路使与启动电路连接的电机启动，或者发出控制命令断开可控开关装置使电机停止工作；所述温度检测模块与控制模块电连接，温度检测模块将检测电机绕组的温度值传递给控制模块。进一步地，所述工作请求检测装置包括单片机，该单片机根据按键发出的请求信号种类，判别按键发的信号属于工作请求信号或者停止工作的请求信号；以及连接于单片机输出端的通信模块，该通信模块用于单片机和控制模块之间通信。启动电路包括脉冲放大器，该脉冲放大器将控制模块输出的脉冲进行放大；以及第一开关，将脉冲大器输出的信号进一步放大并进行开关；以及连接发电机控制绕组的动态转矩提升器，该动态转矩提升器用于缩短控制绕组中的电流上升的时间常数。进一步地，所述启动电路还包括一个并联在动态转矩提升器两端的电流提升器，该电流提升器强迫控制电流加速上升。进一步地，所述启动电路还包括一个用于并联在电机控制绕组两端的电流释放器，该电流释放器形成一个通道供控制绕组两端产生的感应电压或电流通过。进一步地，所述可控开关装置为中间继电器，该中间继电器的线圈连接于控制模块的输出端，中间继电器的开关触头连接于电机与向电机供电的电源之间。进一步地，所述电机启 动与保护控制系统还包括分别与控制模块输入端连接的电流检测模块以及电压检测模块。采用了上述方案，按键发出的请求信号分为两种，一种是在10秒内按压5次，这种形式使请求检测装置判别为启动工作信号。另一种方式是在8秒内按住按键不动，即让按键持续接通8秒，请求检测装置接收到该信号后，判别为停止工作信号。因此，这种发送请求的方式具有防止误操作的特点，具有很强的操作性。动态转矩提升器在缩短电机控制绕组中电流上升的时间常数后，使得电流波型的前沿变陡，几乎接接于矩形波，因此，有利于提闻电机的动态转矩。动态转矩提闻后，启动和连续运行频率也提闻，电机相应的动态特性也随之得到改善。由于电流提升器两端电压不能突变，当控制绕组通电瞬间将动态转矩提升器短路，使得电源电压全部加在电机的控制绕组上，因此通过电流提升器可以强迫控制电流加快上升，进一步改善电流的前沿波型，使波形更为陡峭。所述启动电路还包括一个用于并联在电机控制绕组两端的电流释放器，该电流释放器形成一个通道供控制绕组两端产生的感应电压或电流通过。该释放装置由电阻和二极管组成，电阻和二极管串联。当第一开关截止时，产生感应电压或电流，通过释放装置可以形成一个通道供这个感应电压或电流通过，避免感应电压或电流直接作用在控制绕组上，这样使得控制绕组断电的速度减慢，反电势变小，既保护了第一晶体管，又起到了电磁阻尼的作用。
图1为本实用新型电机启动与保护控制系统的电路方框图；图2为本实用新型中启动电路的电路方框具体实施方式
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以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细的说明。参照图1和图2，本实用新型的电机启动与保护控制系统，包括按键10、工作请求检测装置20、控制模块30、启动电路40、可控开关装置50、电流检测模块60、电压检测模块70以及温度检测模块80，下面分别对每一部分进行详细说明:按键10的一端与工作请求检测装置20的输入端连接，该按键用于发出电机工作的请求信号；按键10发出的请求信号分为两种，一种是在10秒内按压5次，这种形式使请求检测装置20判别为启动工作信号。另一种方式是在8秒内按住按键不动，即让按键持续接通8秒，请求检测装置20接收到该信号后，判别为停止工作信号。工作请求检测装置20的输出端与控制模块的输入端连接，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，经判别后向控制模块发出电机启动的信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号。所述工作请求检测装置包括单片机21，该单片机根据按键发出的请求信号种类，判别按键发的信号属于工作请求信号或者停止工作的请求信号；以及连接于单片机输出端的通信模块22，该通信模块用于单片机和控制模块之间通信。控制模块30为单片机或者DSP，控制模块30的输出端分别与启动电路和可控开关装置连接，控制模块根据工作请求检测装置提供的信号类型，发出脉冲信号至启动电路使与启动电路连接的电机启动，或者发出控制命令断开可控开关装置使电机停止工作。启动电路40包括脉冲放大器41，该脉冲放大器将控制模块输出的脉冲进行放大；以及第一开关42，将脉冲大器输出的信号进一步放大并进行开关，第一并关42为三极管；以及连接发电机控制绕组的动态转矩提升器43，该动态转矩提升器用于缩短控制绕组中的电流上升的时间常数。动态转矩提升器43为一个电阻，动态转矩提升器43在缩短电机控制绕组中电流上升的时间常数后，使得电流波型的前沿变陡，几乎接接于矩形波，因此，有利于提闻电机的动态转矩。动态转矩提闻后，启动和连续运行频率也提闻，电机相应的动态特性也随之得到改善。所述启动电路还包括一个并联在动态转矩提升器两端的电流提升器44，该电流提升器强迫控 制电流加速上升。电流提升器44为电容，由于电流提升器44两端电压不能突变，当控制绕组通电瞬间将动态转矩提升器43短路，使得电源电压全部加在电机的控制绕组上，因此通过电流提升器44可以强迫控制电流加快上升，进一步改善电流的前沿波型，使波形更为陡峭。所述启动电路还包括一个用于并联在电机控制绕组两端的电流释放器45，该电流释放器45形成一个通道供控制绕组两端产生的感应电压或电流通过。该释放装置由电阻和二极管组成，电阻和二极管串联。当第一开关42截止时，产生感应电压或电流，通过释放装置可以形成一个通道供这个感应电压或电流通过，避免感应电压或电流直接作用在控制绕组上，这样使得控制绕组断电的速度减慢，反电势变小，既保护了第一晶体管，又起到了电磁阻尼的作用。可控开关装置50为中间继电器，该中间继电器的线圈连接于控制模块的输出端，中间继电器的开关触头连接于电机与向电机供电的电源之间。在控制模块输入端分别连接有电流检测模块60以及电压检测模块70，分别对电机在运行过程中的电流和电压进行检测，并与控制模块内预设地电压值和电流值进行比较，从而判断电机的工作电流和电压是否正常。本实用新型的控制模块结合电流检测模块和电压检测模块后，可实现对电机的过压保护；实现对电机的欠压告警功能；实现对发电机过流的保护；实现对发电机短路时的短路保护。温度检测模块80与控制模块电连接，温度检测模块将检测电机绕组的温度值传递给控制模块，当温度值超过设定值时，控制模块使电机停止工作。·
权利要求1.一种电机启动与保护控制系统，其特征在于，包括按键、工作请求检测装置、控制模块、启动电路、可控开关装置以及温度检测模块； 按键的一端与工作请求检测装置的输入端连接，该按键用于发出电机工作的请求信号; 工作请求检测装置的输出端与控制模块的输入端连接，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，经判别后向控制模块发出电机启动的信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号； 控制模块的输出端分别与启动电路和可控开关装置连接，控制模块根据工作请求检测装置提供的信号类型，发出脉冲信号至启动电路使与启动电路连接的电机启动，或者发出控制命令断开可控开关装置使电机停止工作； 所述温度检测模块与控制模块电连接，温度检测模块将检测电机绕组的温度值传递给控制|吴块。
2.根据权利要求1所述的电机启动与保护控制系统，其特征在于，所述工作请求检测装置包括单片机，该单片机根据按键发出的请求信号种类，判别按键发的信号属于工作请求信号或者停止工作的请求信号；以及 连接于单片机输出端的通信模块，该通信模块用于单片机和控制模块之间通信。
3.根据权利要求1所述的电机启动与保护控制系统，其特征在于:启动电路包括脉冲放大器，该脉冲放大器将控制模块输出的脉冲进行放大；以及 第一开关，将脉冲大器输 出的信号进一步放大并进行开关；以及 连接发电机控制绕组的动态转矩提升器，该动态转矩提升器用于缩短控制绕组中的电流上升的时间常数。
4.根据权利要求3所述的电机启动与保护控制系统，其特征在于:所述启动电路还包括一个并联在动态转矩提升器两端的电流提升器，该电流提升器强迫控制电流加速上升。
5.根据权利要求3所述的电机启动与保护控制系统，其特征在于:所述启动电路还包括一个用于并联在电机控制绕组两端的电流释放器，该电流释放器形成一个通道供控制绕组两端产生的感应电压或电流通过。
6.根据权利要求1所述的电机启动与保护控制系统，其特征在于，所述可控开关装置为中间继电器，该中间继电器的线圈连接于控制模块的输出端，中间继电器的开关触头连接于电机与向电机供电的电源之间。
7.根据权利要求1所述的电机启动与保护控制系统，其特征在于，所述电机启动与保护控制系统还包括分别与控制模块输入端连接的电流检测模块以及电压检测模块。
专利摘要本实用新型涉及一种电机启动与保护控制系统，按键的一端与工作请求检测装置的输入端连接，该按键用于发出电机工作的请求信号；工作请求检测装置的输出端与控制模块的输入端连接，工作请求检测装置获取按键发送的工作的请求信号后，经判别后向控制模块发出电机启动的信号，或者向控制模块发出电机停止工作的信号；控制模块的输出端分别与启动电路和可控开关装置连接，控制模块根据工作请求检测装置提供的信号类型，发出脉冲信号至启动电路使与启动电路连接的电机启动，或者发出控制命令断开可控开关装置使电机停止工作。本实用新型使电机在启动时不仅操作性强，而且能获得很大的动态转矩，使电机在运行过程中具有稳定的动态特性。
文档编号H02H7/09GK203135765SQ20132003199
公开日2013年8月14日 申请日期2013年1月21日 优先权日2013年1月21日
发明者吴颖艳 申请人:江苏超烨科技发展有限公司