一种重载粉碎机变频启动装置的制作方法

本实用新型涉及粉碎机启动领域，特别是一种重载粉碎机变频启动装置。

背景技术：

在工业生产中，重载设备一旦出现故障停车，对于此类功率较大的电机如果采用直接启动的方式对电网的电流冲击比较大，影响电动机的使用寿命，导致大量的能量被消耗。功率较大的电机如果采用直接启动的方式对电网的电流冲击比较大，一般会是电流额定值的 5~8 倍，甚至更高，影响电动机的使用寿命，导致大量的能量被消耗。同时，因为电流过大使得线路上的电压产生较大的下降，从而影响接在同一台变压器上的其它用电设备工作。采用降压启动装置或常规软启动器起动又很难提供足够大的启动转矩，无法实现重载启动。

为满足电动机自身启动条件、负载传动机械的工艺要求、保护其它用电设备正常工作需要，降低经济成本，必须研究如何控制异步电动机启动过程，从而实现有效降低启动冲击电流和冲击转矩，使异步电动机的启动性能得到改善。

技术实现要素：

本发明的目的在于设计一种变频控制装置控制异步电动机的启动过程，从而实现有效降低启动冲击电流和冲击转矩，使异步电动机的启动性能得到改善。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：

一种重载粉碎机变频启动装置，它包括晶闸管模块、同步电压检测模块，晶闸管模块另一端连接电流检测模块和电动机，旁路接触器模块跨接在晶闸管模块两端，同步电压检测模块与电流检测模块都与主控核心CPU模块相连，主控核心CPU模块分别与控制模块和微机模块连接，并且主控核心CPU模块与微机模块双向信息交流，控制模块也与晶闸管模块连接，微机模块包括控制器，控制器的输入端与输入设备连接，控制器的输出端与显示器连接。

上述同步电压检测模块包括三相电压同步电路模块、过零检测电路模块、方波比较模块和相序检测模块，电流检测模块包括电流互感器模块、整流电路模块和电流比较模块，晶闸管模块包括控制芯片、三态缓冲器模块、光隔模块、反向缓冲器模块和脉冲变压器模块。

上述控制芯片的型号是EPM240。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1） 本实用新型，不仅采用功率器件无级调压，而且融入离散变频的思想采用离散变频原理，增强了启动转矩，用户可以根据需要选择不同启动方式（斜坡升压、限流、离散变频方式），负载适应性更强，更适用重载及大型负载的起动。

2） AT89C52单片机实现界面操作和显示单元电路模块的控制，负责外部界面操作和运行参数显示，减轻了 STM32 的工作量。

3） 本实用新型，装置在起动完成后，自动由旁路接触器将电机投入电网，使得可控硅的寿命大大延长，装置的可靠性也大大提高，由于旁路接触器基本是不带电流进行切换，所以其寿命几乎取决于其机械寿命，大大减少了设备的维护成本。

4） 本实用新型，全数字开放式用户操作键盘，使操作简单方便。

5） 本实用新型，具有的过流、过载、缺相等保护功能，可以有效地防止电机的损害。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型同步电压检测模块的结构示意图；

图3为本实用新型电流检测模块的结构示意图；

图4为本实用新型晶闸管触发系统的结构示意图。

具体实施方式

一种重载粉碎机变频启动装置，它包括晶闸管模块1，同步电压检测模块2直接连接在电网端，晶闸管模块1另一端连接电流检测模块3和电动机4，旁路接触器模块5跨接在晶闸管模块1两端，同步电压检测模块2与电流检测模块3都与主控核心CPU模块6相连，主控核心CPU模块6分别与控制模块7和微机模块连接，并且主控核心CPU模块6与微机模块双向信息交流，控制模块7也与晶闸管模块1连接，微机模块包括控制器8，控制器8的输入端与输入设备9连接，控制器8的输出端与显示器10连接。

所述同步电压检测模块2包括三相电压同步电路模块22、过零检测电路模块11、方波比较模块12和相序检测模块13，电流检测模块3包括电流互感器模块14、整流电路模块15和电流比较模块16，晶闸管模块包括控制芯片17、三态缓冲器模块18、光隔模块19、反向缓冲器模块20和脉冲变压器模块21。

所述控制芯片17的型号是EPM240。

采用上述结构，使用时，首先由电网输入电能，首先电压引入同步电压检测模块（如图2所示）中，复位再由其中的滤波电路抑制低频和高频成份，通过电阻分压得到同步电压信号，对三相都进行过零检测，经过阻容移相后，由LM339电压比较器芯片对电压进行比较输出高低电平，将交流信号经整形变换为方波，１代表高电平，０代表低电平； 在不缺相的情况下，A，Ｂ，Ｃ三相产生的高电平相互重叠，故检测到一直都是高电平；当缺少一相及以上时，就会出现低电平，故只需检测该引脚的电平，一旦出现低电平，说明有缺相现象。在缺相检测无误的情况下，利用相序检测模块，检测是否有相序错误，最后再由光耦对信号进行隔离和发送至主控核心CPU模块。选用ST公司高速性能的STM32F103C8T6芯片作为核心控制CPU。检测输入工频电源电压过零点、相序以及是否缺相等。

在晶闸管模块与异步电动机相连的一侧引出电流检测装置（如图3所示）。在主回路中接入400:1的电流互感器测得电机启动运行时的电流值，将得到的电流互感器二次侧电流值通过整流电路转换成直流，送入STM32的CUR_ADC端口，比较检测电流与给定电流的差值，完成限流调节和过流保护功能。

启动准备状态，通电后由显示单元模块显示启动方式，操作界面选择启动方式并由微机将该信息上传至STM32。选用AT89C52进行操作界面和显示处理设计，RS485通讯口进行数据通讯。

如图4所示，先由STM32处理同步电压检测模块输出的信号、电流检测装置输出信号以及微机输出的启动方式的选择后产生触发脉冲控制信号再送入到可编程逻辑器件EPM240，经过三态缓冲器74HC244对驱动信号进行增强，由光电耦合器件TPL521对信号进行隔离后再经过反向缓冲器MC1413后将控制信号送到脉冲变压器及继电器一侧，在脉冲变压器的另一侧产生触发脉冲序列加到晶闸管的门极，完成对晶闸管导通与关闭的控制。从而实现软启动输出电压的改变，也就是改变了加载在电动机上的电压，实现交流异步电动机的平滑启动。可编程逻辑器件选用Altera公司生产的EPM240F100器件。

上述控制模块7、控制器8、控制芯片17的型号选择，以及它们对其它常规元器件的控制属于本领域技术人员公知技术，在本说明书中不再赘述，本申请仅仅要求保护权利要求书所记载的电气结构。

启动完成后，启动装置输出全压，此时旁路接触器吸合，启动装置此时的作用是在线监测及异步电动机的运行保护。这种工作方式下旁路接触器通电时触点所承受的电流冲击较小，因此旁路接触器电气寿命较长，其容量按电动机额定电流选择即可，无需考虑放大容量。