專利名稱：手持式電動工具保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種小型串激電動機(jī)的保護(hù)裝置。
目前廣泛使用的各種手持電動工具，均采用串激電動機(jī)作動力，且電動機(jī)功率較小(60－1200W)。
手持電動工具的使用特點(diǎn)一是使用場所不定，使用環(huán)境復(fù)雜，常因接錯電源或電網(wǎng)電壓異常而燒毀。二是手持式電動工具的負(fù)荷輕重，全憑操作式人的手來掌握，工作中常發(fā)生過載和堵轉(zhuǎn)，使電流劇增，重者電機(jī)立即燒毀，輕者電機(jī)過熱絕緣老化，縮短使用壽命。手持電動工具均是在單相交流電源上使用，但串激電動機(jī)可以在直流電源上使用，且使用直流電可以改善串激電動機(jī)的換向性能，(參見清華大學(xué)章名濤主編《電機(jī)學(xué)》下冊第三十三章)但直流電源在大多使用場所不具備。
目前使用的電動機(jī)過流保護(hù)方法一是利用溫度檢測，但手持式電動工具的損壞，多是電動機(jī)轉(zhuǎn)子過熱損壞，在轉(zhuǎn)子上裝設(shè)溫度檢測元件是困難是。二是采用各種過流繼電器保護(hù)，但為了使電動機(jī)能正常起動，不至因起動時的大電流使繼電器動作，過流繼電器必須設(shè)置一定的時限延時動作。手持式電動工具一般體形小巧，熱容量小，溫度上升較快，且使用中又需要頻繁起動，起動電流也會使它溫度升高，所以以上的過流保護(hù)方法對于手持式電動工具是不適用的。
本實(shí)用新型的目的是為手持電動工具提供一種新型的過流保護(hù)器裝置，使電動機(jī)在起動和過載情況下都不會超過額定電流，同時將交流電轉(zhuǎn)換在直流電，具有過電壓保護(hù)功能。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的保護(hù)器的主電路采用單相可控整流電路，被保護(hù)電動機(jī)接在單相可控整流電路的輸出端，當(dāng)電動機(jī)電流超過其額定值時，取樣電路的電壓超過晶體二極管的死區(qū)電壓，使二極管導(dǎo)通，反饋電流通過二極管，輸送到移相觸發(fā)電路，使觸發(fā)脈沖移相角增大，從而使可控硅導(dǎo)通角減小，輸了電壓下降，限制輸出電流的增大。串激電動機(jī)不同于感應(yīng)電動機(jī)，它可以在低電壓下減速運(yùn)行。所以這樣作是可行的。
單相可控整流電路輸出的是脈動的直流電，利用電動機(jī)繞組本身的電感濾波作用，使流過電動機(jī)的電流為平滑的直流電。為了避免可控硅帶感性負(fù)載時失控現(xiàn)象，在輸出端并接一續(xù)流二極管，在交流電過零和可控硅阻期間，為電動機(jī)的感應(yīng)電流提供通路。
過電壓保護(hù)功能可以由滯回電壓比較電路來完成。
本實(shí)用新型的主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，可制作成小型插座盒式，使用方便，能使電動工具平穩(wěn)起動，無大的沖擊電流，即使電動工具負(fù)荷過大發(fā)生堵轉(zhuǎn)，電流也不會超過其額定值，且在堵轉(zhuǎn)期間仍維持轉(zhuǎn)矩。一但負(fù)荷減輕，電機(jī)即正常運(yùn)轉(zhuǎn)。由于在任何情況下都能使電機(jī)電流保持在其額定值以下，所以電機(jī)不會過熱延長了電機(jī)的使用壽命。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說明其工作原理附

圖1是本實(shí)用新型的電路原理圖。
1、單相可控整流電路圖中UR1和VS組成單相可控全波整流電路1、2端接交流電源，3、4端接被保護(hù)電動工具。由于電動工具的電動機(jī)屬于電感性負(fù)載，為防止可控硅VS失控，在輸出端并接續(xù)流二極管VD2，在交流電過零和可控硅阻斷期間，為電動機(jī)繞組產(chǎn)生的感生電流提供通路。雖然單相可控整流電路輸出的是脈動的單向電流，但由于電動機(jī)繞組的電感濾波作用和二極管VCZ的續(xù)流作用，使3、4端輸出連續(xù)平滑的直流電。由于全波整流的輸出電壓為電源電壓的90％，所以在輸出端并接適當(dāng)容量的電容器C1，以提高輸出電壓。C1的另一作用可防止可控硅失控。
2、移相觸發(fā)電路電路的控制部分供電由變壓器T1的二次繞組L2經(jīng)整流濾波，由三端集成穩(wěn)壓塊7812提供穩(wěn)定的12V電壓。
觸發(fā)電路為典型的單結(jié)管觸發(fā)電路。同步信號取自T1的二次繞組L3，整流后經(jīng)穩(wěn)壓管VD3削波形成梯形波加在V1的基極，為單結(jié)管V3提供同步信號，單結(jié)管V3形成觸發(fā)脈沖，經(jīng)脈沖變壓器T2去觸發(fā)可控硅VS。T2的另一作用是將主電路與控制電路隔離。
V2和C5的作用是使觸發(fā)脈沖移相調(diào)節(jié)RP1可以改變V2的導(dǎo)通電阻，從而改變C5的充電速度，使觸發(fā)脈沖的移相角改變。
3、電流取樣反饋電路R1為取樣電阻，它串連在主電路的輸出端，主電路輸出電流越大，R1兩端的電壓也越大，R1的阻值由被保護(hù)電動機(jī)的額定電流確定，當(dāng)主路輸出額定電流時，R1兩端的壓降剛好使VD1和V4導(dǎo)通。V4導(dǎo)通后，對V2的基極電流起分流作用，使V2的內(nèi)阻增大或截止，從而使觸發(fā)脈沖的移相角增大，主電路的可控硅VS導(dǎo)通角減小或阻斷，限止輸出電流的增大。
3、滯回電壓比較電路過壓保護(hù)電路，必須具備滯回特性，以避電路在過壓點(diǎn)附近電網(wǎng)電壓的微小波動而引起電路的不穩(wěn)定現(xiàn)象。本電路由一片555時基電路組成，它是將555時基電路接成單端比較器。但單端比較器不具備滯回特性，本設(shè)計(jì)將這個電路作了改進(jìn)在電源端和VC端串接發(fā)光二極管VD6和電阻R13，在VC端串接電阻R12使這個比較器具備了滯回特性，工作原理是由于比較器的輸入端TR的閥值電壓當(dāng)VC端不加電壓時為1／3VCC，當(dāng)VC端加電壓時為1／2VC。改進(jìn)后的電路在電源端VC端和VD端串進(jìn)了VD6和R13、R12，當(dāng)TR端未達(dá)到閥值時V0為高電位2V)因此VC端為高電位12V，則閥值電壓應(yīng)為6V。比較器輸入端電壓取自穩(wěn)壓電源的輸入端，當(dāng)電網(wǎng)電壓(1、2端電壓)升降時，TR端電壓也按比例升降。當(dāng)電網(wǎng)為250V時，調(diào)節(jié)RP2使TR電壓為6V，這時VD翻轉(zhuǎn)為低電位DV，VD6、R13、R12中將有電流流過，VD6亮作超壓指示VC電壓變?yōu)?2 (R12)/(R12＋R13) ，閥值電壓也變?yōu)? (R12)/(R12＋R13) ∠6。如果設(shè)定當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到240V時比較器重新翻轉(zhuǎn)成VD＝12V TR端電壓應(yīng)下降到5.5V，只要適當(dāng)選R12 R13的阻值使6 (R12)/(R12＋R13) ＝5.5就可以了。
本設(shè)計(jì)的另一項(xiàng)改進(jìn)是將原單端比較器沒有利用的555時基電路的放電端DIS接至觸發(fā)電路的CS上端，去控制觸發(fā)脈沖的輸出。由于DIS端與VD端有相同的邏輯功能，當(dāng)電網(wǎng)電壓正常時VD為高電位，DIS端內(nèi)部放電管截止，對觸發(fā)電路沒有影響。當(dāng)電網(wǎng)電壓超壓后，VD為低電位，DIS端內(nèi)部放電管與地導(dǎo)通，將C5短路，觸發(fā)電路無脈沖輸出，主電路可控硅VC阻斷。起到了過壓保護(hù)的功能。
本電路的有關(guān)參數(shù)是按電網(wǎng)電壓140V到380V之間設(shè)計(jì)的，所以即便是錯接在380V電源上，保護(hù)器也不會損壞。由于當(dāng)電網(wǎng)電壓下降到140V時本保護(hù)器仍有過流保護(hù)功能，所以本保護(hù)器沒有設(shè)置欠壓保護(hù)功能。
權(quán)利要求1.一種手持式電動工具保護(hù)器，本保護(hù)器主要由單相可控整流電路，電流取樣反饋電路、移相觸發(fā)電路和滯回電壓比較組成，其特征在于被保護(hù)電動機(jī)接在單相可控整流電路輸出端，為電動機(jī)提供直流工作電源，電流取樣電流經(jīng)過晶體管的PW結(jié)反饋，在電動機(jī)未超過額定電流前，反饋電壓不足于使PW結(jié)導(dǎo)通，只有當(dāng)電機(jī)電流超過其額定值后，取樣電流才能反饋到移相觸發(fā)電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的手持式電動工具保護(hù)器其特征是在滯回電壓比較電路中，由一片555時基電路構(gòu)成單端電壓比較器，在555電路的電源端和VC端串接電阻RB，在VC端和VD端串接R12，使電路具有滯回特性，將555電路的DIS端接至觸發(fā)電路以控制觸發(fā)脈沖的輸出。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種手持電動工具保護(hù)器。它由單相可控整流電路移動觸發(fā)電路、電流取樣反饋電路和滯回電壓比較電路組成；保護(hù)器中的單相可控整流電路為手持電動工具提供直流電源，比采用交流電源改善了手持電動工具電機(jī)的換向性能。當(dāng)電動工具因某種原因電流超過其額定值后，本保護(hù)器的輸出電壓會迅速下降，限制輸出電流的增大。滯回電壓比較電路可使電源電壓上升到2500V時保護(hù)器無電流輸出，電源電壓下降到2400V時保護(hù)器恢復(fù)正常工作。
文檔編號H02H7/085GK2133972SQ9223154
公開日1993年5月19日 申請日期1992年8月21日 優(yōu)先權(quán)日1992年8月21日
發(fā)明者古建軍 申請人:古建軍