专利名称：交流电机多功能节能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种兼有节能、功率因数补偿及多种综合保护功能的交流电机多功能节能控制器。
目前市场上交流电机保护器种类繁多，结构各异，但一般均存在以下不足(1)降压起动单元中使用的频敏变阻器或自藕调压器，因其需用大量的铜、铁、钢等材料，致使体积大、重量大，消耗材料多，降压起动单元的电压调整为分级调整，故仍然存在起动过程电冲击、机械冲击过大的问题，对所联电网及电网上的其它设备运行影响较大；(2)电动机在运行中没有功率因数检测及自动补偿单元，使电动机经常处于额定电压下轻载运行，功率因数较低，浪费能源，不利于电网运行；(3)切断电源为立即式，这样在水泵等应用场合效果不好，如水泵立即切断电源会产生“水锤效应”，以致损坏设备；(4)不能显示故障状态，因而无法判定故障原因。
鉴于上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的是提供一种除具有过压、过载、短路、断相、反相、漏电保护功能外，还兼有软起动、软制动、功率因数自动补偿及故障状态显示功能的交流电机多功能节能控制器。
本实用新型的目的是这样实现的它包括由设在电机电源线上的电流传感元件、电压传感元件、漏电传感元件、同步变压器与信号前置处理电路构成的信号采集单元和置于电机电源线上由电容器与接触器构成的功率因数补偿单元以及可改变电源输出电压的晶闸管，信号采集单元的输出端与作为信号扫描、记录、输出控制单元的微型计算机的信号输入端相连，微型计算机的输出端连接有故障状态显示单元和光电藕合单元，光电藕合单元的输出端与晶闸管驱动单元及功率因数补偿驱动单元的输入端相连，键盘显示单元与微型计算机的键盘显示接口相连。微型计算机(以下简称微机)在复位电路作用下，进入初始状态，扫描各输入通道，记录并显示相应状态，当电机需要运行时，通过按动键盘上的按键，调整好电机的起动时间，起动电流倍数，然后按起动按键，如果此时电路中无短路、漏电、反相故障，电动机进入软起动状态，由固化在微机中的程序计算，并通过晶闸管驱动单元触发控制晶闸管导通角，限制起动电流，使之在规定起动电流倍数及规定起动时间下进行起动，起动过程完成后，进入节能运行阶段，微机通过信号采集单元扫描同步电压信号、电流传感信号、漏电传感信号、电压传感信号、键盘信号，经微机中程序进行分析、判断、计算，确定出最佳运行时应有的晶闸管触发角度，适时向晶闸管驱动单元发出触发信号，经晶闸管驱动单元处理放大后送至晶闸管控制极，改变晶闸管触发角度，从而改变晶闸管输出电压，使电机运行于最佳状态，电机输出功率与负载功率配合最佳，起到节能作用。在节能运行过程中，微机通过扫描各输入信号，计算电路功率因数，确定电路需要补偿电容量，向功率因数补偿驱动单元发出信号，使功率因数补偿单元的电容器与电路接通，以此提高电路负载端功率因数，利于电网运行，进一步达到节能的效果。当线路发生诸如短路、断相、反相、漏电、过压或过载故障时，微机根据故障原因将相应信号送故障状态显示单元，使之显示相应故障原因，便于维修时查找故障及时维修，与此同时微机停止触发晶闸管驱动单元，从而关断晶闸管，将电机电源断开。当微机收到键盘要求停止电机运行信号时，进行相应计算，控制触发晶闸管驱动单元，使晶闸管输出电压逐渐下降，达到软制动的目的。
本实用新型由于采用微机作为控制器的扫描、记录和控制单元，通过晶闸管改变电压来实现软起动、软制动及节能运行，解决了现有起动造成电冲击过大的问题，特别是增设了功率因数自动补偿单元，使节能效果更加明显。此外，由于具有故障状态显示功能，使维修更加方便。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的壳体结构示意图。
图2是本实用新型电路方框图。
图3是本实用新型主电路控制原理图。
图4是本实用新型控制电路原理图。
参考附图，本实用新型包括壳体1和置于壳体前部面板上的故障状态显示器6(FG1－FG6)、键盘显示器7(LED1－LED5)、键盘按键5(AJ)以及置于壳体侧部的电源输入、输出接线端子3、4(DZP1、DZP0)，壳体1内部设有组装信号采集单元9、计算机10、键盘显示单元11、光电藕合单元12、功率因数补偿驱动单元13、晶闸管驱动单元14、功率因数补偿单元15、晶闸管16及故障状态显示单元17电气元件的印刷线路板与安装板2，其中信号采集单元9由设置在电机电源线上的电流互感器LH1－LH3、漏电互感器LDH、电压互感器DYH、同步变压器TBB及电机内埋设热保护元件MSJ与电压比较器LM339、放大器LM324及光电藕合器TIL117构成，由漏电传感器LDH和同步变压器TBB检测的漏电信号和是源输入电压信号经电压比较器LM339送至微机单元10中单片机9098的HS10口和HS11－HS13口，由电压互感器DYH和电流互感器检测的电源电压输出信号和电源电流信号经放大器LM324送至单片机9098的ACH4口和ACH5－ACH7口，由埋设电机内热保护元件MSJ检测的过热开关信号经光电藕合器TIL117送至微机10中端口扩展片8155的输入端；微机10由单片机8098、地址锁存器74LS373、只读存储器2764、读写存储器6264、端口扩展片8155、键盘显示接口片8279、RC复位电路构成，其计算程序固化在只读存储器2764中；键盘显示单元11由键盘AJ、译码器74L138、数码管LED1－LED5、段驱动三极管P1－P8、位驱动三极管P9－P13构成，当键盘指令要求显示某种参数时，微机便将此参数值通过数码管予以显示；光电藕合单元12由光电藕合器TIL117构成，其作用是保证主电路不致影响微机正常工作，以此提高微机工作的可靠性；功率因数补偿驱动单元13由连接光电藕合器TIL117一输出端的继电器JDQ构成，当微机发出功率因数补偿信号时，继电器JDQ吸合，其常开触点接通，使功率因数补偿单元15中交流接触器JDQ吸合，电容器C7－C9投入运行；晶闸管驱动单元14由电容C10、C11、电阻R7－R9、二极管D1－D5、脉冲变压器MBY构成(该单元共有三个此电路，图中仅画出一个)，由微机发出的相位触发信号经放大、脉冲变压器隔离，触发晶闸管16(T1－T3)，达到控制输出电压的目的；故障状态显示单元17由驱动片7407和发光管FG1－FG6构成，当发生诸如短路、断相、反相、漏电、过压、过载等故障时，由微机发出相应的故障信号，并由相应的发光管指示，以便于维修人员查找故障原因。图3中的DZ10为隔离开关，F1－F3为熔断器，KZQ为简画的控制电路(即图4)，BYQ为稳压直流电源(图中省略)提供的变压器，电阻R1－R3和电容C1－C3为晶闸管T1－T3电源过压保护元件，电阻R4－R6和电容C4－C6为晶闸管T1－T3换向过压保护元件。图4中与单片机相连的接收缓冲器MC1488、发送缓冲器MC1489与接口芯片RS－232构成可与控制中心主机相连的通讯接口。
权利要求1.一种交流电机多功能节能控制器，其特征是它包括由设在电机电源线上的电流传感元件、电压传感元件、漏电传感元件、同步变压器与信号前置处理电路构成的信号采集单元和置于电机电源线上由电容器与接触器构成的功率因数补偿单元以及可改变电源输出电压的晶闸管，信号采集单元的输出端与作为信号扫描、记录、输出控制单元的微型计算机的信号输入端相连，微型计算机的输出端连接有故障状态显示单元和光电藕合单元，光电藕合单元的输出端与晶闸管驱动单元及功率因数补偿驱动单元的输入端相连，键盘显示单元与微型计算机的键盘显示接口相连。
专利摘要一种交流电机多功能节能控制器，它主要包括信号采集单元、微机、键盘显示单元、光电藕合单元、功率因数补偿驱动单元、晶闸管驱动单元、功率因数补偿单元、晶闸管及故障状态显示单元，通过微机控制改变晶闸管触发角度，从而改变晶闸管输出电压，使之实现电机的软启动、软制动及节能运行功能，由微机根据扫描的输入信号，适时发出功率因数补偿信号或故障状态显示信号，使本控制器节能效果更为明显，而且极大的方便了维修。
文档编号H02P1/28GK2171948SQ93229078
公开日1994年7月13日 申请日期1993年8月20日 优先权日1993年8月20日
发明者戚为达, 杨为民, 刘权, 李广林 申请人:沈阳市重工电器设备厂