專利名稱：電動機多功能綜合控制線路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電動機多功能綜合控制線路裝置，提供電動機使用的電源，經(jīng)由本實用新型的控制，使得根據(jù)負載變化而控制輸出給電動機的功率，自動調(diào)整節(jié)電大小，并提供電動機電壓過高、電壓過低、電流過高、缺相等保護功能。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的定速運轉(zhuǎn)電動機節(jié)電控制方式，不外乎是采用電容器、強迫降壓、控制供應(yīng)電動機的功率等方式。電容器的方法，在電動機的前加裝“電容器”，通過電容器做“降低虛功率、降低電流”，而電流的降低可以降低線耗，因而也可以節(jié)省實功率。然而，其存在有下列缺點電容器主要用于降低電容器之前的虛功率和電流，并不能降低電動機的電流和實功率。如果電容器裝在電動機之前而電動機距離電表很遠時電表和電容器的間電流的降低可以降低電表和電容器的間的線耗，由而降低電表上實功率消耗的讀數(shù)。不過線耗的節(jié)省和整體節(jié)電要求比起來相當有限。電容器的裝置主要在于虛功率的降低而不是在于實功率的節(jié)省。強迫降壓主要應(yīng)用于電壓偏高地區(qū)或電動機負載低的情況，然而，強迫降壓一方面節(jié)電有限，更重要的是調(diào)節(jié)不靈活而容易對電動機造成損害。交流電動機有一個重要的特性，即負載低時所需要的功率比所消耗的功率小，負載越低所浪費的功率越大，因而有一部分的功率是可以節(jié)省的。利用硅控半導(dǎo)體控制對電動機的功率供應(yīng)，可以盡量降低功率的浪費。這一構(gòu)想首先由美國NASA科學家Nola早在1977年提出。隨著電子科技的發(fā)展逐漸有基于這一構(gòu)想的各種產(chǎn)品在市面上推出。目前市面上的產(chǎn)品雖然采用Nola技術(shù)很多，但設(shè)計上缺陷很多，對復(fù)雜的電機動運轉(zhuǎn)狀況和現(xiàn)場的惡劣電網(wǎng)質(zhì)量常常無法應(yīng)付而產(chǎn)生問題。除了節(jié)省功率的外，電動機的柔起動和柔停止也廣受重視，而提供電動機各種保護，如電壓過高、電壓過低、電流過高、缺相等保護功能，也是理想的電動機控制裝置所必備的。
實用新型內(nèi)容因此本實用新型針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而改進實用新型，提供一種“智能型”的多功能綜合控制裝置，其主要技術(shù)方案為其一，電動機、電源間，連設(shè)一組控制線路裝置，其中包含有相序、電源電壓相位偵測及遠程起動控制電路、CPU微電腦處理器控制電路、顯示控制電路、功能按鍵控制電路、電流偵測電路、回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路、輸入電壓偵測電路。通過上述各電路所組成的控制線路，可連接在提供電動機電源的三相電路與電動機之間，并可偵測電源電壓與回授電流相位差而獲得負載大小信息，由此控制硅控半導(dǎo)體SCR的輸出以達到可依負載變化而控制節(jié)電的作用，而電源電壓的偵測可以提供電壓過高和電壓過低的保護，電流偵測可以提供電流過高、各相電流過度不平衡、和缺相的保護。
其二，在電動機起動時依據(jù)實際需要，可以全壓起動，配合原有起動設(shè)備如Y-Δ起動、自偶變壓起動等非電子起動裝置起動，或柔起動。柔起動時也可以根據(jù)實際需要在柔起前加上突跳起動。
其三，在電動機停止時依據(jù)實際需要而做全壓停止或柔停止。
具體技術(shù)方案如下一種電動機多功能綜合控制線路裝置，其特征是，一組控制線路連接于三相電源L1、L2、L3與電動機間，其包含有一相序、電源相位偵測及遠程起動控制電路、CPU微電腦處理器控制電路、顯示控制電路、功能按鍵控制電路、電流偵測電路、回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路、輸入電壓偵測電路所組成；其中，一相序、電源相位偵測及遠程起動控制電路，包含有一遠程電動機起動控制電路、一L1-L2電源電壓相位偵測電路、一L1-L3電源電壓相位偵測電路、一電源開啟時相序和缺相偵測電路、一直流電源供應(yīng)電流。電源開起時相序和缺相偵測電路在電源開啟時先偵測電源是否缺相并將信息輸入給CPU微電腦處理器，如果是缺相，則CPU微電腦處理器停止后續(xù)運作。偵測缺相的同時也偵測輸入電源L1，L2，L3的相序。根據(jù)相序的測定決定以L1-L2電壓相位或L1-L3電壓相位做為負載偵測的依據(jù)；一CPU微電腦處理控制電路，具有一CPU微電腦處理器，其連接功能按鍵控制電路4，而可設(shè)入所需的控制值、控制功能，其并具有記憶、運算、比較及接受輸入狀況信號、輸出控制信號等功能；一顯示控制電路，其具有一微處理器及連設(shè)一LCD顯示器、連接至CPU微電腦處理控制電路，具有顯示控制功能、顯示線路狀態(tài)的數(shù)值；一功能按鍵控制電路，連接至CPU微電腦處器控制電路，并且有燈光顯示的LED及包含自動或半自動節(jié)電、全壓輸出、數(shù)據(jù)設(shè)定、功能設(shè)定、自動起動和自動再起動或手動起動的設(shè)定、故障外接控制、手動起動設(shè)定、顯示器狀態(tài)變換等多個按鍵，而得設(shè)定控制所需的控制功能；一電流偵測電路，其連接至CPU微電腦處理器控制電路及比流器，各比流器則套合于電動機的三相電源電線，并具有三運算放大器，而得偵測電動機M的狀態(tài)電流值，提供CPU微電腦處理器電動機負載所產(chǎn)生的電流值變化，以取得電源、本控制器、電動機是否缺相，電流否不平衡，及電流是否超載的訊息。如有缺相，電流高度不平衡，或超載現(xiàn)象，則CPU微電腦處理器依據(jù)預(yù)設(shè)條件停止觸發(fā)硅控半導(dǎo)體而停止電動機運轉(zhuǎn)，以避免電動機在不正常狀態(tài)下運轉(zhuǎn)而受損；一回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路，具有一硅控半導(dǎo)體SCR電路，一回授電流相位偵測電路和一觸發(fā)電路。硅控半導(dǎo)體SCR電路串接于電源與電動機之間。回授電流相位偵測電路將回授電流相位信息傳輸給CPU微電腦處理器，經(jīng)由CPU微電腦處理器將回授電流相位與電源電壓相位做比對，做為負載大小的依據(jù)，并依據(jù)預(yù)設(shè)節(jié)電條件決定硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)角的大小，通過觸發(fā)電路觸發(fā)導(dǎo)通硅控半導(dǎo)體SCR；一輸入電壓偵測電路，具有一獨立的電源供應(yīng)電路、一壓降電路、一微處理器、一光藕合晶體，并連接于電源的L1、L2、及連接于CPU微電腦處理控制電路，可感知所輸入電源的電壓，在電壓過高時不觸發(fā)硅控半導(dǎo)體SCR，停止電動機運轉(zhuǎn)以保護電動機，而電壓過低時觸發(fā)硅控半導(dǎo)體SCR全壓輸出以維持電動機的正常運轉(zhuǎn)；通過上述結(jié)構(gòu)，得一可自動感知電動機負載狀況而控制節(jié)電或不節(jié)電，并提供柔起動、柔停止、電壓過高保護、電壓過低保護、電流過高保護、缺相和電流過度不平衡保護等功能的控制線路裝置。
通過上述的線路電路結(jié)構(gòu)，本實用新型的作用、功效、優(yōu)點，再詳細說明如下本裝置的電源開起后先由相序、電源電壓相位偵測及遠程電動機起動控制電路1偵測電源是否缺相并將訊息輸入給CPU微電腦處理器，如果是缺相，則CPU微電腦處理器停止后續(xù)運作，而偵測缺相的同時也偵測輸入電源L1，L2，L3的相序。根據(jù)相序的測定決定以L1-L2電壓相位或L1-L3電壓相位做為負載偵測的依據(jù)。相序、電源電壓相位偵測后即進入電動機起動階段。
電動機M的使用，必會有“起動、額定速度定速運轉(zhuǎn)、停止”的階段。然而，本實用新型是可根據(jù)“起動時依實際需要而做全壓起動或做柔性起動”、“額定速度定速運轉(zhuǎn)時依負載狀況做節(jié)電或不節(jié)電”、“停止時根據(jù)實際需要而做全壓停止或做柔性停止”的需求而對電動機加以控制的。
當初始的起動時，根據(jù)實際需要可設(shè)成“全壓起動”或“柔起動”，全壓起動時可直接全壓起動或通過Y-Δ等降壓起動裝置而起動電動機，柔起動時可設(shè)定起動電流大小而做定電流起動，必要時可配合突跳起動，也就是先做短暫突跳起動再進入柔起動以克服起動轉(zhuǎn)距太大無法直接柔起動的狀況。柔起動可避免起動電流太大的問題。
承上所述，當完成起動后，電動機M即進入額定速度定速度運轉(zhuǎn)狀態(tài)，先進入全壓運轉(zhuǎn)狀態(tài)，依設(shè)定延遲節(jié)電時間的后進入節(jié)電控制狀態(tài)。在節(jié)電控制狀態(tài)下，CPU微電腦處理器由相序、電源電壓相位偵測及遠程電動機起動控制電路1和回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路6所輸入的電源相位和回授電流相位判定負載大小，并根據(jù)預(yù)設(shè)程序觸發(fā)硅控半導(dǎo)體SCR，輸出功率給電動機，負載越小觸發(fā)角越大，省電百分比越大，反之，負載越大觸發(fā)角越小，省電百分比越小。本實用新型可謂是“智能型多功能自動控制節(jié)電裝置”，具有極佳的實用功效。
另外，本實用新型尚有其它功能，例如可呈不節(jié)電全壓輸出、電源斷電后再通電時自動起動或手動(非自動)起動、旁路接管讓電動機呈直接連接至電源而運轉(zhuǎn)等功能，此皆可由功能按鍵控制電路4的各功能按鍵S1～S12，預(yù)設(shè)入CPU微電腦處理器。CPU微電腦處理器還具有電流過高或電壓過高時停止電動機運轉(zhuǎn)、電壓過低時全壓輸出而不節(jié)電、電動機運轉(zhuǎn)中電源或電動機缺相時停止電動機運轉(zhuǎn)等功能。


圖1是表示本實用新型相序、電源相位偵測及遠程起動控制電路的圖。
圖2是表示本實用新型CPU微電腦處理器控制電路的圖。
圖3是表示本實用新型顯示控制電路的圖。
圖4是表示本實用新型功能按鍵控制電路的圖。
圖5是表示本實用新型電流偵測電路的圖。
圖6是表示本實用新型回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路的圖。
圖7是表示本實用新型輸入電壓偵測電路的圖。
符號說明1 相序、電源相位偵測及遠程起動控制電路；11 遠程電動機起動控制電路；12 L1-L2電源電壓相位偵測電路；13 L1-L3電源電壓相位偵測電路；14 電源開起時相序和缺相偵測電路；15、71 電源供應(yīng)電路；2 CPU微電腦處理器控制電路；3 顯示控制電路；4 功能按鍵控制電路；5 電流偵測電路；6 回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路；61 硅控半導(dǎo)體SCR電路；62 回授電流相位偵測電路；63 觸發(fā)電路；7 輸入電壓偵測電路；71 電源供應(yīng)電路；72 壓降電路；CT 比流器；D 二極管；T 運算放大器；M 電動機；Q 光藕合晶體。
具體實施方式
請參照圖1、2、3、4、5、6、7，一組控制線路連接于三相電路L1、L2、L3與電動機的間，其包含有一相序、電源電壓相位偵測及遠程起動控制電路1、一CPU微電腦處理器控制電路2、一顯示控制電路3、一功能按鍵控制電路4、一電流偵測電路5、一回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路6、一輸入電壓偵測電路7所組成；其中，一相序、電源電壓相位偵測及遠程電動機起動控制電路1，具有一遠程電動機起動控制電路11、一L1-L2電源電壓相位偵測電路12、一L1-L3電源電壓相位偵測電路13、一電源開啟時相序和缺相偵測電路14、一直流電源供應(yīng)電路15。電源開起時相序和缺相偵測電路14在電源開啟時先偵測電源是否缺相并將信息輸入給CPU微電腦處理器，如果是缺相，則CPU微電腦處理器停止后續(xù)運作。偵測缺相的同時也偵測輸入電源L1，L2，L3的相序。根據(jù)相序的測定決定以L1-L2電壓相位或L1-L3電壓相位做為負載偵測的依據(jù)；一CPU微電腦處理器控制電路2，具有一CPU微電腦處理器，其連接功能按鍵控制電路4，而可設(shè)入所需的控制值、控制功能，其并具有記憶、運算、比較及接受輸入狀況信號、輸出控制信號等功能；一顯示控制電路3，其具有一微處理器及連設(shè)一LCD顯示器、連接至CPU微電腦處理控制電路2，具有顯示控制功能、顯示線路狀態(tài)的數(shù)值；一功能按鍵控制電路4，連接至CPU微電腦處器控制電路2，并且有燈光顯示的LED及包含自動或半自動節(jié)電、全壓輸出、數(shù)據(jù)設(shè)定、功能設(shè)定、自動起動和自動再起動或手動起動的設(shè)定、故障外接控制、手動起動、顯示器狀態(tài)變換等多個按鍵S1～S12，而得到設(shè)定控制所需的控制功能；一電流偵測電路5，其連接至CPU微電腦處理器控制電路2及比流器CT1、CT2、CT3，各比流器則套合于電動機M的三相電源電線，并具有三個運算放大器T，而得到偵測電動機M的電流值，提供CPU微電腦處理器電動機負載所產(chǎn)生的電流值變化，以取得電源、本控制器、電動機是否缺相，電流是否不平衡，及電流是否超載的信息。如有缺相，電流高度不平衡，或超載現(xiàn)象，則CPU微電腦處理器依據(jù)預(yù)設(shè)條件停止觸發(fā)硅控半導(dǎo)體而停止電動機運轉(zhuǎn)，以避免電動機在不正常狀態(tài)下運轉(zhuǎn)而受損；一回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路6，具有一硅控半導(dǎo)體SCR電路61，一回授電流相位偵測電路62和一觸發(fā)電路63。硅控半導(dǎo)體SCR電路61串接于電源與電動機之間?；厥陔娏飨辔粋蓽y電路62將回授電流相位信息傳輸給CPU微電腦處理器，經(jīng)由CPU微電腦處理器將回授電流相位與電源電壓相位做比對，做為負載大小的依據(jù)，并依據(jù)預(yù)設(shè)節(jié)電條件決定硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)角的大小，通過觸發(fā)電路63觸發(fā)導(dǎo)通硅控半導(dǎo)體SCR供應(yīng)電動機運轉(zhuǎn)功率；一輸入電壓偵測電路7，具有一獨立的電源供應(yīng)電路71、一壓降電路72、一微處理器U、一光藕合晶體Q，并連接于電源的L1、L2、及連接于CPU微電腦處理控制電路2，CPU微電腦處理器得感知所輸入電源的電壓，在電壓過高時不觸發(fā)硅控半導(dǎo)體SCR，停止電動機運轉(zhuǎn)以保護電動機，而電壓過低時觸發(fā)硅控半導(dǎo)體SCR全壓輸出以維持電動機的正常運轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求1.一種電動機多功能綜合控制線路裝置，其特征在于，一組控制線路連接于三相電源L1、L2、L3與電動機間，其包含有一相序、電源相位偵測及遠程起動控制電路、CPU微電腦處理器控制電路、顯示控制電路、功能按鍵控制電路、電流偵測電路、回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路、輸入電壓偵測電路所組成；其中，一相序、電源相位偵測及遠程起動控制電路，包含有一遠程電動機起動控制電路、一L1-L2電源電壓相位偵測電路、一L1-L3電源電壓相位偵測電路、一電源開啟時相序和缺相偵測電路、一直流電源供應(yīng)電流。電源開起時相序和缺相偵測電路在電源開啟時先偵測電源是否缺相并將信息輸入給CPU微電腦處理器，如果是缺相，則CPU微電腦處理器停止后續(xù)運作。偵測缺相的同時也偵測輸入電源L1，L2，L3的相序。根據(jù)相序的測定決定以L1-L2電壓相位或L1-L3電壓相位做為負載偵測的依據(jù)；一CPU微電腦處理控制電路，具有一CPU微電腦處理器，其連接功能按鍵控制電路(4)，而可設(shè)入所需的控制值、控制功能，其并具有記憶、運算、比較及接受輸入狀況信號、輸出控制信號等功能；一顯示控制電路，其具有一微處理器及連設(shè)一LCD顯示器、連接至CPU微電腦處理控制電路，具有顯示控制功能、顯示線路狀態(tài)的數(shù)值；一功能按鍵控制電路，連接至CPU微電腦處器控制電路，并且有燈光顯示的LED及包含自動或半自動節(jié)電、全壓輸出、數(shù)據(jù)設(shè)定、功能設(shè)定、自動起動和自動再起動或手動起動的設(shè)定、故障外接控制、手動起動設(shè)定、顯示器狀態(tài)變換等多個按鍵，而得設(shè)定控制所需的控制功能；一電流偵測電路，其連接至CPU微電腦處理器控制電路及比流器，各比流器則套合于電動機的三相電源電線，并具有三運算放大器，而得偵測電動機(M)的狀態(tài)電流值，提供CPU微電腦處理器電動機負載所產(chǎn)生的電流值變化，以取得電源、本控制器、電動機是否缺相，電流否不平衡，及電流是否超載的訊息。如有缺相，電流高度不平衡，或超載現(xiàn)象，則CPU微電腦處理器依據(jù)預(yù)設(shè)條件停止觸發(fā)硅控半導(dǎo)體而停止電動機運轉(zhuǎn)，以避免電動機在不正常狀態(tài)下運轉(zhuǎn)而受損；一回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路，具有一硅控半導(dǎo)體SCR電路，一回授電流相位偵測電路和一觸發(fā)電路。硅控半導(dǎo)體SCR電路串接于電源與電動機之間?；厥陔娏飨辔粋蓽y電路將回授電流相位信息傳輸給CPU微電腦處理器，經(jīng)由CPU微電腦處理器將回授電流相位與電源電壓相位做比對，做為負載大小的依據(jù)，并依據(jù)預(yù)設(shè)節(jié)電條件決定硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)角的大小，通過觸發(fā)電路觸發(fā)導(dǎo)通硅控半導(dǎo)體SCR；一輸入電壓偵測電路，具有一獨立的電源供應(yīng)電路、一壓降電路、一微處理器、一光藕合晶體，并連接于電源的L1、L2、及連接于CPU微電腦處理控制電路，可感知所輸入電源的電壓，在電壓過高時不觸發(fā)硅控半導(dǎo)體SCR，停止電動機運轉(zhuǎn)以保護電動機，而電壓過低時觸發(fā)硅控半導(dǎo)體SCR全壓輸出以維持電動機的正常運轉(zhuǎn)。
專利摘要本實用新型一種電動機多功能綜合控制線路裝置，提供一種使用電動機時可依負載狀況而控制節(jié)電狀態(tài)并提供電動機電壓過高、電壓過低、電流過高、缺相等保護的控制線路，達到更好的實用功效；主要一組控制線路裝置，其整體由相序、電源相位偵測及遠程起動控制電路、CPU微電腦處理器控制電路、顯示控制電路、功能按鍵控制電路、電流偵測電路、回授電流相位偵測和硅控半導(dǎo)體SCR觸發(fā)電路、輸入電壓偵測電路所組成。
文檔編號H02H7/08GK2681451SQ200320104290
公開日2005年2月23日 申請日期2003年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月31日
發(fā)明者石德福 申請人:騏成科技股份有限公司