專利名稱:三相交流智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明是一種多功能的三相異步電機的監(jiān)控保護(hù)裝置,屬低壓電器類。
現(xiàn)有的監(jiān)控保護(hù)裝置,由分離的電器產(chǎn)品組合而成,由于元部件多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性差、體積大、成本高難以實現(xiàn)多種工作方式。
本發(fā)明的任務(wù)是制造一種能克服上述缺點并具備下述功能的新型控制器。
控制器能對三相異步電機的斷相、過載、漏電故障進(jìn)行監(jiān)測、故障編碼顯示、音響報警、電機保護(hù);具有換相、起動、實時鐘和運行計時時間顯示能力;能可靠對接觸器以脈動直流保持方式節(jié)能;既有多種定時控制工作方式的工作能力又有鍵控工作方式的工作能力。控制器的操作過程在跟蹤實測的操作下實現(xiàn),能準(zhǔn)確反映控制器的現(xiàn)行工況。線路失壓時,自動進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。能對內(nèi)部操作線路自行診斷。
上述任務(wù)是通過下列技術(shù)方案完成的。
圖一是控制器的電路原理圖。工作程序存貯器(5)和地址鎖存器(6)組成了工作程序存貯單元,工況檢測單元(8)經(jīng)選通門(7)選通傳送主回路控制單元(21)和執(zhí)行單元(16、17)的操作信息到處理器(19)。由輸入輸出擴展器(15)對處理器接口進(jìn)行擴展,擴展器傳送處理器的控制信息到執(zhí)行單元和音頻驅(qū)動器(9)。當(dāng)處理器發(fā)出某一接觸器吸合命令時,由擴展器選中執(zhí)行單元(17)中約定的繼電器執(zhí)行,執(zhí)行后的操作信息由工況檢測單元(圖二、圖三、圖四除虛線框部份)傳送給處理器(此時工況檢測單元的發(fā)光二極管即現(xiàn)行工況顯示器的發(fā)光信息表明現(xiàn)行工況),處理器發(fā)出的命令已正確執(zhí)行后,立即發(fā)出使該接觸器脈動直流保持的命令經(jīng)擴展器選中執(zhí)行單元(16)中約定的繼電器執(zhí)行,執(zhí)行后的操作信息經(jīng)工況檢測單元傳送給處理器,處理器確認(rèn)已發(fā)出的保持命令已正確執(zhí)行后,立即發(fā)出撤除吸合的命令,該命令再次經(jīng)擴展器選中執(zhí)行單元(17)約定的繼電器執(zhí)行即斷離該繼電器,此時執(zhí)行單元中的發(fā)光二極管即保持顯示器的發(fā)光信息表明該控制器已進(jìn)入脈動直流保持狀況。在前述過程中,當(dāng)處理器發(fā)出吸合命令后,得到的操作信息不正確時會延遲一段既定時間,等待正確信息的到來,來到后又順序工作下去。如果既定時間到,仍無正確信息,處理器就認(rèn)為該接觸器不能吸合是線路失壓造成的,立即進(jìn)入失壓處理程序工作,調(diào)用失壓故障編碼,在顯示程序支持下,經(jīng)位譯碼驅(qū)動器(12)和字段譯碼驅(qū)動器(10)于顯示器(13)顯示,并發(fā)出音響報警命令經(jīng)擴展器選中音頻驅(qū)動器(9)由揚聲器音響報警。當(dāng)處理器發(fā)出斷離某接觸器的命令后,得到的操作信息正確時,處理器順序工作下去,如果操作信息不正確,也延遲一段既定時間,等待正確的操作信息到,到來后立即順序工作下去。如果既定時間到,仍無正確的操作信息,處理器將認(rèn)為該接觸器不能斷開是隔離該接觸器用的干簧繼電器觸點短路,立即進(jìn)入該故障處理程序工作,調(diào)用該故障代碼于顯示器顯示,命令揚聲器音響報警。
工作程序存貯單元中備有診斷程序,開機后,鍵入診斷命令,處理器對執(zhí)行單元和工況檢測單元,主回路控制單元進(jìn)行一次檢測,無故障時立即顯示通過代碼,有故障時就循環(huán)顯示這些故障編碼,不接受來自鍵盤的命令。
綜上所述,處理器、擴展器、執(zhí)行單元、工況檢測單元及其選通門、主回路控制單元構(gòu)成了跟蹤實測的閉環(huán)通道。處理器以問答方式進(jìn)行工作,可靠的配合了各繼電器,接觸器的機械動作時間,保證了控制器可靠、嚴(yán)格、正確、快速地工作及其現(xiàn)行工況的準(zhǔn)確反映。另外,現(xiàn)有技術(shù)為了對接觸器節(jié)能、消聲,是強行調(diào)整其常閉輔助觸頭的動觸橋,使主觸頭閉合時,常閉觸點不致斷路,這樣時常調(diào)整不當(dāng),工作不可靠,實際運行中常常發(fā)生事故。由上述過程可見本發(fā)明解決了這一關(guān)鍵技術(shù)問題??煽康剡M(jìn)行了節(jié)能、消聲運行。調(diào)整脈動直流保持支路的電阻器和電容器的參數(shù),可確定接觸器的失壓值。
利用工況檢測單元中的干簧繼電器(圖二、G1~G8圖三、G9~G12)起到了對執(zhí)行單元和主回路控制單元之間的電路隔離作用。直流穩(wěn)壓器(圖一、O)有三路穩(wěn)壓電源即5V、UJ、UG,其中5V和UJ(執(zhí)行單元繼電器用)兩路共地,而UG(干簧繼電器G1~G12的專用電源)不與前兩路電源共地,而是懸浮的。這樣進(jìn)一步提高了隔離的可靠性。圖二中有四只干簧繼電器(G5~G8)是雙觸點的,既用于工況檢測單元提供操作信息又用于主回路控制單元的接觸器脈動直流保持。
漏電監(jiān)測單元(1)、繞組斷相監(jiān)測單元(2)、線路斷相監(jiān)測單元(3)、過載監(jiān)測單元(4)構(gòu)成了故障監(jiān)測通道,用于向處理器傳送電機的故障信息。處理器首先將故障信息放入故障信息存貯單元,然后逐步分析,當(dāng)分析到某一故障時,立即進(jìn)入該故障處理程序,調(diào)出該故障編碼進(jìn)行顯示,發(fā)出關(guān)機、音響報警命令,接著處理器繼續(xù)分析故障信息存貯單元中的信息,因此,對并發(fā)性故障進(jìn)行了記憶和診斷。其中漏電監(jiān)測單元的信號傳送至處理器的中斷引出端,以對發(fā)生人體觸電情況時,有優(yōu)先級別的響應(yīng)即發(fā)出關(guān)機,音響報警命令,漏電故障編碼顯示。
當(dāng)負(fù)載是△形和丫形連接時,通過接線排(圖一、20單元中E)的D1、D2、D3、D4、D5、D6端頭和負(fù)載繞組的端頭(圖五中左圖D1、D2、D3、D4、D5、D6是三相負(fù)載繞組的引出端)對應(yīng)連接,為了同時監(jiān)測線路斷相和繞組斷相,在線路和繞組中都安置有電流互感器(圖五中右圖所示)成為斷相信號和過載信號的信號傳感器。
圖六是線路斷相和過載監(jiān)測單元中A路信號拾取的電路原理圖(A、B、C路電路完全對稱,由與非門T1、T2有箭頭的輸入端連接B、C路)。LA是軟磁電流互感器,該互感器在接近其磁飽和的區(qū)域工作。所監(jiān)測的火線從其磁路中穿過,其繞組中的電流與該火線中的電流成正比,P1是高阻抗的電壓比較器,在比較器電路中,開關(guān)K用于整定過載電流值,T1拾取A、B、C三路的過載信號并傳送至處理器。由過零比較器P2(亦是高阻抗的)從過載監(jiān)測單元中分離出線路斷相信號,由T2拾取A、B、C三路線路斷相信號并傳送至處理器。
圖七是a路繞組斷相信號拾取的電路原理圖(a、b、c三路電路完全對稱,由與非門T3有箭頭的輸入端連接b、c路),La是矩磁電流互感器,繞組連接線從該互感器的磁路中穿過,當(dāng)該連接線有電流通過時,繞組中會感應(yīng)出脈沖電流,由二極管D12索取正向脈沖信號加至延時器P3的輸入端(P3是555時基電路),延時器輸出呈低電平,若該連接線斷路時,P3輸入端無正向脈沖信號,輸出端呈高電平。T3拾取a、b、c三路繞組斷相信號并傳送至處理器。
圖八是漏電信號拾取的示意圖,方框內(nèi)是常規(guī)的限幅,放大、整形電路。L是電流互感器,A、B、C三根火線從其磁路中穿過。負(fù)載漏電時,繞組中有電流信號,經(jīng)限幅、放大、整形處理后傳送至處理器。
定時器的工作方式分為定時和鍵控兩類。如下表
1.單向和雙向的定義單向(圖十中左圖)電機在約定轉(zhuǎn)向下,可呈周期性工作。t0是運轉(zhuǎn)起始時間,t1是運轉(zhuǎn)時間,t2是停轉(zhuǎn)時間,T是工作周期,周期數(shù)n決定工作時間t。
雙向(圖十中右圖)電機在約定的正、反轉(zhuǎn)下,可呈周期性工作。t0是運轉(zhuǎn)起始時間,t1是正轉(zhuǎn)時間,t2是停轉(zhuǎn)時間,t3是反轉(zhuǎn)時間,T是工作周期,周期數(shù)n決定工作時間t。
2.定時和鍵控的意義定時由程序控制按設(shè)定的t0、t1、t2、t3。n等時間參數(shù)自動進(jìn)行工作。
在定時工作方式的工作時間內(nèi),可由暫停命令鍵暫時停止電機運轉(zhuǎn),然后鍵入約定的命令鍵重新啟動電機工作。也可由復(fù)位鍵命令其停止工作,但已設(shè)定的時間參數(shù)和實時鐘因復(fù)位被置零。實際情況是這樣的,在鍵掃描和分析程序的支持下,對開關(guān)鍵(14)中的約定鍵操作時,顯示器顯示提示符,以引導(dǎo)實時鐘、時間參數(shù)寫入處理器,處理器是帶RAM的單片微處理機。而時間參數(shù)正是寫入RAM存貯單元。在程序支持下,處理器的時間參數(shù)存貯單元不斷循環(huán)地與實時鐘程序中的計時單元進(jìn)行比較,到達(dá)設(shè)定的時間參數(shù)時,按已設(shè)定的工作方式工作,到達(dá)n時,自動停止電機運行。
鍵控在設(shè)定的鍵控工作方式下,由操作人員鍵入約定的命令鍵進(jìn)行工作。
3.起動→運行和直接運行的意義控制器的主回路單元(圖一,20單元)有四個接觸器C1、C2、C3、C4。其中C1用于正轉(zhuǎn),C2用于反轉(zhuǎn),C3用于起動(或丫形連接時,直接運行)、C4用于運行。起動時,C3吸合、C4斷離。運行時,C4吸合、C3斷離(丫連接直接運行時,C3吸合、C4斷離)。因此,C3、C4可實現(xiàn)丫形連接起動→△形連接運行,延邊三角形起動→運行,自藕變壓器起動→運行的自動切換。但前者與后兩者在C3、C4主觸點電路連接有所不同,當(dāng)然可用分線開關(guān)解決。所以表中的直接運行工作方式,只針對丫形連接和△形連接的負(fù)載而言,而延邊三角形和自藕變壓器的起動不涉及直接運行的工作方式。
工作方式選擇器(18),利用擴展器的一個擴展口把編碼信息傳送給處理器,該選擇器用其四位開關(guān)組K0~K3,能表示十六種二進(jìn)制編碼信信息,足以對上表中的十二種工作方式編碼。在工作程序存貯單元有表列出的十二種工作方式子程序,處理器接受該編碼信息時,在JMPP@A指令的控制下,以該碼為地址的單元中的內(nèi)容為該工作方式子程序的首地址,進(jìn)入該工作方式子程序進(jìn)行工作。
顯示器(13)是八位數(shù)碼管組成。其中四位用于顯示實時鐘的時、分;另四位分時顯示提示符;時間參數(shù);故障編碼;工作方式選擇編碼;負(fù)載正常運行時,顯示運行計時的時、分。顯示器以動態(tài)掃描方式顯示信息。
鍵單元(14)與鍵選通門(11)在程序存貯單元中的程序支持下,實現(xiàn)實時鐘整定;時間參數(shù)的設(shè)置;診斷命令接受;工作命令接受。另外,還有復(fù)位命令接受,均由十七個開關(guān)鍵(圖一、14、14′)共同完成。詳情如下0~9十只數(shù)字鍵,用于向處理器輸入數(shù)字;數(shù)字專用鍵一只,用于強迫處理器接受實時鐘和工作參數(shù)的數(shù)值整定和退出該狀態(tài);診斷專用鍵一只,用于強迫處理器進(jìn)入內(nèi)部診斷程序;正轉(zhuǎn)命令鍵一只,用于強迫處理器進(jìn)入正轉(zhuǎn)程序;反轉(zhuǎn)命令鍵一只,用于強迫處理器進(jìn)入反轉(zhuǎn)程序;運行命令鍵一只,用于強迫處理器進(jìn)入電機啟動程序;暫停命令鍵一只,用于強迫處理器處于暫停狀態(tài);復(fù)位命令鍵一只(圖一、14′),用于強迫處理器恢復(fù)初始狀態(tài)。
圖九是控制器的結(jié)構(gòu)示意圖??刂破鞣譃榭刂坪?22)、箱身(23)兩部份,采用便于拆卸的機械結(jié)構(gòu)結(jié)合成一體??刂坪屑饶芘c箱身成一體工作又可與箱身分離工作,兩者間的電路連接由一個帶有較長多芯扁平電纜的接插件實現(xiàn)。
控制器的操作面分布有揚聲器孔(29)、顯示器(24)、十二鍵鍵盤(25)、現(xiàn)行工況顯示器(26)、命令鍵組(27)、脈動直流保持顯示器(28)、音響報警音量控制旋紐(30)、帶門的工作方式設(shè)定窗口(31)。
控制盒底板(32)與箱身頂板(33)交結(jié)面安裝有防震緩沖物。安裝底板(35、36)上,安裝主回路單元的接觸器及其控制回路的電氣元件。安裝底板(34)上,安裝有故障監(jiān)測通道、直流穩(wěn)壓器、執(zhí)行單元、工況檢測單元(除圖4部份)。其余部份裝置在控制盒中。其中程序存貯單元;工況檢測單元的選通門;擴展器;鍵盤的選通門;位、字段譯碼驅(qū)動器和處理器裝置在印刷電路板(37)上。此外,安裝底板(34、35、36)與箱身接觸部份均安置有防震緩沖物。
附圖
中符號說明圖一R′×4表示14和8中的四只限流電阻器。
J1~J8表示執(zhí)行單元中的操作繼電器。
K0~K8表示四位工作方式設(shè)定開關(guān)組。
14′表示復(fù)位開關(guān)鍵。
20單元中LA、LB、LC表示線路斷相電流互感器。
La、Lb、Lc表示繞組斷相電流互感器。
C1~C4表示接觸器。
H表示接線排。
A、B、C表示三相電源的接線點。
D1~D6表示三相負(fù)載的接線點。
A1、A2表示工作電源的接線點。
A3表示控制器的接地點。
21單元中C1~C4是同符號表示的接觸器的線圈及其常閉輔助觸點。
G1~G8是同符號表示的干簧繼電器的常開觸點。
D′0×4 表示四只續(xù)流二極管。
R′0×4 表示脈動直流保持支路的四支電阻器。
C0×4 表示脈動直流保持去路的四支電容器。
D0表示吸合支路的二極管。
R0表示吸合支路的限流電阻器。
A、B表示連接至20單元中A、B處的接線點。
圖二J1~J8是同符號表示的操作繼電器的常開觸點。
G1~G8表示干簧繼電器(其中四個G5~G8帶兩組常形觸點)。
UG是干簧繼電器的專用電源。
圖三C1~C4是同符號表示的接觸器的常開輔助觸點。
G9~G12表示干簧繼電器。
UG是干簧繼電器的專用電源。
圖四G9~G12是同符號表示的干簧繼電器的常開觸點。
G′5~G′8是同符號表示的干簧繼電器的又一對常開觸點。
R1×4 表示四只限流電阻器。
D7~D10是脈動直流保持顯示用的四只發(fā)光二極管。
D3~D6是現(xiàn)行工況顯示用的四只發(fā)光二極管。
R3×4 表示四只限流電阻器。
J1~J4是同符號表示的操作繼電器的常閉觸點。
J′5~J′8是同符號表示的操作繼電器的又一對常開觸點。
R2×4 表示四只限流電阻器。
圖五左圖 D1~D3和D4~D6分別是三相負(fù)載繞組的同相端。
右圖 LA、LB、LC是故障監(jiān)測通道的線路信號傳感器。
La、Lb、Lc是繞組斷相傳感器。
圖六 R4~R8是分壓電阻器。
R9~R12是電阻器。
C1、C2是電解電容器。
P1、P2是高阻抗的比較器。
T1、T2是與非門。
LA(同圖五)D11是穩(wěn)壓二極管。
圖七R13、R14是電阻器。
D12是整流二極管。
La(同圖五)T3是與非門C3是延時電容器圖八L是故障監(jiān)測通道的漏電信號傳感器。
方框表示常規(guī)的限幅、放大、整形電路。
附圖序號說明0、直流穩(wěn)壓器1、漏電監(jiān)測單元2、繞組斷相監(jiān)測單元3、線路斷相監(jiān)測單元4、過載監(jiān)測單元5、工作程序存貯器6、地址鎖存器7、工況檢測單元選通門8、工況檢測單元9、音頻驅(qū)動器10、字段譯碼驅(qū)動器11、鍵選通門12、位譯碼驅(qū)動器13、顯示器14、鍵單元15、擴展器16、17、執(zhí)行單元18、工作方式選擇器19、處理器20、主回路單元21、主回路控制單元22、控制盒23、箱身24、顯示器25、十二鍵鍵盤26、工況顯示器27、命令鍵組28、保持顯示器29、揚聲器孔30、音響報警音量控制旋紐31、帶門的工作方式設(shè)定窗口32、控制盒底板33、箱身頂板34、35、36、安裝底板37、印刷電路板
權(quán)利要求1.三相交流智能控制器是一種三相交流監(jiān)控保護(hù)裝置,該裝置以處理器(19)為核心,配置有工作程序存貯單元(5·6)、開關(guān)鍵單元(14)及其選通門(11)、復(fù)位鍵(14′)、位譯碼驅(qū)動器(12)、字段譯碼驅(qū)動器(10)、顯示器(13)、擴展器(15)、工作方式選擇器(18)、執(zhí)行單元(16、17)、音頻驅(qū)動器(9)、工況檢測單元(8)及其選通門(7)、故障監(jiān)測通道(1、2、3、4)、主回路控制單元(21)、主回路單元(20)、其特征是線路過載監(jiān)測單元(4)、線路斷相監(jiān)測單元(3)采用了軟磁電流互感器,由高阻抗的電壓比較器(P1)對軟磁電流互感器的電流進(jìn)行過載監(jiān)測,并通過與非門(T1)將A、B、C三路過載信號送至處理器(19);用高阻抗的過零比較器(P2)從過載監(jiān)測單元中分離出線路斷相信號,由與非門(T2)拾取A、B、C三路線路斷相信號送至處理器(19);繞組斷相監(jiān)測單元(2)采用了矩磁電流互感器,通過二極管(D12)索取正向脈沖信號加至由555時基電路(P3)構(gòu)成的延時器的輸入端,并由與非門(T3)拾取a、b、c三路繞組斷相信號傳送至處理器(19);處理器(19)、主回路控制單元(21)、工況檢測單元(8)及其選通門(7)、擴展器(15)、執(zhí)行單元(16、17)組成了跟蹤實測閉環(huán)通道;工況檢測單元(8)中設(shè)有隔離元件及其懸浮供電、現(xiàn)行工況顯示器;執(zhí)行單元(16、17)中設(shè)有脈動直流保持顯示器;控制盒(22)與箱身(23)采用便于拆卸的機械結(jié)構(gòu)結(jié)合成一體,兩者既可結(jié)合又可分離,兩者間的電路連接至少由一個帶有扁平電纜的接插件完成;安裝底板(34、35、36)在箱內(nèi)呈多層結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述控制器 其特征是處理器(19)以問答方式進(jìn)行操作控制,對主回路控制單元(21)中干簧繼電器觸點的操作控制時序是閉合吸合支路觸點,然后再閉合保持支路的觸點,最后斷離吸合支路的該閉合觸點,接觸器進(jìn)入脈動直流保持狀況工作。
專利摘要本實用新型是一種三相交流智能控制器,屬低壓電器類??刂破饔幸粋€跟蹤實測的閉環(huán)通道,在工作程序的支持下,處理器以問答方式操作控制,處理器查尋來自故障監(jiān)測通道的故障信息,以便保護(hù)負(fù)載、音響報警、故障編碼顯示??刂破髟O(shè)有現(xiàn)行工況顯示器,接觸器脈動直流保持顯示器。有實時鐘、運行計時時間顯示、內(nèi)部操作線路診斷能力。具有定時和鍵控兩類共十二種工作方式的用途。
文檔編號H02H7/08GK2030389SQ8720982
公開日1989年1月4日 申請日期1987年6月30日 優(yōu)先權(quán)日1987年6月30日
發(fā)明者聶經(jīng)奮, 商貴生, 陰澎, 段渝龍 申請人:貴州工學(xué)院電機系