專利名稱：異步電動機軟啟動電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動機軟啟動電路，更具體地說，涉及一種通過串聯(lián)在電動 機的三相供電電路上的晶閘管(SCR)調(diào)節(jié)異步電動機的輸入電壓，從而改善異步電動機啟 動過程的軟啟動電路。
背景技術：
異步電動機作為應用最廣泛的電動機，占據(jù)了目前使用的電機的絕大部分.據(jù)統(tǒng) 計，通用三相異步電動機每年的耗電量約為全球總發(fā)電量的50%，而許多異步電動機在運 行過程中存在著嚴重的能源浪費。此外，由于異步電動機在直接啟動時瞬時沖擊電流很大 (可達到額定電流的5 7倍)，對電網(wǎng)造成沖擊，并且啟動時轉矩沖擊電流也很大(可達 額定轉矩的2倍以上)，電網(wǎng)、電動機本身及其負載機械設備帶來不利影響。而對于容量較 大的電動機，這些危害就更為嚴重，同時也大大降低了設備的壽命。 針對上述問題，有些技術采用限制電動機啟動電流的方法，然而這種方法會帶來 諸如電流尖峰值、負載過大而使啟動失敗、接觸器切換操作產(chǎn)生電弧等問題，從而導致系統(tǒng)故障。

實用新型內(nèi)容本實用新型就是為了解決上述問題而做出的，其目的在于提供一種異步電動機軟 啟動電路，改善了電動機的啟動過程，保護設備，并且節(jié)約能源。 為了解決上述問題，根據(jù)本實用新型的一方面，提供了一種異步電動機軟啟動電 路，其包括中央控制模塊，分別連接鍵盤電路，顯示電路、同步電壓檢測模塊、電流信號采 集模塊、啟動控制模塊、保護控制模塊以及觸發(fā)控制模塊，發(fā)送控制信號；觸發(fā)控制模塊，進 一步連接晶閘管，根據(jù)所述中央控制模塊的控制命令對所述晶閘管電路進行控制；同步電 壓檢測模塊，進一步連接三相供電電路，檢測電網(wǎng)的電壓，并將檢測到的電壓值發(fā)送到所述 中央控制模塊；電流信號采集模塊，分別連接到三相供電電路每一相的電源線上，采集其輸 出電流，并將采集到的電流傳送到所述啟動控制模塊和所述保護控制模塊；保護控制模塊， 進一步連接所述啟動控制模塊，對輸入的電流值進行輸判斷，如果電流值大于設定值，則向 所述啟動控制模塊發(fā)送停機信號；啟動控制模塊，向所述中央控制模塊發(fā)送啟動和停機的 控制信號；鍵盤電路，接收用戶設置的啟動參數(shù)并傳送到所述中央控制模塊；顯示電路，顯 示來自所述中央控制模塊的系統(tǒng)故障信息；其特征在于，還包括在三相供電電路的每一 相的電源輸出端與異步電動機的電源輸入端之間依次串聯(lián)的一對正反并聯(lián)的晶閘管和一 個接觸器，根據(jù)所述中央控制模塊通過所述觸發(fā)控制模塊發(fā)送的控制信號調(diào)節(jié)各個所述晶 閘管的觸發(fā)角的大小，從而調(diào)節(jié)異步電動機兩端的輸入電壓，在所述晶閘管的觸發(fā)角達到 最大時，吸合所述接觸器，使所述晶閘管導通，所述異步電動機與電網(wǎng)直接連接。 實用新型效果 采用本實用新型所述的異步電動機軟啟動電路，具有以下優(yōu)點個啟動過程中，可控制起動電流平滑地變化，而且對電氣設備無損害，還可 對電動機起到各種各樣的保護作用，給實際運行帶來許多方便。 2)可以根據(jù)各種不同應用需求提供多種啟動模式和保護功能，易于改善工藝，達 到最佳效果。

下面將參照附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
圖1是表示根據(jù)本實用新型的異步電動機軟啟動電路的線路圖。
具體實施方式圖1所示的異步電動機軟啟動電路100是由單片機控制的軟啟動電路。包括中央 控制模塊110，分別連接鍵盤電路170，顯示電路180、同步電壓檢測模塊160、電流信號采集 模塊150、啟動控制模塊140、保護控制模塊130以及觸發(fā)控制模塊120，發(fā)送控制信號。中 央控制模塊110可采用具有較強控制功能的C8051F系列單片機。 該電路10還包括觸發(fā)控制模塊120，進一步連接晶閘管，根據(jù)中央控制模塊110的 控制命令對晶閘管電路進行控制。 本電路10還包括同步電壓檢測模塊160，進一步連接三相供電電路，檢測電網(wǎng)的 電壓，并將檢測到的電壓值發(fā)送到中央控制模塊110 ;電流信號采集模塊150，分別連接到 三相供電電路每一相的電源線上的電流互感器LHa、LHb和LHc，采集電動機的電流，并將采 集到的電流傳送到啟動控制模塊140和保護控制模塊130。 本電路10有保護控制模塊130，進一步連接啟動控制模塊140，對輸入的電流值 進行輸判斷，如果電流值大于設定值，則向啟動控制模塊140發(fā)送停機信號；啟動控制模塊 140，向中央控制模塊110發(fā)送啟動和停機的控制信號。 本電路IO還有鍵盤電路170，接收用戶設置的啟動參數(shù)并傳送到中央控制模塊 110 ;顯示電路180，顯示來自中央控制模塊110的系統(tǒng)故障信息。 本電路IO還包括在三相供電電路的每一相的電源輸出端與異步電動機的電源 輸入端(A-a、B-b、和C-c)之間依次串聯(lián)的一對正反并聯(lián)的晶閘管和一個接觸器，根據(jù)中央 控制模塊110通過觸發(fā)控制模塊120發(fā)送的控制信號調(diào)節(jié)各個晶閘管的觸發(fā)角的大小，從 而調(diào)節(jié)異步電動機兩端的輸入電壓，在晶閘管的觸發(fā)角達到最大時，吸合接觸器，使晶閘管 導通，異步電動機與電網(wǎng)直接連接。 下面將結合具體的實施方式對異步電動機軟啟動電路10的工作流程進行描述。 實施方式一為啟動軟啟動器模式，這種模式可使啟動電流不超過預先設定值IM， 頂可以根據(jù)用戶電網(wǎng)及電動機的負載情況而定，頂=(0.4 4)IN(IN是電動機額定電 流)。具體地，首先，同步電壓檢測模塊160先判斷電網(wǎng)電壓是否有缺相、亂序或過壓現(xiàn)象， 如果有則先進行相應的保護控制。如果正常則進行鍵盤處理，通過鍵盤電路170設定IM值， 并按啟動鍵。電動機在啟動時，晶閘管的輸出電壓從零迅速增加，電流信號采集模塊150150 將采集到的電流值與設定的M值進行比較，如果沒有達到該M值，則通過啟動控制模塊 140向中央控制模塊110發(fā)送信號，由中央控制模塊110通過觸發(fā)控制模塊120向晶閘管發(fā) 送控制信號，不斷調(diào)節(jié)晶閘管的導通角，直到輸出電流達到設定的IM值。然后在保護控制模塊130控制輸出電流不大于該IM值的情況下，隨著晶閘管導通角按照斜率坡電壓斜率逐 漸減小，控制輸出電壓按照斜率逐漸升高，直到在晶閘管的導通角最小時升至額定電壓，由 中央控制模塊110發(fā)出切換命令，使晶閘管導通，接通內(nèi)置交流接觸器(未示出)的主接點 Jc以吸合接觸器，使電動機直接在電網(wǎng)電壓下運行，同時晶閘管退出運行，啟動過程全部結 束。上述過程中，如果電流信號采集模塊150150將采集到的電流值超過設定IM值時，向保 護控制模塊130發(fā)送強制停機的信號。由啟動控制模塊140控制電動機的停機。在該本實 施方式的控制模式下，電動機以設定的電流IM值完成軟啟動過程，即電流控制，適合于負 載大的應用。 實施方式二為電壓斜坡起動模式。啟動時，軟啟動裝置的輸出電壓迅速上升到初 始值，然后按設定的速率逐漸增加，直到達到電網(wǎng)電壓，軟啟動過程完成。即電壓控制。它 是通過設定電動機輸入電壓的線性上升速率來完成電動機起動過程，由于電壓從初始值到 額定值是線性變化(初始值可保證電動機最大的起動力矩)，所以整個起動過程可以保證 電動機的平穩(wěn)起動。這種模式適合負載相對較小的應用。 實施方式三為點動控制模式，在該模式下，軟啟動電路的輸出電壓迅速增至初始 電壓值，并保持該輸出電壓。根據(jù)不同的負載情況，可以設定不同的初始電壓值，即可改變 電動機的點動輸出轉矩。該模式適用于設備的盤車和定位所用電動機，以及電動機的負載 設備的試車及檢修。 此外，本發(fā)明的異步電動機軟啟動電路10還可以應用于軟停車控制模式和自由 停車控制模式。軟停車控制模式適用于某些不能采用急停車方式的生產(chǎn)環(huán)節(jié)(如傳送帶)， 以防止物體的傾斜和碰撞，其中，可以根據(jù)用戶的要求設定軟停車時間。自由停車控制模式 下，電動機是靠負載慣性自由停止。 綜上所述，基于C8051F系列單片機的異步電動機軟啟動電路具有以下優(yōu)點可以 實現(xiàn)電動機的平滑啟動，從而提高電機及負載設備的使用壽命；可以根據(jù)不同的負載特性 設置不同的啟動模式，實現(xiàn)最佳啟動效果；還可以裝有外控端子，方便地實現(xiàn)異地控制或自 動控制；設有鍵盤和顯示模塊，可便于使用操作；可實現(xiàn)過流、缺相和亂序保護，還能實現(xiàn) 節(jié)能和提高運行效率。 在本說明書中所談到的"一個實施方式"、"另一個實施方式"、"實施方式"、等，指 的是結合該實施方式描述的具體特征、結構或者特點包括在本申請概括性描述的至少一個 實施方式中。在說明書中任何地方出現(xiàn)這種表述不是一定都指的是該同一個實施方式。進 一步，結合任一實施方式描述一個具體特征、結構或者特點時，所要主張的是結合其他實施 方式來實現(xiàn)這種特征、結構或者特點，落在本領域技術人員的范圍內(nèi)。 盡管參照本實用新型的多個解釋性實施方式對本實用新型進行了描述，但是，應 該理解，本領域技術人員可以設計出很多其他的修改和實施方式，這些修改和實施方式將 落在本申請公開的原則范圍和精神之內(nèi)。更具體地說，在本申請公開、附圖和權利要求的范 圍內(nèi)，可以對主題組合布局的組成部件和/或布局進行多種變型和改進。除了對組成部件 和/或布局進行的變型和改進外，對于本領域技術人員來說，其他的用途也將是明顯的。
權利要求一種異步電動機軟啟動電路，其包括中央控制模塊，分別連接鍵盤電路、顯示電路、同步電壓檢測模塊、電流信號采集模塊、啟動控制模塊、保護控制模塊以及觸發(fā)控制模塊，發(fā)送控制信號；觸發(fā)控制模塊，進一步連接晶閘管，根據(jù)所述中央控制模塊的控制命令對所述晶閘管電路進行控制；同步電壓檢測模塊，進一步連接三相供電電路，檢測電網(wǎng)的電壓，并將檢測到的電壓值發(fā)送到所述中央控制模塊；電流信號采集模塊，分別連接到三相供電電路每一相的電源線上，采集其輸出電流，并將采集到的電流傳送到所述啟動控制模塊和所述保護控制模塊；保護控制模塊，進一步連接所述啟動控制模塊，對輸入的電流值進行輸判斷，如果電流值大于設定值，則向所述啟動控制模塊發(fā)送停機信號；啟動控制模塊，向所述中央控制模塊發(fā)送啟動和停機的控制信號；鍵盤電路，接收用戶設置的啟動參數(shù)并傳送到所述中央控制模塊；顯示電路，顯示來自所述中央控制模塊的系統(tǒng)故障信息；其特征在于，該異步電動機軟啟動電路還包括在三相供電電路的每一相的電源輸出端與異步電動機的電源輸入端之間依次串聯(lián)的一對正反并聯(lián)的晶閘管和一個接觸器，根據(jù)所述中央控制模塊通過所述觸發(fā)控制模塊發(fā)送的控制信號調(diào)節(jié)各個所述晶閘管的觸發(fā)角的大小，從而調(diào)節(jié)異步電動機兩端的輸入電壓，在所述晶閘管的觸發(fā)角達到最大時，吸合所述接觸器，使所述晶閘管導通，使所述異步電動機與電網(wǎng)直接連接。
專利摘要本實用新型提供了一種異步電動機軟啟動電路，其中，異步電動機三相供電電路的每一相的電源輸出端與異步電動機的電源輸入端之間依次串聯(lián)的一對正反并聯(lián)的晶閘管和一個接觸器，根據(jù)中央控制模塊通過觸發(fā)控制模塊發(fā)送的控制信號調(diào)節(jié)各個晶閘管的觸發(fā)角的大小，從而調(diào)節(jié)異步電動機兩端的輸入電壓。通過該系統(tǒng)，能夠控制異步電動機的啟動電流平滑地變化，實現(xiàn)對電網(wǎng)和電動機及負載設備的保護。
文檔編號H02P1/28GK201438684SQ20092010934
公開日2010年4月14日 申請日期2009年6月25日 優(yōu)先權日2009年6月25日
發(fā)明者劉增環(huán), 王靜爽, 郝文忠 申請人:中冶集團華冶資源開發(fā)有限責任公司