專利名稱：三相電機集成控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種三相交流異步電動機控制裝置，尤其涉及一種三相電機集成控制器。
背景技術(shù)：
如圖7所示，為傳統(tǒng)的三相交流異步電動機控制電路；左圖為三相交流異步電動機正反轉(zhuǎn)控制電路，用了 2個主令開關(guān)SA1、SA2 (或2個中間繼電器KA1、KA2)，I個空氣開關(guān)QF1，2個交流接觸器KMl、KM2, I個熱保護繼電器FR1，I個阻容滅弧器RCl，并通過復(fù)雜的電線和端子相連接；右圖為三相交流異步電動機單方向旋轉(zhuǎn)控制電路，用了 I個主令開關(guān)SA3 (或I個中間繼電器KA3)，I個空氣開關(guān)QF2，I個交流接觸器KM3，I個熱保護繼電器FR2，I個阻容滅弧器RC2，也要通過復(fù)雜的電線和端子相連接；上述電路要實現(xiàn)零壓保護功能電路還要更復(fù)雜。在傳統(tǒng)的三相交流異步電動機控制電路中，控制三相交流異步電動機正反轉(zhuǎn)，一般需要2個主令開關(guān)(或2個中間繼電器)、1個空氣開關(guān)、2個交流接觸器、I個熱保護繼電器、I個阻容滅弧器等元器件，并通過復(fù)雜的電線和端子相連接；如果只是控制三相交流異步電動機單方向旋轉(zhuǎn)，一般也需要主令開關(guān)(或中間繼電器)、空氣開關(guān)、交流接觸器、熱保護繼電器、阻容滅弧器等元器件，也要通過復(fù)雜的電線和端子相連接。盡管現(xiàn)在制造技術(shù)和元器件結(jié)構(gòu)不斷更新?lián)Q代，但是交流接觸器主觸頭拉弧損壞問題仍然沒有得到徹底解決，交流接觸器在易燃易爆場合容易引起火災(zāi)，觸頭閉合、斷開伴有較大的噪聲；熱保護繼電器在保護的過程中是采用機械結(jié)構(gòu)執(zhí)行動作，保護精度低，調(diào)節(jié)范圍窄，品種繁多；因此現(xiàn)有三相交流異步電動機控制技術(shù)存在著使用元器件過多，接線非常麻煩、復(fù)雜，元器件使用壽命短、噪聲大、故障率高、通用性差、對三相交流異步電動機保護精度低，成本過高等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種三相交流異步電動機控制裝置，替換傳統(tǒng)的控制方法，克服現(xiàn)有三相交流異步電動機控制技術(shù)存在著使用元器件過多，接線非常麻煩、復(fù)雜，元器件使用壽命短、噪聲大、故障率高、通用性差、對三相交流異步電動機保護精度低，成本過高等不足。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
一種三相電機集成控制器，包括殼體，其特征在于:殼體裝有動力輸出板和主板，主板裝在動力輸出板的上面，主板上裝有主控制器芯片AVR芯片、電機正反轉(zhuǎn)控制端子，動力輸出板上還裝有可控硅模塊、電流互感器模塊，可控硅模塊用于開關(guān)動力電路，電流互感器模塊用于檢測三相電機集成控制器動力線的輸出電流，并將檢測數(shù)據(jù)傳輸給主控制器芯片AVR芯片，主控制器芯片AVR芯片采集電流互感器模塊的電流，然后與電流調(diào)節(jié)開關(guān)所設(shè)定的電機額定電流相比較，通過內(nèi)置程序進行判斷然后控制控制可控硅模塊，實現(xiàn)電機的缺相、過載、短路保護；電機的正反轉(zhuǎn)控制信號通過電機正反轉(zhuǎn)控制端子傳輸給主控制器芯片AVR芯片，主控制器芯片AVR芯片判斷后將控制信號通過光耦模塊傳遞給可控硅模塊，可控硅模塊的通斷狀態(tài)能夠控制電機啟停和正反轉(zhuǎn)。所述的主板還裝有電源指示燈、運行指示燈、報警指示燈、電流調(diào)節(jié)開關(guān)、報警復(fù)位按鈕，動力輸出板上裝有動力電源輸入端子、動力電源輸出端子、直流24V輸入端子，動力輸出板上還裝有阻容滅弧器，所述的阻容滅弧器用于過濾電機停止時產(chǎn)生的反向電動勢。主控制器芯片AVR芯片采用型號為ATMEGA8的AVR微處理器。本發(fā)明的優(yōu)點是:
該裝置分為控制三相交流異步電動機單方相旋轉(zhuǎn)和控制三相交流異步電動機正反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)兩大類，并能夠?qū)崿F(xiàn)三相交流異步電動機的缺相、過載、短路、零壓保護功能。使用本發(fā)明控制三相交流異步電動機，具有接線簡單、體積小、安裝方便、使用壽命長、噪音低、故障率低、通用性強的優(yōu)點。本發(fā)明還具有對三相交流異步電動機保護精度高，成本低，可大量節(jié)約原材料成本低等優(yōu)點。


圖1是本發(fā)明的主視圖示意 圖2是本發(fā)明的仰剖視 圖3是本發(fā)明的左剖視 圖4是本發(fā)明的控制流程 圖5是本發(fā)明的各模塊的功能框 圖6是本發(fā)明在實際應(yīng)用中的電氣原理 圖7是傳統(tǒng)電路(現(xiàn)有的技術(shù))電氣原理 圖8是主板的電氣原理 圖9是動力輸出板的電氣原理 圖10是主板的電氣原理圖的A部分；
圖11是主板的電氣原理圖的B部分；
圖12是主板的電氣原理圖的C部分；
圖13是動力輸出板的電氣原理圖的A部分；
圖14是動力輸出板的電氣原理圖的B部分。附圖中:
1、動力電源輸入端子；2、電機正反轉(zhuǎn)控制端子；3、直流24V輸入端子；4、動力電源輸出端子；5、電源指示燈；6、運行指示燈；7、報警指示燈；8、電流調(diào)節(jié)開關(guān)；9、報警復(fù)位按鈕；
11、殼體；12、主板；13、動力輸出板；14、動力板插座；15、主板插頭；21、電源接口 ；22、I/O輸入接口 ；23、7805電源模塊；24、I/O輸入模塊；25、狀態(tài)指示燈模塊；26、主控制器芯片AVR芯片；27、光耦模塊；28、可控硅模塊；29、電流互感器模塊；30、三相交流電輸入接口 ；31、阻容滅弧器；32、三相交流電輸出接口 ；33、動力電源；34、直流24V電源；35、電機正反轉(zhuǎn)控制按鈕；36、三相電機集成控制器；37、三相交流異步電動機。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明進一步進行說明:
一種三相電機集成控制器，參見圖1至圖6所示。如圖2所示，本發(fā)明包括殼體11，殼體11上面有動力輸出板13，動力輸出板13上裝有主板12。主板12上裝有電源指示燈5、運行指示燈6、報警指示燈7 (如圖1所示)，用于指示三相電機集成控制器36的工作狀態(tài)；主板12和動力輸出板13通過動力輸出板13上面的插座14和主板插頭15相連接(如圖3所示)，用于傳遞主板12和動力輸出板13間的信號。如圖1所示，主板12上裝有電流調(diào)節(jié)開關(guān)8，用于設(shè)定電機額定電流，主板12上的報警復(fù)位按鈕9，用于三相電機集成控制器報警后的復(fù)位。如圖1 2所示，動力輸出板13上裝有動力電源輸入端子I和動力電源輸出端子4，實現(xiàn)動力電源的輸入和輸出；動力輸出板13上裝有直流24V輸入端子3和電機正反轉(zhuǎn)控制端子2，分別用于給三相電機集成控制器36供電和控制電機的正反轉(zhuǎn)。如圖4所示，動力輸出板13上裝有阻容滅弧器31，用于過濾三相交流異步電動機37停止時產(chǎn)生的反向電動勢；動力輸出板13上裝有可控硅模塊28，可控硅模塊28與主控制器芯片AVR芯片26和三相電源相連，用于接收主控制器芯片AVR芯片26的信號然后控制動力電路；動力輸出板13上裝有電流互感器模塊29，用于檢測三相電機集成控制器36的輸出電流，通過電路將檢測數(shù)據(jù)傳輸給主控制器芯片AVR芯片26 ;主控制器芯片AVR芯片26裝在主板12上，主控制器芯片AVR芯片26采集電流互感器模塊29的電流，然后和電流調(diào)節(jié)開關(guān)8所設(shè)定的電機額定電流相比較，軟件工程師根據(jù)電機的特性編輯軟件，主控制器芯片AVR芯片26通過內(nèi)置的程序判斷實現(xiàn)電機的缺相、過載、短路保護。電機正反轉(zhuǎn)輸入信號通過電機正反轉(zhuǎn)控制端子2傳輸給主控制器芯片AVR芯片26,主控制器芯片AVR芯片26通過處理后將信號通過光耦模塊27驅(qū)動可控硅模塊28，實現(xiàn)控制可控硅模塊28的通斷，進而控制三相交流異步電動機37啟停和正反轉(zhuǎn)；三相電機集成控制器36斷電后再上電，控制器芯片AVR芯片26判斷電機的啟停信號從“O”變“ I ”后才有效，從而起到電機的零壓保護作用；如果裝置使用時不要零壓保護功能，主板12上裝有短路棒，可以將短路棒拔掉。各模塊的連接如圖5所示，電源接口 21連接到7805電源模塊23的電源輸入端，7805電源模塊23的電壓輸出端接到主控制芯片AVR芯片26的電源端；主控制芯片AVR芯片26分別與狀態(tài)指示燈模塊25、光耦模塊27的控制端相連；光耦模塊27的輸出端與可控硅模塊28的控制端相連；可控硅模塊28分別與三相交流電輸入接口 30、三相交流電輸出接口 32相連。I/O輸入接口 22與I/O輸入模塊24的輸入端相連，I/O輸入模塊24的輸出端與主控制芯片AVR芯片26相連；主控制芯片AVR芯片26與電流互感器模塊29相連，電流互感器模塊29然后與三相交流電輸出接口 32相連。阻容滅弧器31和三相交流電輸出接口 32相連。如圖4所示，本發(fā)明通過電流調(diào)節(jié)開關(guān)8將電機額定電流數(shù)據(jù)輸入到主控制器芯片AVR芯片26，電機正反轉(zhuǎn)信號及報警復(fù)位信號通過I/O輸入接口 22到主控制器芯片AVR芯片26，主控制器芯片AVR芯片26經(jīng)過處理后控制可控硅模塊28的導(dǎo)通與截止，進而控制三相交流異步電動機37。電流互感器模塊29采集到三相異步電動機37實際工作電流，將數(shù)據(jù)反饋到主控制器芯片AVR芯片26 ;主控制器芯片AVR芯片26經(jīng)過處理后控制可控硅模塊29的導(dǎo)通與截止，控制三相交流電輸出接口 32的電流輸出，進而實現(xiàn)電機的短路、過載、缺相保護。同時，主控制器芯片AVR芯片26將三相電機集成控制器36的實際工作狀態(tài)信號(運行、報警)，傳輸給狀態(tài)指示燈模塊25。動力輸出板13上裝有的阻容滅弧器31，用于過濾三相交流異步電動機37停止時產(chǎn)生的反向電動勢。電源接口 21與7805電源模塊相連，7805電源模塊與主控制器芯片AVR芯片26連接并為它提供電源。如圖6所示，三相電機集成控制器在實際應(yīng)用中電氣原理圖，三相電機集成控制器36接入動力電源33和直流24V電源34，三相交流異步電動機37接到三相電機集成控制器36，電機正反轉(zhuǎn)控制按鈕35的一端接到公共線+24V，另一端接到三相電機集成控制器36，根據(jù)電機銘牌上標注的電機額定電流調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)開關(guān)8，設(shè)定電流的大小。下面簡要的介紹本發(fā)明的具體操作方法:
a、當三相電機集成控制器36，接入動力電源33和直流24V電源34時，電源指示燈5點亮，這時電機正反轉(zhuǎn)控制按鈕35打到電機正轉(zhuǎn)狀態(tài)，運行指示燈7點亮，同時三相交流異步電動機37正方向轉(zhuǎn)動，在運行的過程中發(fā)生過載、缺相、短路時報警指示燈8點亮并記憶狀態(tài)，只有把故障排除后按下報警復(fù)位按鈕9后，報警才會解除。b、當三相電機集成控制器36，接入動力電源33和直流24V電源34時，電源指示燈5點亮，這時電機正反轉(zhuǎn)控制按鈕35打到電機反轉(zhuǎn)狀態(tài)，運行指示燈7點亮，同時三相交流異步電動機37反方向轉(zhuǎn)動，在運行的過程中發(fā)生過載、缺相、短路時報警指示燈8點亮并記憶狀態(tài)，只有把故障排除后按下復(fù)位按鈕9后，故障才會解除。主板12和動力輸出板13的電氣原理圖如圖7和圖8所示。如圖8所示，電源芯片采用LM7805，它將24V轉(zhuǎn)換為5V供控制器主板工作。兩個十位編碼開關(guān)用于設(shè)置與三相交流異步電動機相匹配的額定電流參數(shù)，并將此參數(shù)送入主控制器芯片AVR芯片26。主板12上面的2*6P連接器和控制器動力輸出板13相連，將電機控制信號、直流24V電源，電流互感器模塊得到的電流送入主控制器芯片AVR芯片26。穩(wěn)壓芯片TL431為AD轉(zhuǎn)換提供穩(wěn)定的2.5V參考電壓以提高精度。主控制器芯片AVR芯片26通過AD轉(zhuǎn)換將采集到的電流值與撥碼開關(guān)設(shè)定的電流參數(shù)做比較，進而實現(xiàn)電機保護。同時主控制器芯片AVR芯片26將電源、運行、報警狀態(tài)實時顯示到LED燈上。
如圖9所示，電機控制信號通過連接器送到控制器的動力輸出板13，控制5個型號為MC34083的光耦的通斷，光耦進而控制5個可控硅模塊的通斷來實現(xiàn)電機的正、反、停動作。380V交流電通過動力電源輸入端子I輸入到動力輸出板13，經(jīng)過可控硅模塊28輸出到動力電源輸出端子4。電流互感器模塊29按1000:1感應(yīng)出動力輸出線上的電流，通過連接器送到控制器主板12上。電機正反控制端子2輸入的24V控制信號通過光耦PC817轉(zhuǎn)換為5V控制信號，再經(jīng)過連接器送到主板12?？煽毓枘K28及電機相線之間均接有RC濾波電路，用以保護電路。如圖10所示:Q1為7805電源模塊，輸入DC24V，輸出DC5V; TL431和R3_1、C3_1，把DC5V生成DC2.5V ；U4_1和U4_2是撥碼開關(guān)，它可以生成2位8421碼的十進制數(shù)；R5_l、R52_、R5_3、D51_、D5_2組成的電路，輸入圖14從TPl電流互感器的ADCOA、ADCOB信號，處理后輸出ADCO信號傳到圖12的U6的23角；P3為短路棒。如圖11所示:P1、P2為主板插座；D3、D4、D5為運行指示燈、報警指示燈和電源指示燈；J2為主控制芯片和外設(shè)的通信口。如圖12所示:U6為主控制器芯片AVR芯片，S6為復(fù)位按鈕，Y3為晶體振蕩器，L6_l和C6_2組成阻容濾波器。如圖13所示為可控硅驅(qū)動通用電路。如圖14所示:PT1和ΡΤ2為電路互感器，Ρ5的1、2、3為三相交流電輸入端子，Ρ5的4、5、6為三相交流電輸出端子；R40、R41、R42、C40、C41、C42組成阻容滅弧器；P6的1、2為電機正反轉(zhuǎn)控制端子，P6的3、4為直流24V輸入端子；P11、P12為動力板插座；U8_1、U8_2為光耦模塊。
權(quán)利要求
1.一種三相電機集成控制器，包括殼體(11)，其特征在于:殼體(11)裝有動力輸出板(13)和主板(12)，主板(12)裝在動力輸出板(13)的上面，主板(12)上裝有主控制器芯片AVR芯片(26)、電機正反轉(zhuǎn)控制端子(2)，動力輸出板(13)上還裝有可控硅模塊(28)、電流互感器模塊(29 )，可控硅模塊(28 )用于開關(guān)動力電路，電流互感器模塊(29 )用于檢測三相電機集成控制器(36)動力線的輸出電流，并將檢測數(shù)據(jù)傳輸給主控制器芯片AVR芯片(26),主控制器芯片AVR芯片(26)采集電流互感器模塊(29)的電流，然后與電流調(diào)節(jié)開關(guān)(8 )所設(shè)定的電機額定電流相比較，通過內(nèi)置程序進行判斷然后控制控制可控硅模塊(28 )，實現(xiàn)電機的缺相、過載、短路保護；電機的正反轉(zhuǎn)控制信號通過電機正反轉(zhuǎn)控制端子(2)傳輸給主控制器芯片AVR芯片(26 )，主控制器芯片AVR芯片(26 )判斷后將控制信號通過光耦模塊(27)傳遞給可控硅模塊(28)，可控硅模塊(28)的通斷狀態(tài)能夠控制電機啟停和正反轉(zhuǎn)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電機集成控制器，其特征在于:所述的主板(12)還裝有電源指示燈(5)、運行指示燈(6)、報警指示燈(7)、電流調(diào)節(jié)開關(guān)(8)、報警復(fù)位按鈕(9)，動力輸出板(13)上裝有動力電源輸入端子(I )、動力電源輸出端子(4)、直流24V輸入端子(3)，動力輸出板(13)上還裝有阻容滅弧器(31)，所述的阻容滅弧器(31)用于過濾電機停止時產(chǎn)生的反向電動勢。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電機集成控制器，其特征在于:所述的主控制器芯片AVR芯片(26)采用型號為ATMEGA8的AVR微處理器。
全文摘要
一種三相電機集成控制器，目的是提供一種三相交流異步電動機控制裝置，替換傳統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是一種三相電機集成控制器，包括殼體，特征是殼體裝有動力輸出板和主板，主板裝在動力輸出板的上面，主板上裝有主控制器芯片AVR芯片、電源指示燈、運行指示燈、報警指示燈、電流調(diào)節(jié)開關(guān)、報警復(fù)位按鈕，動力輸出板上裝有動力電源輸入端子、動力電源輸出端子、直流24V輸入端子、電機正反轉(zhuǎn)控制端子,可控硅模塊用于開關(guān)動力電路，電流互感器模塊用于檢測三相電機集成控制器動力線的輸出電流，并將檢測數(shù)據(jù)傳輸給主控制器芯片AVR芯片。
文檔編號H02P25/02GK103095210SQ20131001021
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者張士銀, 羅忠, 滿文佳, 劉栗, 張克成, 劉進舉 申請人:山東山森數(shù)控技術(shù)有限公司