专利名称：智能节电电机控制柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种三相异步电动机的节电控制柜，是集软起动、过载过流保护、缺相保护、高效节电为一体的智能化产品，属电工技术领域。
背景技术：
在全球能源日趋紧张的今天，节能已成为当前一项极为紧迫的任务。电能是社会发展的重要能源之一，随着电能供需矛盾的日益突出，如何节电也已被越来越多的人关注。
电机是电能的主要终端负载设备，占电网总负载70％以上，而大部分电机的工作时使用电能的效率低，消耗了大量的电能。电机的传统控制方式，都没有节电效果，如绕组串电阻起动、星三角起动、自耦减压起动等起动方式。这些控制方式产生的起动电流和转矩很大，会对电网产生冲击，且对电动机及其负载机械设备的运行带来不利影响，减短电动机及其负载机械设备的使用寿命。容量较大的电动机，对电网和电动机及其负载机械设备产生的危害更为严重。目前，市场上常见的节电产品是变频节电器，它是通过改变电机工作频率和电压来改变电机转速的一种节电设备，但在一些对电机转速要求严格的设备中，变频节电器就不适用。
发明内容
为了克服传统控制柜的缺陷及变频器的局限性，进一步提高电动机的节电效率，本实用新型提供的一种节电电机控制柜，该节电柜是一种立体柜式结构，由主电路、控制箱、散热系统三部分组成。主电路由空气断路器、交流接触器、熔断器、可控硅模块、接线端子组成；控制电路由电流互感器、控制线路板及显示电路组成；散热系统包括可控硅散热、控制箱散热及整个节电柜的散热。
本实用新型的技术方案三相电源进入节电控制柜，首先是从可控硅提取三相电流、电压、相位差等信号，信号通过光电耦合器进入比较器对这三者进行比较，以判断是否有缺相、过流、过载等情况，同时比较后的信号进入锁存器和单片机，由单片机对这些信号进行分析比较。当检测到有上述过流、缺相等情况，单片机就会发出封锁可控硅脉冲的信号，可控硅就不会导通，电机停止工作，起到保护电机的作用，同时单片机输出故障信号到显示电路，在节电柜的面板上显示相应的故障。如果没有检测到上述情况，单片机输出一个与负载相匹配的最佳信号，信号经功率放大后通过光电耦合器件传输给可控硅，由可控硅的导通角来控制电机运行。
在不改变电动机的转速情况下，动态调整电机的输入功率是电机节电控制柜的核心技术，单片机通过对电动机的电压、电流、相位差等信号取样，进行实时计算、比较，使输出功率与负载达到最佳匹配值，电机运行在最佳经济当量，从而达到节电的目的。
本实用新型节电柜的控制方式采用单片机智能化控制，单片机及其外围电路组成控制电路，单片机的程序采用智能化模拟量的软件编程设计，硬件电路运用了CPLD阵列电路固化技术，这些技术的运用实现了电动机的软起动，其起动电流约为额定电流的1.5倍，克服了传统控制方式起动电流大的问题，传统控制方式起动电流约为额定电流的5-7倍。
本实用新型节电柜融合了智能化模拟量的软件编程设计、CPLD硬件阵列电路、PTC过流过载保护、高稳定性抗干扰模块化微型电源以及超导热管用于可控硅模块的散热等技术。本实用新型产品的有益效果是结构简单，操作方便，对电网的冲击小，延长电动机及相关设备的使用寿命，具有良好的节电效果。
附图1为本实用新型节电柜工作原理框图；附图2为本实用新型节电柜正视图；附图3为本实用新型节电柜后视图；附图4为本实用新型节电柜的控制柜的原理图；附图5为本实用新型节电柜的单片机控制图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明附图所示它包括控制箱21，航空插座22，断路器23，熔断器24，接线端子排25，交流接触器26，风扇27、28，交流互感器29，可控硅模块30。外部三相电源通过右边的接线端子进入节电柜，A、B、C三相电分别接到断路器23的1、3、5端子上，从断路器23的2、4、6端子上引出两路线，一路线通过反并联可控硅模块MTC接到熔断器24上；另一路线接到交流接触器26的1、3、5端子上，交流接触器的2、4、6端子与熔断器24相连接，也就是交流接触器和可控硅模块并联在一起，熔断器的另一端与接线端子排25连接，这样就构成了本实用新型的主电路。
如附图5所示反并联可控硅模块MTC通过航空插座22与89C51单片机的I1、I2、I3，V1、V2、V3取样信号端相连接，89C51单片机的18、19、20管脚分别与晶振、电容连接构成整个控制电路的时序电路；管脚1、2、3、4与调节器相连，根据不同需要来调节启动时间；管脚5-9、11、12、13、17、21、22、32-36与高集成化可编程CPLD连接以及外围的电阻和二极管构成信号转换电路；管脚32-39与LM374器件、LED16一起组成节电柜的显示电路。外部取样信号V1、V2、V3、I1、I2、I3通过电阻分别和LM339比较器、1413锁存器相连，它们通过电阻、二极管和CPLD连接在一起构成节电柜的控制电路。
节电柜的散热系统由附图2所示的控制箱散热风扇、顶部的风扇和附图3所示的可控硅散热风扇组成。
把电机的六个接线端子分别接到控制柜上，接通三相电源即可实现电机控制柜的功能。
权利要求1.一种智能节电电机控制柜，由主电路、控制箱、散热系统三部分组成，其特征在于主电路由空气断路器、交流接触器、熔断器、可控硅模块、接线端子组成；控制电路由电流互感器、控制线路板及显示电路组成；散热系统包括可控硅散热、控制箱散热。
2.如权利要求1所述的智能节电电机控制柜，其特征在于包括控制箱(21)，航空插座(22)，断路器(23)，熔断器(24)，接线端子排(25)，交流接触器(26)，风扇(27、28)，交流互感器(29)，可控硅模块(30)，外部三相电源通过接线端子分别接到断路器(23)的1、3、5端子上，从断路器(23)的2、4、6端子上引出两路线，一路线通过反并联可控硅模块(30)接到熔断器(24)上；另一路线接到交流接触器(26)的1、3、5端子上，交流接触器(26)的2、4、6端子与熔断器(24)相连接，交流接触器(26)和可控硅模块(30)并联在一起，熔断器的另一端与接线端子排(25)连接，反并联可控硅模块(30)通过航空插座(22)与89C51单片机的I1、I2、I3，V1、V2、V3取样信号端相连接，89C51单片机的18、19、20管脚分别与晶振、电容连接构成整个控制电路的时序电路；管脚1、2、3、4与调节器相连，根据不同需要来调节启动时间；管脚5-9、11、12、13、17、21、22、32-36与高集成化可编程CPLD连接以及外围的电阻和二极管构成信号转换电路；管脚32-39与LM374器件、LED16一起组成节电柜的显示电路，外部取样信号V1、V2、V3、I1、I2、I3通过电阻分别和LM339比较器、1413锁存器相连，它们通过电阻、二极管和CPLD连接在一起构成节电柜的控制电路。
专利摘要一种智能节电电机控制柜，由主电路、控制箱、散热系统三部分组成，其特征在于主电路由空气断路器、交流接触器、熔断器、可控硅模块、接线端子组成；控制电路由电流互感器、控制线路板及显示电路组成；散热系统包括可控硅散热、控制箱散热。本实用新型节电柜融合了智能化模拟量的软件编程设计、CPLD硬件阵列电路、PTC过流过载保护、高稳定性抗干扰模块化微型电源以及超导热管用于可控硅模块的散热等技术。本实用新型结构简单，操作方便，对电网的冲击小，延长电动机及相关设备的使用寿命，具有良好的节电效果。
文档编号H02H7/08GK2810027SQ20052009674
公开日2006年8月23日 申请日期2005年6月10日 优先权日2005年6月10日
发明者杨峰, 陈来宝, 李晖, 占美兴, 方小鹰, 骆雪, 辛萍勇 申请人:江西省天智电子科技有限责任公司