專利名稱：磁控式異步電機(jī)軟起動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及異步電機(jī)起動器，尤指磁控式異步電機(jī)軟起動器。
在
背景技術(shù)：
中，采用的起動器的執(zhí)行單元常采用Sc、Rs固體元件，其控制電路復(fù)雜，易產(chǎn)生高次諧波，過載能力差，故障率高，對電網(wǎng)有公害污染。
本實用新型的目的是為了避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種磁控式異步電機(jī)軟起動器，使電機(jī)起動特性變軟，避免波型畸變和高次諧波對電網(wǎng)的污染，簡化結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備的過載能力，用以提高工作可靠性，使之更加適應(yīng)我國國情，以利推廣。
本實用新型的技術(shù)解決方案如下包括控制電機(jī)M起動的執(zhí)行單元，使電機(jī)M正常運(yùn)轉(zhuǎn)的脫扣電路和保護(hù)電路，控制執(zhí)行單元工作的控制電路單元，控制電路由直流電源、斜波發(fā)生器、觸發(fā)電路和延時電路組成，其特殊之處在于，調(diào)壓控制執(zhí)行單元是無反饋式磁放大器，其中由鐵磁材料制成的鐵芯F上繞有交流繞組Nj和控制繞組Nk，可組合為緊耦合式、松耦合式和緊松折中耦合式三種“無反饋式磁放大器”，由三極管BG1發(fā)射極連接電阻R1、電位器W1，三極管BG1基極連接電阻R9、電容C5，串聯(lián)的電阻R9、電容C5節(jié)點接二極管D3組成斜波發(fā)生器。
本實用新型的技術(shù)解決方案還包括無反饋式磁放大器是三拍統(tǒng)一控制或單拍三相組合的緊耦合式，其中三拍統(tǒng)一控制緊耦合式包括三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj，在其中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊耦合式包括，三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj和控制繞組Nk。
無反饋式磁放大器可以是三拍統(tǒng)一控制或單拍三相組合的松耦合式，其中三拍統(tǒng)一控制緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部分別繞有交流繞組Nj，其中部分別再繞有控制繞組Nk。
無反饋式磁放大器還可以是三拍統(tǒng)一控制或單拍三相組合的緊松折中耦合式，其中三拍統(tǒng)一控制緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部整體再繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部分別再繞有控制繞組Nk。
控制電路中的觸發(fā)電路包括IC集成片KC006輸出8腳連接三極管BG2基極、三極管BG2發(fā)射極經(jīng)二極管D4連接可控硅SCR控制端，串聯(lián)的可控硅SCR和二極管D5控制輸出X、Y，輸出端X、Y連接無反饋磁放大器中控制繞組Nk。
延時脫扣電路包括三極管BG3發(fā)射極連接三極管BG4基極，并接的集電極分別接繼電器J和二極管D2，三極管BG3基極并接二極管D1、電位器W3、電容C4，電位器W3另一端經(jīng)電阻R8并接二極管D1、D2、D3和繼電器J，與三相交流電并聯(lián)的繼電器KM1和KM2控制電極延時脫扣。
直流電源電路包括三相交流電經(jīng)變壓器BK輸出A′B′、C′D′，對應(yīng)連接二個橋式電路AB、CD，輸出直流供給整個控制電路正常工作。
保護(hù)電路是由熱繼電器RJ組成。
本實用新型的
如下圖1是電機(jī)采用外延型連接圖。
圖2是電機(jī)采用外延型連接等效圖。
圖3是電機(jī)采用內(nèi)延型連接圖。
圖4是電機(jī)采用內(nèi)延型連接等效圖。
圖5是控制回路電器原理圖。
圖6是無反饋磁放大器三拍統(tǒng)一控制緊耦合式結(jié)構(gòu)圖。
圖7是無反饋磁放大器單拍三相組合緊耦合式結(jié)構(gòu)圖。
圖8是無反饋磁放大器三拍統(tǒng)一控制松耦合式結(jié)構(gòu)圖。
圖9是無反饋磁放大器單拍三相組合松耦合式結(jié)構(gòu)圖。
圖10是無反饋磁放大器三拍統(tǒng)一控制緊松折中耦合式結(jié)構(gòu)圖。
圖11是無反饋磁放大器單拍三相組合緊松折中耦合式結(jié)構(gòu)圖。
圖12是鐵磁材料制成的磁放大器中導(dǎo)磁率μ和磁場強(qiáng)度H變化曲線座標(biāo)。
圖13是斜坡起動器控制30KW電機(jī)載荷5.3噸時的電壓V、電流A與時間t變化曲線座標(biāo)。
圖14是背景技術(shù)中自耦起動器控制30KW電機(jī)載荷2.5噸時的電壓V、電流A與時間t變化曲線座標(biāo)。
下面是本實用新型依附圖作進(jìn)一步的詳述實施例1參看圖1、圖2和圖5所示，圖1是電機(jī)采用外延型連接方式，三相交流電經(jīng)總開關(guān)K、繼電器KM1常開觸點、無反饋磁放大器中交流繞組Nj連接電機(jī)M，在總開關(guān)K和電機(jī)M之間還并聯(lián)旁路，即開關(guān)K經(jīng)繼電器KM2、熱繼電器Rj連接電機(jī)M，其中熱繼電器Rj采用法國TE公司產(chǎn)品，其原理是當(dāng)電機(jī)電流超過設(shè)定保護(hù)值后，經(jīng)一定時間其長閉點即斷開，切斷供給交流接觸器KM2線圈電源，停止全機(jī)工作。如果發(fā)生三相電源斷任何一相也起到同樣作用。在延時脫扣電路中，見圖1，繼電器KM1和KM2并聯(lián)，KM1和起動按鈕Q串聯(lián)，KM2和手動起動按鈕M串聯(lián)，其手動起動按鈕M是為了防止意外設(shè)置的，其作用具有自動脫扣功能。控制變壓器BK初級接在繼電器KM1兩側(cè)，次級端A′B′C′D′作為輸出接控制回路(見圖5)輸入端A、B、C、D。直流電源電路為橋式電路，輸入端AB組成輸出6A／800V直流，輸入端CD組成輸出1A／50V直流，其1A／50V直流輸出并接IC集成片78151腳和電容C1，串聯(lián)的電容C1和C2節(jié)點接集成片7815中2腳，電容C2另一端接集成片7815中3腳。在延時脫扣電路中，三極管BG3發(fā)射極接三極管BG4基極，并接的集電極分別接繼電器J和二極管D2，三極管BG3基極并接二極管D1、電位器W3、電容C4，電位器W3另一端經(jīng)電阻R8并接二極管D1、D2、D3、繼電器J和7815片3腳?？刂齐妷盒逼掳l(fā)生器是本實用新型的一個發(fā)明點，圖5中三極管BG1發(fā)射極連接串連的電阻R1和電位器W1，基極連接串聯(lián)的電阻R9和電容C5，R9和C5連接點接二極管D3，其原理是調(diào)節(jié)電位器W1控制BG1發(fā)射極電壓按一定斜率上升，經(jīng)三極管BG2控制可控硅SCR導(dǎo)通角度逐漸增大，電壓上升，在二極管D5兩端X、Y輸出。觸發(fā)電路包括集成片KC006，其輸出8腳連接三極管BG3基極，三極管BG2集電極經(jīng)電阻R7接集成片7815中3腳，BG2發(fā)射極經(jīng)二極管D4接可控硅SCR控制極，串聯(lián)的二極管D5和可控硅SCR接橋式電路6A／800V。集成片KC006中2腳接12腳，4腳接電容C6，5腳接電阻R3，6腳接電位器W2控制端和三極管BG1發(fā)射極，9腳接電阻R6，10腳經(jīng)電容C3接13腳，電阻R5接電容C3一端，15腳經(jīng)電阻R4接控制回路輸入C端。參見圖6至圖11，這是本實用新型無反饋磁放大器的第二個發(fā)明點，圖6是三拍統(tǒng)一緊耦合式，三組鐵芯F中各自繞有六個交流繞組，然后再由控制繞組Nk包圍中部交流繞組Nj。其中交流繞組Nj可根據(jù)材料和工作特性采用串聯(lián)或并聯(lián)連接方式。而圖7則是三個單拍組合而成，這種結(jié)構(gòu)相對工藝麻煩，其工作原理都一樣，而圖6所示的磁放器是三拍統(tǒng)一式。圖8是三拍統(tǒng)一松耦合式，三組鐵芯F上下兩端各自繞有六個交流繞組Nj，中部由控制繞組Nk整體包圍，圖9則是單拍型，僅把整體繞制的控制繞組Nk分別在三個鐵芯F上繞制即可。圖9和圖10是前面所述合二為一的折中方案，工作原理不變。上述所說單拍組合式中的控制繞組Nk均采用串聯(lián)方式。
整個工作原理是這樣當(dāng)按下本機(jī)起動按鈕Q時，繼電器KM1吸合，控制單元和執(zhí)行單元立即進(jìn)入工作狀態(tài)，這時執(zhí)行單元感抗最大，見圖12所示，導(dǎo)磁率μ和磁場強(qiáng)度H曲線可知，μm為最大值，表示感抗最大，在此點增大或減少磁場強(qiáng)度H，μ值均下降，執(zhí)行單元的初始值就設(shè)計在μm點上，調(diào)整磁場強(qiáng)度改變感抗，用以改變加在電機(jī)上端的電壓，最低電壓一般設(shè)計在200V，起動功率逐漸增大，其動電流由該功率決定。見圖13，電壓V與時間t秒關(guān)系曲線，只要保證電壓V上升的平方正比于電機(jī)轉(zhuǎn)矩，則起動電流A就保持在初始值上基本為一個常數(shù)，直到電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到額定值時起動完成，這時導(dǎo)磁率μ基本為0，執(zhí)行單元也基本為0，電機(jī)轉(zhuǎn)入全壓運(yùn)行。再看圖1和圖5，當(dāng)按鈕Q起動后，執(zhí)行單元感抗最大，電機(jī)端電壓處于200V起始值，待2～3秒后，由于控制單元即無反饋磁感應(yīng)放大器的作用，使本身感抗逐漸減少，磁場強(qiáng)度H也減小，電機(jī)M端電壓從而逐漸上升到全電壓，此時控制單元中的延時電路達(dá)到設(shè)計的時間7～8秒，繼電器J吸合使繼電器KM2線圈吸合，并自鎖，同時繼電器KM1斷電釋放，執(zhí)行單元和變壓器BK隨之停止工作，實現(xiàn)“脫扣旁路”，使電機(jī)M轉(zhuǎn)入正常工作。
實施例2，參見圖3、圖4和圖5，基本工作原理同上，不同點是電機(jī)M的每組線圈分別于KM1、KM2上的常開觸點相串聯(lián)。繼電器KM1和KM2線圈相繼吸合后既互不影響，也不斷開繼電器KM1，執(zhí)行單元即實現(xiàn)“脫扣旁路”轉(zhuǎn)入正常工作，此時控制變壓器BK和控制單元停止工作。
本實用新型的優(yōu)點和效果如下1、實現(xiàn)了電機(jī)軟起動，起動電壓從200V起能按一定的斜率自動、無級、平滑地上升到全電壓，滿足了起動轉(zhuǎn)矩和電壓同步增加的需要，因此起動電壓低且平穩(wěn)，無沖擊電流，對電網(wǎng)無公害污染，相比自耦起動器具有顯著的優(yōu)點，見圖14所示，電壓V呈階梯形，功率有突變，會產(chǎn)生很多不利因素。故本實用新型避免了波型畸變、無高次諧波和對電網(wǎng)的污染，還具有一定的節(jié)能效果。
2、保護(hù)功能齊全，具備電壓上升斜率可調(diào)，起始電壓可調(diào)，自動旁路時間可調(diào)多種功能。
3、由于采用鐵磁執(zhí)行元件進(jìn)行調(diào)壓，故選材方便，控制電路簡單，易制造，體積小，重量輕，成本低，并且過載能力強(qiáng)，工作可靠性高，適合于我國國情，以利推廣。
權(quán)利要求1.磁控式異步電機(jī)軟起動器，包括控制電機(jī)M起動的執(zhí)行單元，使電機(jī)M正常運(yùn)轉(zhuǎn)的脫扣電路和保護(hù)電路，控制執(zhí)行單元工作的控制電路單元，控制電路由直流電源、斜波發(fā)生器、觸發(fā)電路和延時電路組成，其特征在于調(diào)壓控制執(zhí)行單元是無反饋式磁放大器，其中由鐵磁材料制成的鐵芯F上繞有交流繞組Nj和控制繞組Nk，可組合為緊耦合式、松耦合式和緊松折中耦合式三種“無反饋式磁放大器”，由三極管BG1發(fā)射極連接電阻R1、電位器W1，三極管BG1基極連接電阻R9、電容C5，串聯(lián)的電阻R9、電容C5節(jié)點接二極管D3組成斜波發(fā)生器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控式異步電機(jī)軟起動器，其特征在于無反饋式磁放大器是三拍統(tǒng)一控制或單拍三相組合的緊耦合式，其中三拍統(tǒng)一控制緊耦合式包括三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj，在其中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊耦合式包括，三組鐵芯F中部分別繞制有交流繞組Nj和控制繞組Nk。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控式異步電機(jī)軟起動器，其特征在于無反饋式磁放大器可以是三拍統(tǒng)一控制或單拍三相組合的緊耦合式，其中三拍統(tǒng)一控制松耦合式包括，三組鐵芯F兩端分別繞有交流繞組Nj，中部整體繞有控制繞組Nk，單拍三相組合松耦合式包括，三組鐵芯F兩端分別繞有交流繞組Nj，中部分別繞有控制繞組Nk。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控式異步電機(jī)軟起動器，其特征在于無反饋式磁放大器還可以是三拍統(tǒng)一控制或單拍三相組合的緊松折中耦合式，其中三拍統(tǒng)一控制緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部整體再繞有控制繞組Nk，單拍三相組合緊松折中耦合式包括，三組鐵芯F中部和兩端分別繞有交流繞組Nj，其中部分別再繞有控制繞組Nk。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控式異步電機(jī)軟起動器，其特征在于控制電路中的觸發(fā)電路包括IC集成片KC006輸出8腳連接三極管BG2基極、三極管BG2發(fā)射極經(jīng)二極管D4連接可控硅SCR控制端，串聯(lián)的可控硅SCR和二極管D5控制輸出X、Y，輸出端X、Y連接無反饋磁放大器中控制繞組Nk。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控式異步電機(jī)軟起動器，其特征在于延時脫扣電路包括三極管BG3發(fā)射極連接三極管BG4基極，并接的集電極分別接繼電器J和二極管D2，三極管BG3基極并接二極管D1、電位器W3、電容C4，電位器W3另一端經(jīng)電阻R8并接二極管D1、D2、D3和繼電器J，與三相交流電并聯(lián)的繼電器KM1和KM2控制電極延時脫扣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控式異步電機(jī)軟起動器，其特征在于直流電源電路包括三相交流電經(jīng)變壓器BK輸出A′B′、C′D′，對應(yīng)連接二個橋式電路AB、CD，輸出直流供給整個控制電路正常工作。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁控式異步電機(jī)軟起動器，其特征在于保護(hù)電路是由熱繼電器RJ組成。
專利摘要本實用新型涉及磁控式異步電機(jī)軟起動器。目的是使電機(jī)起動特性變軟，避免波型畸變和高次諧波及對電網(wǎng)的污染，提高設(shè)備過載能力和工作可靠性。主要構(gòu)成是控制電機(jī)工作有執(zhí)行單元，脫扣電路和保護(hù)電路，控制電路單元包括直流電源、觸發(fā)電路和延時電路及斜波發(fā)生器，其中執(zhí)行單元是無反饋式磁放大器。優(yōu)點是經(jīng)試制證明電機(jī)起動電壓200V起能按一定斜率自動、無級、平滑地上升到全電壓，電壓上升斜率、起始電壓和自動旁路時間均可調(diào)。
文檔編號H02P1/26GK2179663SQ9323274
公開日1994年10月12日 申請日期1993年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月31日
發(fā)明者胡琪順, 陳平 申請人:胡琪順, 陳平