专利名称：磁控式异步电机软起动器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及异步电机起动器，尤指磁控式异步电机软起动器。
在
背景技术：
中，采用的起动器的执行单元常采用Sc、Rs固体元件，其控制电路复杂，易产生高次谐波，过载能力差，故障率高，对电网有公害污染。
本实用新型的目的是为了避免上述现有技术中的不足之处，提供一种磁控式异步电机软起动器，使电机起动特性变软，避免波型畸变和高次谐波对电网的污染，简化结构，提高设备的过载能力，用以提高工作可靠性，使之更加适应我国国情，以利推广。
本实用新型的技术解决方案如下包括控制电机M起动的执行单元，使电机M正常运转的脱扣电路和保护电路，控制执行单元工作的控制电路单元，控制电路由直流电源、斜波发生器、触发电路和延时电路组成，其特殊之处在于，调压控制执行单元是无反馈式磁放大器，其中由铁磁材料制成的铁芯F上绕有交流绕组Nj和控制绕组Nk，可组合为紧耦合式、松耦合式和紧松折中耦合式三种“无反馈式磁放大器”，由三极管BG1发射极连接电阻R1、电位器W1，三极管BG1基极连接电阻R9、电容C5，串联的电阻R9、电容C5节点接二极管D3组成斜波发生器。
本实用新型的技术解决方案还包括无反馈式磁放大器是三拍统一控制或单拍三相组合的紧耦合式，其中三拍统一控制紧耦合式包括三组铁芯F中部分别绕制有交流绕组Nj，在其中部整体绕有控制绕组Nk，单拍三相组合紧耦合式包括，三组铁芯F中部分别绕制有交流绕组Nj和控制绕组Nk。
无反馈式磁放大器可以是三拍统一控制或单拍三相组合的松耦合式，其中三拍统一控制紧松折中耦合式包括，三组铁芯F中部和两端分别绕有交流绕组Nj，其中部整体绕有控制绕组Nk，单拍三相组合紧松折中耦合式包括，三组铁芯F中部分别绕有交流绕组Nj，其中部分别再绕有控制绕组Nk。
无反馈式磁放大器还可以是三拍统一控制或单拍三相组合的紧松折中耦合式，其中三拍统一控制紧松折中耦合式包括，三组铁芯F中部和两端分别绕有交流绕组Nj，其中部整体再绕有控制绕组Nk，单拍三相组合紧松折中耦合式包括，三组铁芯F中部和两端分别绕有交流绕组Nj，其中部分别再绕有控制绕组Nk。
控制电路中的触发电路包括IC集成片KC006输出8脚连接三极管BG2基极、三极管BG2发射极经二极管D4连接可控硅SCR控制端，串联的可控硅SCR和二极管D5控制输出X、Y，输出端X、Y连接无反馈磁放大器中控制绕组Nk。
延时脱扣电路包括三极管BG3发射极连接三极管BG4基极，并接的集电极分别接继电器J和二极管D2，三极管BG3基极并接二极管D1、电位器W3、电容C4，电位器W3另一端经电阻R8并接二极管D1、D2、D3和继电器J，与三相交流电并联的继电器KM1和KM2控制电极延时脱扣。
直流电源电路包括三相交流电经变压器BK输出A′B′、C′D′，对应连接二个桥式电路AB、CD，输出直流供给整个控制电路正常工作。
保护电路是由热继电器RJ组成。
本实用新型的
如下图1是电机采用外延型连接图。
图2是电机采用外延型连接等效图。
图3是电机采用内延型连接图。
图4是电机采用内延型连接等效图。
图5是控制回路电器原理图。
图6是无反馈磁放大器三拍统一控制紧耦合式结构图。
图7是无反馈磁放大器单拍三相组合紧耦合式结构图。
图8是无反馈磁放大器三拍统一控制松耦合式结构图。
图9是无反馈磁放大器单拍三相组合松耦合式结构图。
图10是无反馈磁放大器三拍统一控制紧松折中耦合式结构图。
图11是无反馈磁放大器单拍三相组合紧松折中耦合式结构图。
图12是铁磁材料制成的磁放大器中导磁率μ和磁场强度H变化曲线座标。
图13是斜坡起动器控制30KW电机载荷5.3吨时的电压V、电流A与时间t变化曲线座标。
图14是背景技术中自耦起动器控制30KW电机载荷2.5吨时的电压V、电流A与时间t变化曲线座标。
下面是本实用新型依附图作进一步的详述实施例1参看图1、图2和图5所示，图1是电机采用外延型连接方式，三相交流电经总开关K、继电器KM1常开触点、无反馈磁放大器中交流绕组Nj连接电机M，在总开关K和电机M之间还并联旁路，即开关K经继电器KM2、热继电器Rj连接电机M，其中热继电器Rj采用法国TE公司产品，其原理是当电机电流超过设定保护值后，经一定时间其长闭点即断开，切断供给交流接触器KM2线圈电源，停止全机工作。如果发生三相电源断任何一相也起到同样作用。在延时脱扣电路中，见图1，继电器KM1和KM2并联，KM1和起动按钮Q串联，KM2和手动起动按钮M串联，其手动起动按钮M是为了防止意外设置的，其作用具有自动脱扣功能。控制变压器BK初级接在继电器KM1两侧，次级端A′B′C′D′作为输出接控制回路(见图5)输入端A、B、C、D。直流电源电路为桥式电路，输入端AB组成输出6A／800V直流，输入端CD组成输出1A／50V直流，其1A／50V直流输出并接IC集成片78151脚和电容C1，串联的电容C1和C2节点接集成片7815中2脚，电容C2另一端接集成片7815中3脚。在延时脱扣电路中，三极管BG3发射极接三极管BG4基极，并接的集电极分别接继电器J和二极管D2，三极管BG3基极并接二极管D1、电位器W3、电容C4，电位器W3另一端经电阻R8并接二极管D1、D2、D3、继电器J和7815片3脚。控制电压斜坡发生器是本实用新型的一个发明点，图5中三极管BG1发射极连接串连的电阻R1和电位器W1，基极连接串联的电阻R9和电容C5，R9和C5连接点接二极管D3，其原理是调节电位器W1控制BG1发射极电压按一定斜率上升，经三极管BG2控制可控硅SCR导通角度逐渐增大，电压上升，在二极管D5两端X、Y输出。触发电路包括集成片KC006，其输出8脚连接三极管BG3基极，三极管BG2集电极经电阻R7接集成片7815中3脚，BG2发射极经二极管D4接可控硅SCR控制极，串联的二极管D5和可控硅SCR接桥式电路6A／800V。集成片KC006中2脚接12脚，4脚接电容C6，5脚接电阻R3，6脚接电位器W2控制端和三极管BG1发射极，9脚接电阻R6，10脚经电容C3接13脚，电阻R5接电容C3一端，15脚经电阻R4接控制回路输入C端。参见图6至图11，这是本实用新型无反馈磁放大器的第二个发明点，图6是三拍统一紧耦合式，三组铁芯F中各自绕有六个交流绕组，然后再由控制绕组Nk包围中部交流绕组Nj。其中交流绕组Nj可根据材料和工作特性采用串联或并联连接方式。而图7则是三个单拍组合而成，这种结构相对工艺麻烦，其工作原理都一样，而图6所示的磁放器是三拍统一式。图8是三拍统一松耦合式，三组铁芯F上下两端各自绕有六个交流绕组Nj，中部由控制绕组Nk整体包围，图9则是单拍型，仅把整体绕制的控制绕组Nk分别在三个铁芯F上绕制即可。图9和图10是前面所述合二为一的折中方案，工作原理不变。上述所说单拍组合式中的控制绕组Nk均采用串联方式。
整个工作原理是这样当按下本机起动按钮Q时，继电器KM1吸合，控制单元和执行单元立即进入工作状态，这时执行单元感抗最大，见图12所示，导磁率μ和磁场强度H曲线可知，μm为最大值，表示感抗最大，在此点增大或减少磁场强度H，μ值均下降，执行单元的初始值就设计在μm点上，调整磁场强度改变感抗，用以改变加在电机上端的电压，最低电压一般设计在200V，起动功率逐渐增大，其动电流由该功率决定。见图13，电压V与时间t秒关系曲线，只要保证电压V上升的平方正比于电机转矩，则起动电流A就保持在初始值上基本为一个常数，直到电机转速达到额定值时起动完成，这时导磁率μ基本为0，执行单元也基本为0，电机转入全压运行。再看图1和图5，当按钮Q起动后，执行单元感抗最大，电机端电压处于200V起始值，待2～3秒后，由于控制单元即无反馈磁感应放大器的作用，使本身感抗逐渐减少，磁场强度H也减小，电机M端电压从而逐渐上升到全电压，此时控制单元中的延时电路达到设计的时间7～8秒，继电器J吸合使继电器KM2线圈吸合，并自锁，同时继电器KM1断电释放，执行单元和变压器BK随之停止工作，实现“脱扣旁路”，使电机M转入正常工作。
实施例2，参见图3、图4和图5，基本工作原理同上，不同点是电机M的每组线圈分别于KM1、KM2上的常开触点相串联。继电器KM1和KM2线圈相继吸合后既互不影响，也不断开继电器KM1，执行单元即实现“脱扣旁路”转入正常工作，此时控制变压器BK和控制单元停止工作。
本实用新型的优点和效果如下1、实现了电机软起动，起动电压从200V起能按一定的斜率自动、无级、平滑地上升到全电压，满足了起动转矩和电压同步增加的需要，因此起动电压低且平稳，无冲击电流，对电网无公害污染，相比自耦起动器具有显著的优点，见图14所示，电压V呈阶梯形，功率有突变，会产生很多不利因素。故本实用新型避免了波型畸变、无高次谐波和对电网的污染，还具有一定的节能效果。
2、保护功能齐全，具备电压上升斜率可调，起始电压可调，自动旁路时间可调多种功能。
3、由于采用铁磁执行元件进行调压，故选材方便，控制电路简单，易制造，体积小，重量轻，成本低，并且过载能力强，工作可靠性高，适合于我国国情，以利推广。
权利要求1.磁控式异步电机软起动器，包括控制电机M起动的执行单元，使电机M正常运转的脱扣电路和保护电路，控制执行单元工作的控制电路单元，控制电路由直流电源、斜波发生器、触发电路和延时电路组成，其特征在于调压控制执行单元是无反馈式磁放大器，其中由铁磁材料制成的铁芯F上绕有交流绕组Nj和控制绕组Nk，可组合为紧耦合式、松耦合式和紧松折中耦合式三种“无反馈式磁放大器”，由三极管BG1发射极连接电阻R1、电位器W1，三极管BG1基极连接电阻R9、电容C5，串联的电阻R9、电容C5节点接二极管D3组成斜波发生器。
2.根据权利要求1所述的磁控式异步电机软起动器，其特征在于无反馈式磁放大器是三拍统一控制或单拍三相组合的紧耦合式，其中三拍统一控制紧耦合式包括三组铁芯F中部分别绕制有交流绕组Nj，在其中部整体绕有控制绕组Nk，单拍三相组合紧耦合式包括，三组铁芯F中部分别绕制有交流绕组Nj和控制绕组Nk。
3.根据权利要求1所述的磁控式异步电机软起动器，其特征在于无反馈式磁放大器可以是三拍统一控制或单拍三相组合的紧耦合式，其中三拍统一控制松耦合式包括，三组铁芯F两端分别绕有交流绕组Nj，中部整体绕有控制绕组Nk，单拍三相组合松耦合式包括，三组铁芯F两端分别绕有交流绕组Nj，中部分别绕有控制绕组Nk。
4.根据权利要求1所述的磁控式异步电机软起动器，其特征在于无反馈式磁放大器还可以是三拍统一控制或单拍三相组合的紧松折中耦合式，其中三拍统一控制紧松折中耦合式包括，三组铁芯F中部和两端分别绕有交流绕组Nj，其中部整体再绕有控制绕组Nk，单拍三相组合紧松折中耦合式包括，三组铁芯F中部和两端分别绕有交流绕组Nj，其中部分别再绕有控制绕组Nk。
5.根据权利要求1所述的磁控式异步电机软起动器，其特征在于控制电路中的触发电路包括IC集成片KC006输出8脚连接三极管BG2基极、三极管BG2发射极经二极管D4连接可控硅SCR控制端，串联的可控硅SCR和二极管D5控制输出X、Y，输出端X、Y连接无反馈磁放大器中控制绕组Nk。
6.根据权利要求1所述的磁控式异步电机软起动器，其特征在于延时脱扣电路包括三极管BG3发射极连接三极管BG4基极，并接的集电极分别接继电器J和二极管D2，三极管BG3基极并接二极管D1、电位器W3、电容C4，电位器W3另一端经电阻R8并接二极管D1、D2、D3和继电器J，与三相交流电并联的继电器KM1和KM2控制电极延时脱扣。
7.根据权利要求1所述的磁控式异步电机软起动器，其特征在于直流电源电路包括三相交流电经变压器BK输出A′B′、C′D′，对应连接二个桥式电路AB、CD，输出直流供给整个控制电路正常工作。
8.根据权利要求1所述的磁控式异步电机软起动器，其特征在于保护电路是由热继电器RJ组成。
专利摘要本实用新型涉及磁控式异步电机软起动器。目的是使电机起动特性变软，避免波型畸变和高次谐波及对电网的污染，提高设备过载能力和工作可靠性。主要构成是控制电机工作有执行单元，脱扣电路和保护电路，控制电路单元包括直流电源、触发电路和延时电路及斜波发生器，其中执行单元是无反馈式磁放大器。优点是经试制证明电机起动电压200V起能按一定斜率自动、无级、平滑地上升到全电压，电压上升斜率、起始电压和自动旁路时间均可调。
文档编号H02P1/26GK2179663SQ9323274
公开日1994年10月12日 申请日期1993年12月31日 优先权日1993年12月31日
发明者胡琪顺, 陈平 申请人:胡琪顺, 陈平