CN201577059U

CN201577059U - 电动机周波控制器

Info

Publication number: CN201577059U
Application number: CN2009201816011U
Authority: CN
Inventors: 林文献
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-04
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2010-09-08
Anticipated expiration: 2019-12-04

Abstract

本实用新型涉及一种电动机周波控制器，包括主回路和控制回路，其特征是主回路依次为工业电网或市电经可控电路后接电动机，控制回路由工业电网或市电经同步电源电路后分两路，一路接全周波电路、另一路接可控周波电路串接后，全周波电路和可控周波电路经换向开关接至可控硅的触发端。由换向开关切换满负载或轻负载工况，当轻负载时，切换由可控周波电路控制，使电动机工作在间断式环境，依转动惯量维持运转，以此达到节能之目的，而且采用可控硅过零触发方式，不产生高次谐波而污染工业电网，完全克服了相控调压控制电动机技术上所产生污染电网的缺陷。适用于三相，单相电动机的控制，尤其适合服装、鞋帽、五金冲床等行业电动机的改造。

Description

电动机周波控制器

技术领域：

本实用新型属于电学领域，特别涉及一种电动机周波控制器，可广泛适用于服装、制鞋、五金冲床等电动机上，替代相控调压控制。

背景技术：

节能减排是有效控制大气污染、或地球变暖的两个面。设备的节能直接体现在有功功率和待机功耗上，为此，各国均提出或实施了越来越严格的节能要求。我国已成为世界最大的制造国，电动机的使用十分普及，而且数量巨大，尤其是制衣、制鞋、石材加工等行业。如何提高电路和电网的功率因素，对节省电能，十分必要，也符合当今的节能政策。针对制衣和制鞋领域，其主要的电动缝纫机设备，几乎是在负荷变化环境下作业，如何解决空载或者轻负载时电动机的节能，即成为本实用新型研究对象。

发明内容：

本实用新型的目的是设计一种采用双向晶闸管及其组成的过零触发方式的电动机周波控制器，可依据电动机负荷变化导通不同比率周波。

本实用新型技术方案是这样实现的：一种电动机周波控制器，包括主回路和控制回路，其特征是主回路依次为工业电网或市电经可控电路后接电动机，控制回路由工业电网或市电经同步电源电路后分两路，一路接全周波电路、另一路接可控周波电路串接后，全周波电路和可控周波电路经换向开关接至可控硅的触发端。由换向开关切换满负载或轻负载工况，满负载时，电动机工作在全周波的最佳状态；而当轻负载时，切换由可控周波电路控制，使电动机工作在间断式环境，依转动惯量维持运转，以此达到节能之目的。

本实用新型具有构思独特、控制方案合理、电路简单的特点，简化和完善了电动机的电控装备，控制精度高，功能集成度高，最主要的是能大幅降低功率损耗，提高了电路的功率因素，而且采用可控硅过零触发方式，不产生高次谐波而污染工业电网，完全克服了相控调压控制电动机技术上所产生污染电网的缺陷，同时始终确保可控硅主回路，因不存在电应力冲击，而提高稳定性及可靠性。适用于三相，单相电动机的控制，尤其适合服装、鞋帽、五金冲床等行业电动机的改造。

附图说明：

下面结合具体图例对本实用新型做进一步说明：

图1电动机周波控制器原理框图

图2电动机周波控制器电路原理图

具体实施方式：

参照图1和图2，电动机周波控制器，包括主回路和控制回路，其特征是主回路依次为工业电网或市电经可控电路后接电动机，控制回路由工业电网或市电经同步电源电路后分两路，一路接全周波电路、另一路接可控周波电路串接后，全周波电路和可控周波电路经换向开关接至可控硅的触发端。电动机周波控制器各功能模块组成及工作原理如下：

1、工业电网或者市电，本实例电路原理图采用三相工业用电，三相输入端

经三相开关K接入。

2、可控硅电路：其由BCR1、BCR2、BCR3，光耦晶闸管IC1/2、IC2/2、IC3/2的光敏晶闸管部分，电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6以及R13、R14、R15，电容C8、C9、C10组成。以接

相为例，该电路连接是：可控硅BCR3阳极T1接工频电源

阴极T2接电动机M，触发极G与光敏晶闸管IC3/2的4脚连接，6脚经电阻R1连接T1，电阻R1限制经过光敏晶闸管电流，并与电阻R2构成合适分压，确保输入双向可控硅BCR3的触发极G合适的触发功率；电阻R13、电容C8串联后并接在T1、T2两端。电阻R13、电容C8构成微分电路，当电网出现浪涌电压时，该阻容微分回路，能有效使浪涌电压迅速跨过双向可控硅BCR3，从而保护了这个开关器件。

3、同步电源：由小功率降压变压器T1、T2、T3桥式整流器ZL1、ZL2、ZL3。经小型变压器对上述电源降压取样，得到与电网频率同步的安全。

三个小功率降压变压器，T1、T2、T3(5W、380VAC、5VAC，其中T3次级分别是5VAC、12V的交流)的初级，N1a、N2a、N3a接成三角形连接，分别与三相工频电源

连接，即T1初级同名端X接入

T2初级同名端Y接入

T3初级同名端Z接入

T1、T2、T3初级按N1a、N2a、N3Adg三角形接法。

当三相开关K合闸，变压器T1、T2、T3的次级N16输出交流5V，N2b输出交流5V，N3b输出交流5V，N3c输出交流12V，此时，分别经桥式整流器ZL1、ZL2、ZL3输出，X点正半波100HZ，Y点正半波100HZ，Z点正半波100HZ。

4、全周波接入电路：由光耦晶闸管IC1/2、IC2/2、CI3/2的发光二极管部份、外围电阻R7、R8、R9，以及光耦合器IC5的光敏三极管部分组成。

电限R7作为光耦晶闸管IC1/2的发光二极管限流电限，电限R8作为光耦晶闸管IC2/2发光二极管限流电限，电限R9作为光耦晶闸管IC3/2的发光二极管限流电限，由电阻R7、R8、R9汇接至D点，桥式整流器ZL1、ZL2、ZL3的负极彼此连接成Y形电路并汇集到E点。

当光耦合器IC5的发光二极管部分发光，则内部光敏三极管导通，即D点、E点可视连接，光敏三极管压降为0.65V，如此一来，光耦晶闸管IC1/2、IC2/2、IC3/2的发光二极管部分，各自依照100HZ的相序发光，由此使得IC1/2、IC2/2、IC3/2的光敏晶闸管部份处于导通状态，对应的BCR1、BCR2、BCR3双向可控硅被触发而全部导通。

4、可控周波电路：也即周波比例率控制回路，由变压器T3的次级N3C桥式整流器ZL4，三端稳压器IC4，集成电路IC6、光耦合器IC5的发光二极管部分，电解电容C2、钽电容C5、C6，电容C1、C3、C4、C7，电阻R9、R10、R11、R12、R16、发光二极管LED组成。如果是单相电动机，使用市电220V，50Hz时，在图2中任选用一条相线作火线并与市电零线提供工作电源，例如选用

搭配零线为220VAV交流电源，变压器是T3，可控硅BCR1，光耦晶闸管IC1仍需配置周波比例率控制方式电路，IC4、IC5、IC6及其外围电路，这时组成简洁可靠电控系统。

5、换向开关：换向开关QN，为动板K1、动板K2是联动按键，当按键被下压，QN开关接点1、2由常闭转为断开，接点3、4由常开转为闭合，动板K1、动板K2是铜板，它是导电体。

例如，制衣马达，操作者把换向开关QN踩下，则接点3、4经动板K2闭合，即短路D、E点，光耦晶闸管IC1/2、IC2/2、IC3/2的发光二极管部分保持100HZ相序发光，双向可控制的触发极上的IC1/2、IC2/2、IC3/2的光敏晶闸管也同步按100HZ相序导通，并触发对应双向可控硅BCR1、BCR2、BCR3、电动机M运行在周波比率K＝1的满负荷最佳状态。光耦晶闸管IC1、IC2、IC3型号分别为MOC3040，双向可控硅为满足电流5A～15A的相应型号。

可控周波工作原理：

由变压器T3的次级N3C输出交流12V电压，经桥式整流器ZL4整流输出约为16伏脉动电压，经电容C1消除高频成份，由电容C2滤波，输入三端稳压器IC4的1脚；3脚输出稳压8V直流电压并作为集成电路IC6的工作电源，2脚接负极，电容C3、C4是高频旁路作用，使三端稳压器IC4工作变稳定，电容C5作为直流8V输出滤波。稳压器IC4型号为LM7808。

由集成块IC6与外围电阻R9、R10、R11、电位器VR、电容C6、C7二极管D1、D2组成大范围可变占空比方波产生器。

本实用新型把这一部分的频率设计为1HZ，即周期为1秒，集成块IC6型号为NE555，电阻R9、R10，电位器VR，电容C6组成无稳态多谐振荡器，二极管D1、D2分别为充电和放电回路的导引管，下面说明占空比变化：t_充为充电时间，t_放为放电时间。

周期T＝t_充+t_放，D为占空比。

t_充＝0.693(R9+R_VR左)C6

t_放＝0.693(R10+R_VR右)C6

T＝0.693(R9+R10+R_VR)C6

Dmin＝t_充/T≈0.01％

Dmax＝t_放/T≈99.99％

可见，电位器VR不管如何调节，周期不变。

集成块IC6的3脚输出是占空比由人工确定的值，即3脚输出高电频在每秒钟的周期可予先根据电动机所带动机器的工况来选择。比例，制衣机马达，可选D＝0.4～0.8。

当集成块IC6的3脚呈高电频时，经电阻R12限流，动板K1接通接点1-2，光耦合器IC5(IC5型号为PIC817)的发光二极管得电发光，IC5的光敏三极管导通，则D点IC5的3脚集电极，4脚发射极输出至E点。

此时，光耦晶闸管受控于集成块IC6的3脚输出状态，即双向可控硅的导通周波比率同步受控。

当集成块IC6的3脚呈低电平时，IC5的发光二极管没电熄灭，IC5光敏三极管截止，D、E断开，光耦合晶闸管截止，可控硅断开，电动机没电，靠转动惯量维持运转。

控制效果：在正常供电情况下，电动机运行在负荷变化中，平时换向开关QN用作脚踏开关，比如，冲床、制鞋马达、制及马达，当开关QN没被踩下，电动机按50周波运行，电动机运行在额定负荷状态。

当现场加工件换工位时，开关QN被踩下，则电动机运行下合理选择“周波比率”的节能状态。电机通断电受控，也就是在每一秒内采样100HZ半波信号，但选择周波比率一旦确定后，在每一秒内依K＝n/N规律，重复通断电，从而实现更合理，高效节能效果。

Claims

1.一种电动机周波控制器，包括主回路和控制回路，其特征是主回路依次为工业电网或市电经可控电路后接电动机，控制回路由工业电网或市电经同步电源电路后分两路，一路接全周波电路、另一路接可控周波电路串接后，全周波电路和可控周波电路经换向开关接至可控硅的触发端。