专利名称：分相电动机节能启动限流保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用于启动电动机的设备，进一步是指一种用于启动分相式单相电动机的节能启动限流保护器。
对于分相式单相电动机的启动控制，现在一般采用机械式的离心开关控制副绕组，用热继电器控制(主要是)主绕组。离心开关的机械零件易磨损变形、触头易烧毁，不能在电机供电低于180V时可靠工作，而且体积大、难调整、寿命短。热继电器本身发热且热惯性大，迟滞严重，还浪费电能，造成电机内部温升发热。热继电器无自锁功能，因此常常在电机电流过荷时切断电源，而待继电器工作触头稍一冷却又很快接通电源，因此不能十分有效地保护电机不被烧毁。
本实用新型的目的，旨在给电阻分相式、电容分相式及双值电容式单相电动机提供一种全电子式的节能启动限流保护器，使得它在启动电机时既节能又可对电机实施有效的限流保护。
本实用新型是这样实现的，参见
图1本实用新型的电方框原理图，其电路由直流电源(1)、低占空比多谐振荡器(2)、触发定时电路(3)、副绕组双可控硅触发电路(4)、主绕组双可控硅触发电路(5)、副绕组双可控硅主电路(6)、主绕组双可控硅主电路(7)及主绕组限流自锁保护电路(8)组成。本实用新型使用时，直流电源(1)输入单相220V交流电源，电路(6)及电路(7)分别与电机副绕组及电机主绕组串联后再接入单相220V交流电源中，直流电源(1)供给低占空比多谐振荡器(2)与电路(3)、(4)、(5)及(8)工作电源。低占空比多谐振荡器(2)将振荡信号分别送给电路(4)和电路(5)，电路(4)还同时接受电路(3)送来的触发定时信号。电路(5)将触发信号送给主绕组双可控硅主电路(7)，电路(7)触发导通，将电机的主绕组与电源接通。电路(4)将定时的触发信号送给副绕组双可控硅主电路(6)，电路(6)触发导通，将电机的副绕组与电源接通，从而与主绕组一起强行产生旋转磁场，启动电机。定时结束后，电机业已转动，此时电路(4)停业供给触发信号，电路(6)中的可控硅截止，电机副绕组断开，从而达到节能和保护副绕组的双重目的。此后，电机依靠主绕组与业已旋转的转子产生的旋转磁场(对于电阻和电容分相式电机而言)或者主绕组及尚留一只运行电容的副绕组与转子产生的旋转磁场(对于双值电容电动机而言)而继续运转。电机在运行过程中，如果主绕组发生过流故障，则由主绕组限流自锁保护电路(8)限流自锁保护。电路工作时，电路(8)同时接受电路(3)送来的定时控制信号和电路(7)反馈来的电流信号，在电路(3)定时结束后一定时间(比如定为20ms)，电路(7)如有过流，则电路(8)送给电路(5)一个过流控制信号，使电路(5)停止供给主绕组双可控硅主电路(7)以触发信号，使可控硅截止，电机主绕组与电源断开，以及时保护主绕组不被大电流烧毁。
以下结合附图和实施例对本实用新型加以详细说明。
图1是本实用新型电原理方框图；图2是本实用新型一种具体电路的原理图；图3是本实用新型电路与电阻分相式单相电机的接线图4是本实用新型电路与电容分相式单相电机的接线图；图5是本实用新型电路与双值电容式单相电机的接线图。
参见图2，直流电源(1)由二极管D2与D3及电容C7与C8组成对220V单相交流降压后的倍压整流电路，此电源具有恒流性质，交流电源从A端相线端和O端中线端引入。低占空比多谐振荡器(2)由反相器F1至F3、二极管D1、电容C1及电阻R1至R3组成，振荡波形经反相器F3缓冲输出。低占空比脉冲触发有利于降低触发可控硅所消耗的电流平均值，减轻电源电流负担。触发定时电路(3)由反相器F4与F5、电容C2及电阻R4与R5组成。当电路通电时，C2端压为零，F4输出高电平，经过一个规定的定时时间(如20ms)后，R4使C2充电达1／2电源电平，F4开始翻转。卸荷吸收电阻R5的大小设计为当F4输出低电平时，R5消耗的电流略大于电路(4)的晶体管T1在触发可控硅时消耗的平均电流，从而使F4翻转稳定而无临界振荡。副绕组双可控硅触发电路(4)由或非门H1、三极管T1及电阻R6与R7组成，F4的定时信号高电平经F5反相为低电平，送到或非门H1，F3提供的高占空比振荡信号亦送到H1，从而决定了在定时期间或非门H1输出低占空比的脉冲，经T1作电流放大。副绕组双可控硅主电路(6)由可控硅BCR1与BCR2及电阻R8与R9组成，经T1放大的触发脉冲信号，从R7两端输送给可控硅BCR1，再由BCR1以交流方式触发BCR2大电流双向可控硅，使电机的副绕组接通，定时结束后，可控硅BCR1和BCR2截止。主绕组双可控硅触发电路(5)由或非门H4、三极管T2及电阻R15与R16组成，F3提供的高占空比振荡信号送到H4，H4输出低占空比的脉冲，经T2作电流放大。主绕组双可控硅主电路(7)由可控硅BCR3与BCR4及电阻R17与R18组成，经T2放大的触发脉冲信号，从R16两端输送给可控硅BCR3，再由BCR3以交流方式触发BCR4大电流双向可控硅，使电机的主绕组接通。主绕组限流自锁保护电路(8)由或非门H2与H3、CMOS反相器F6、电容C3至C6、电阻R10至R14及电阻R19与R20组成。R19作为取样电阻串接在可控硅BCR4的阳极与公共地线之间，其阻值甚小，采用单根粗康铜丝或锰铜丝制作，R19上的电压正比于主绕组的电流。取样电阻的接入，其压降并不影响触发电路的工作，这种取样方式避免了要用价格贵、体积大的互感器。F6、C6及R13与R14构成CMOS门反相放大器，F6借助于R13而自动将其输入和输出端偏置于1／2VDD电平，从而使F6处于线性放大状态，以便接受经由R14和C6传输而来的由R19取样的主绕组电流信号。如果R13与R14之比值在100以内的话，它便是放大器的放大系数。R13与R14应当取得足够大，以便选用体积和漏电小的独石电容作C6。由C5、R20及H3输入端的保护二极管(芯片内含的)组成了一个隐含倍压电路，不仅节约了元件，而且H3输入端得到了负峰移位于信号地线以下的约0.3～0.7V的倍压波形，便于作幅度鉴别，也避免了一般的仅依靠C5与R20进行耦合时而嫌F6提供的信号动态范围不足的问题。R11、C4及H2组成积分抗干扰电路，目的在于当R19敏感的经由F6放大后的主绕组电流信号上附加有干扰时，它可能使H3误触发，当H3被误触发而输出的低电平到达H2的输入端时，就有可能使H2翻转并联锁，至使主绕组断电。主绕组电流上的干扰信号，几乎只有尖峰干扰和高次谐波干扰两种形式，它们引起的H3误触发也输出尖而短暂的脉冲，该脉冲被积分之后的平均值达不到足以使H2翻转的电平，便被排除而达到抗干扰的目的。R10、C3及H2与由F4、R4及C2构成的定时器，又组成一个启动时序优先权电路，其目的在于保证在启动定时期间及此后20ms以内，允许主绕组启动过流。在定时期间F4输出高电平，它强迫H2输出低电平，H2的输出端与H4的一个输入端相连，从而H4不被封锁，将来自F3的高占空比振荡信号倒相为低占空比的脉冲去触发可控硅BCR3和BCR4，接通主绕组。在定时结束后，由R10与C3决定，延时20ms以上，再将F4输出的低电平传送给H2。因为若不经延时，可能在定时结束的那一瞬间，副绕组双可控硅主电路(6)已触发导通，它必然使副绕组与电源接通并影响到主绕组过流，有可能因此而使H2误动作而导致关断主绕组。当主绕组在定时结束后20ms以上出现过流时，该F6放大的过流信号经由C5送到H3输入端，H3输出端翻转成低电平，使得H2输出端翻转成高电平，于是使得H4被封锁，T2截止，BCR3与BCR4也截止，电机主绕组与电源断开。在H2输出端所加R12为卸荷吸收电阻，因为在过流时，H2触发翻转成高电平，使R12流过一个电流，当其电流值略大于T2触发BCR3的脉冲电流平均值时，就可以使得关闭可控硅而不致使电源电压跃升而发生电路失控。这是因为直流电源(1)具有恒流性质，一旦负荷电流减少，电压便会上升，它将引起定时器重新动作等混乱，来严重时会导致CMOS器件发生可控硅效应而失效。
参见图3至图5，本实用新型电路与三种电机的相连接，其中A端与O端接线端分别为接相线端和接中线端，M端为接电机主绕组端，N端为接电机副绕组端。
这种全电子式的节能启动限流保护器，可广泛用于电阻分相式、电容分相式及双值电容式单相电动机，能对电机副绕组进行加电定时接通，待电机启动后又定时断开以节能和保护，还能对电机主绕组在定时时间完结后进行电流监视，一旦超值就立即切断电源并自锁保护。其功耗低、寿命长、可靠性高。由于其体积小，适用于装入小型单相电动机内部，特别适应装入干式潜水泵及电冰箱内部，以便使这些机器免去外部保护设施。
权利要求1.一种用于启动分相式单相电动机的节能启动限流保护器，其特征在于，电路部分由直流电源(1)、低占空比多谐振荡器(2)、触发定时电路(3)、副绕组双可控硅触发电路(4)、主绕组双可控硅触发电路(5)、副绕组双可控硅主电路(6)、主绕组双可控硅主电路(7)及主绕组限流自锁保护电路(8)组成，直流电源(1)供给低占空比多谐振荡器(2)与电路(3)、(4)、(5)及(8)工作电源，低占空比多谐振荡器(2)将振荡信号分别送给电路(4)和电路(5)，电路(4)还同时接受电路(3)送来的触发定时信号，电路(5)将触发信号送给电路(7)，电路(4)将定时的触发信号送给电路(6)，电路(8)同时接受电路(3)送来的定时控制信号和电路(7)反馈来的电流信号，在电路(3)定时结束后一定时间，电路(7)如有过流，则电路(8)送给电路(5)一个过流控制信号。
2.如权利要求1所述的节能启动限流保护器，其特征在于，所述低占空比多谐振荡器(2)由反相器F1至F3、二极管D1、电容C1及电阻R1至R3组成。
3.如权利要求1所述的节能启动限流保护器，其特征在于，所述触发定时电路(3)由反相器F4与F5、电容C2及电阻R4与R5组成。
4.如权利要求1所述的节能启动限流保护器，其特征在于，所述副绕组双可控硅触发电路(4)由或非门H1、三极管T1及电阻R6与R7组成。
5.如权利要求1所述的节能启动限流保护器，其特征在于，所述主绕组双可控硅触发电路(5)由或非门H4、三极管T2及电阻R15与R16
6.如权利要求1所述的节能启动限流保护器，其特征在于，所述主绕组限流自锁保护电路(8)由或非门H2与H3、CMOS反相器F6、电容C3至C6、电阻R10至R14及电阻R19与R20组成。
专利摘要本实用新型是一种可用于电阻分相式、电容分相式及双值电容式单相电动机的电子监控器件，其电路由直流电源(1)、低占空比多谐振荡器(2)、触发定时电路(3)、副绕组双可控硅触发电路(4)、主绕组双可控硅触发电路(5)、副绕组双可控硅主电路(6)、主绕组双可控硅主电路(7)及主绕组限流自锁保护电路(8)组成。它体积小，可装于电动机内部，对副绕组进行加电定时接通，待电机启动后又定时断开以节能，还能对主绕组进行电流监视和自锁保护。
文档编号H02P1/42GK2061349SQ89211870
公开日1990年8月29日 申请日期1989年11月30日 优先权日1989年11月30日
发明者唐德尧 申请人:唐德尧