專利名稱：同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置，具體地是涉及一種適用于化工，冶金，礦山等同步電機(jī)異步啟動，同步運(yùn)行的電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)同步電動機(jī)啟動和投入直流勵磁電源的方式主要是在同步電動機(jī)的定子回路投入高低壓開關(guān)柜，利用勵磁柜的滅磁電阻(固定)和一臺高壓軟啟動柜實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)的異步起動，當(dāng)同步電動機(jī)達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的90%后，由勵磁柜投入直流勵磁電源將同步電機(jī)拖入同步運(yùn)行方式，一般需要一臺高/低壓柜，一臺勵磁柜，，一臺軟起動柜構(gòu)成，起動電流大且占地面積大，另外由于利用幾臺柜體來滿足同步電機(jī)運(yùn)行，勵磁相互連鎖繁瑣并且不可靠，一旦勵磁柜出現(xiàn)故障接入定子回路的高/低壓開關(guān)柜不能準(zhǔn)確判別，往往造成勵磁柜的滅磁電阻燒毀及可控硅擊穿等故障現(xiàn)象，影響廠家的正常生產(chǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對上述不足，而提出的一種結(jié)構(gòu)簡單，體積小，啟動可靠， 故障點(diǎn)少的同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是電流檢測電路通過電流變送器CT1接收電動機(jī)M 的電流互感器信號，經(jīng)過比較器隊(duì)輸入單片機(jī)控制電路進(jìn)行判別后輸出至軟啟動可控硅觸發(fā)電路，軟啟動可控硅觸發(fā)電路輸出端接電動機(jī)M的啟動電路；電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路將檢測到的電動機(jī)M轉(zhuǎn)速信號輸入單片機(jī)控制電路，單片機(jī)控制電路將檢測到的驅(qū)動信號輸入勵磁可控硅觸發(fā)電路，勵磁可控硅觸發(fā)電路的輸出端接電動機(jī)M的勵磁電路。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的電流檢測電路是由電流變送器CT1經(jīng)過整流電路U1輸出，再經(jīng)過電位器RW和電阻R15分壓后，經(jīng)過電阻R14和電容C16接入運(yùn)算放大器 U2-I的正向輸入端3腳，負(fù)相輸入端2腳經(jīng)過電阻R16接入0電位，運(yùn)算放大器U2-I的輸出端1腳經(jīng)過二極管D21和電容C17以及電阻R17, R18，R19，R20, R21反向輸入到運(yùn)算放大器U2-I 負(fù)相輸入端2腳形成同相比例放大電路，+5V電源經(jīng)過電阻&2，R23, R24形成比較電路嵌位電壓UR，經(jīng)過集成運(yùn)放U2-I和選擇開關(guān)U3與嵌位電壓UR和比較器U2 -2形成過流判斷回路，分別接單片機(jī)U9的11、12和19、20、22腳。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的軟啟動可控硅觸發(fā)電路共三路，驅(qū)動電路U4 接脈沖變壓器U5初級的一端，脈沖變壓器U5初級的另一端經(jīng)過電阻R17和電容C3并聯(lián)接 +15V電源，脈沖變壓器U5次級經(jīng)過二極管D4-D7電壓嵌位發(fā)接軟啟動電路的可控硅電路。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的單片機(jī)控制電路由單片機(jī)U9和外圍電路組成，單片機(jī)U9采用嵌入式32位單片機(jī)，在單片機(jī)U9的60、62腳上連接有由晶振管Ml和電容C5，C6組成的振蕩電路。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的轉(zhuǎn)速檢測電路是電動機(jī)M的轉(zhuǎn)子繞組正、負(fù)極通過電阻R1, R2,穩(wěn)壓管ZI和二極管D3接光電藕合電路U6的輸入端，光電藕合電路U6的輸出端通過電阻r3、R4接單片機(jī)U9的沈腳。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案中所述的勵磁觸發(fā)電路是驅(qū)動電路U7連接脈沖變壓器U8初級一端，脈沖變壓器U8初級另一端通過電阻&并聯(lián)電容C1再接到+15V電源，脈沖變壓器U8次級通過二極管Dp D2,電阻R6,電容C2接勵磁電路的可控硅的電路。本實(shí)用新型采用大功率固態(tài)軟啟動裝置和利用嵌入式32位單片機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)電動機(jī)智能軟起動和投勵功能，在同步電動機(jī)起動時，在同步電動機(jī)定子回路串入三相反并聯(lián)的可控硅，同步電動機(jī)的勵磁繞組利用2只可控硅平滑調(diào)節(jié)勵磁繞組的起動電阻大小實(shí)現(xiàn)同步電機(jī)平滑軟啟動，起動完畢后本實(shí)用新型的勵磁電路投入直流勵磁電源，本裝置將同步電機(jī)的軟起動，投勵功能合二為一。并且本實(shí)用新型現(xiàn)場利用觸摸屏顯示電路實(shí)時監(jiān)控軟起動裝置和投勵系統(tǒng)的工作狀況，同步電動機(jī)的軟起動方式，起動電流，勵磁電壓，電流， 控制方式可在屏上更改，一旦兩個系統(tǒng)任何一個出現(xiàn)故障通知前一級高/低壓柜實(shí)現(xiàn)跳閘保護(hù)，本實(shí)用新型保護(hù)功能完善，兩個系統(tǒng)共同利用一個單片機(jī)系統(tǒng)管理，避免原來利用相互連鎖線路保護(hù)造成保護(hù)繁瑣故障點(diǎn)多的弊端，且具有設(shè)備體積小，故障點(diǎn)少，集成化高等優(yōu)點(diǎn)。

圖1是本實(shí)用新型的方框圖。圖2是實(shí)用新型的電原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1、2所示，電流檢測電路1通過電流變送器CT接收電動機(jī)M的電流互感器信號，經(jīng)過比較器U2形成過流判斷回路送入單片機(jī)控制電路5進(jìn)行判別后輸出至可控硅觸發(fā)電路2，由可控硅觸發(fā)電路2的驅(qū)動電路U4和隔離脈沖變壓器U5控制電動機(jī)M的啟動電路 3 ；電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路6將檢測到的電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速信號輸入到單片機(jī)控制電路5，單片機(jī)控制電路5根據(jù)檢測到的電動機(jī)M的轉(zhuǎn)速信號，驅(qū)動勵磁可控硅觸發(fā)電路7，由勵磁可控硅觸發(fā)電路7控制電動機(jī)M的勵磁電路8。電流檢測電路1由電流變送器CT1、比較器U2和選擇開關(guān)U3組成，電流檢測電路1 由電流變送器CT1將電動機(jī)M的電流互感器信號的交流0⑴5A電流信號變成0…2. 5mA的弱電流信號，再經(jīng)過整流電路仏整流成直流信號，經(jīng)過電位器RW和電阻R15的分壓后，經(jīng)過電阻R14和電容C16接入運(yùn)算放大器U2-I的正向輸入端3腳，負(fù)相輸入端2腳經(jīng)過電阻R16 接入0電位，運(yùn)算放大器U2-I的輸出端1腳經(jīng)過二極管D21和電容C17以及電阻R17，R18，R19， R20, R21反向輸入到運(yùn)算放大器U2-I的負(fù)相輸入端2腳形成同相比例放大電路，+5V電源經(jīng)過電阻&2，R23, R24形成比較電路嵌位電壓UR，將嵌位電壓UR和運(yùn)算放大器隊(duì)-1的輸出電壓進(jìn)行比較，按電動機(jī)功率大小確定電流互感器的變比，確定電動機(jī)額定電流轉(zhuǎn)換為電壓信號，經(jīng)過集成運(yùn)算放大器U2-I和選擇開關(guān)U3組合，把電流/電壓信號變換成1. 5-5倍的額定電流/電壓信號，每變化0. 5倍額定定子電流為一檔，再與嵌位電壓UR和比較器U2形成過流判斷回路分別接單片機(jī)U9的11、12腳和19、20、22腳進(jìn)行判別。比如嵌位電壓UR= 電機(jī)額定電流倍數(shù)為1. 5-5倍，電機(jī)額定電流/電壓經(jīng)過整流電路U1變成直流信號，再經(jīng)過電位器RW變換成的電壓信號，選擇開關(guān)CD組合的電阻運(yùn)放倍數(shù)。單片機(jī)U9根據(jù)電流大小按設(shè)定的電流倍數(shù)來設(shè)定檢測電動機(jī)M在啟動/運(yùn)行過程中是否超過設(shè)定的電流倍數(shù)來調(diào)節(jié)軟啟動部分可控硅的導(dǎo)通角大小，從而來調(diào)節(jié)輸入到電動機(jī)M定子回路的電壓大小，以滿足電動機(jī)M恒流啟動或判別電動機(jī)M在啟動/運(yùn)行過程中是否過流，缺相等保護(hù)功能的實(shí)現(xiàn)。軟啟動可控硅觸發(fā)電路由驅(qū)動電路U4和脈沖變壓器U5組成，驅(qū)動電路U4采用 MC1413，驅(qū)動電路U4的一端接單片機(jī)U9的28腳，軟啟動可控硅觸發(fā)電路2通過驅(qū)動電路U4 接收單片機(jī)控制電路5發(fā)出的觸發(fā)脈沖信號，驅(qū)動電路U4的另一端與脈沖變壓器U5初級的一端連接，脈沖變壓器隊(duì)初級的另一端經(jīng)過電阻R7和電容C3并聯(lián)接+15V電源。脈沖變壓器U5次級經(jīng)過二極管D4-D7電壓嵌位發(fā)送給軟啟動電路3的可控硅VT1-6，IOKV電機(jī)采用 5只可控硅串聯(lián)再進(jìn)行反并聯(lián)連接，3相電路共需要3組30只可控硅。6KV電機(jī)采用3只可控硅串聯(lián)再和另3只串聯(lián)的可控硅進(jìn)行反并聯(lián)連接，3相電路共需18只可控硅。軟啟動電路3對于低壓電機(jī)采用三組反并聯(lián)可控硅，通過改變可控硅的導(dǎo)通角度來實(shí)現(xiàn)電動機(jī)M的降壓軟啟動，對于高壓電機(jī)采用串聯(lián)可控硅組件，如IOKV電機(jī)采用5只可控硅串聯(lián)再和另5只串聯(lián)進(jìn)行反并聯(lián)連接，6KV電機(jī)采用3只可控硅串聯(lián)再和另3只串聯(lián)的可控硅進(jìn)行反并聯(lián)連接，來實(shí)現(xiàn)高壓電機(jī)的降壓軟啟動，啟動完畢后，交流接觸器KM 吸合，電機(jī)全壓運(yùn)行。漢字顯示電路4由顯示器和外圍電路組成，+15V電源接入顯示器Rci的5腳， 經(jīng)過電容C15和電容C5接到負(fù)電源USS，通過顯示器U10的5，6腳和單片機(jī)U9的1、2腳進(jìn)行串口通訊，顯示器Ultl的3腳和18腳接電阻&，由電阻&的大小來調(diào)節(jié)顯示器Rci的對比度， +15V電源通過電阻Rltl接到顯示器U10的19腳，主要調(diào)節(jié)顯示器U10的背光狀態(tài)，顯示器U10 主要顯示電機(jī)運(yùn)行過程狀況及啟動方式，啟動電流大小的設(shè)定及各種故障顯示。單片機(jī)控制電路5由單片機(jī)仏和外圍電路組成，單片機(jī)隊(duì)采用LPC2132FBD64，采用嵌入式32位單片機(jī)U9實(shí)現(xiàn)電動機(jī)智能軟起功能和投勵功能統(tǒng)一管理，對參數(shù)設(shè)定，各種故障保護(hù)判別，實(shí)時檢測電機(jī)工作狀態(tài)，晶振管M1和電容C5，C6形成振蕩電路分別接到單片機(jī)的60，62腳。轉(zhuǎn)速檢測電路6由光藕合電路U6和穩(wěn)壓管ZI組成，轉(zhuǎn)子電壓信號通過電阻R1, &， 穩(wěn)壓管ZI和二極管D3輸入光藕合電路U6的輸入端，光藕合電路U6由發(fā)光二極管和三極管組成，通過電阻民，禮，+15￥電源在光藕合電路U6的輸出端轉(zhuǎn)換成直流脈沖信號傳送給單片機(jī)隊(duì)的沈腳，當(dāng)同步電動機(jī)M達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的90%，也即轉(zhuǎn)差率達(dá)到10%后，單片機(jī)控制電路5發(fā)出投勵信號，導(dǎo)通勵磁電路8可控硅VT10-VT60，將同步電動機(jī)M牽入同步運(yùn)行。勵磁可控硅觸發(fā)電路7由驅(qū)動電路U7和脈沖變壓器隊(duì)組成，驅(qū)動電路7的一端接單片機(jī)U9的33腳，另一端接脈沖變壓器U8初級的一端，單片機(jī)U9根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子頻率信號達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)差率1 %-10%后，發(fā)觸發(fā)信號到驅(qū)動電路U7，再通過脈沖變壓器U8初級一端，脈沖變壓器U8初級另一端通過電阻&并聯(lián)電容C1再接到+15V電源。脈沖變壓器U8次級通過二極管Dp D2,電阻R6,電容C2發(fā)出觸發(fā)信號G10-G60，和K10-K60來觸發(fā)勵磁電路8的可控硅VT10-60。勵磁電路8由三組(每組2只串聯(lián))可控硅模塊VTltl-VT6tl組成全波整流電路，由兩只反并聯(lián)的可控硅VTTO，VT80和滅磁電阻R組成滅磁電路，其中滅磁電路是為了滿足同步電機(jī)在啟動過程中實(shí)現(xiàn)異步軟啟動，全波整流電路是滿足同步電機(jī)同步運(yùn)行過程中提供直流勵磁電源。
權(quán)利要求1.一種同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置，其特征是電流檢測電路(1)通過電流變送器CT1接收電動機(jī)M的電流互感器信號，經(jīng)過比較器U2輸入單片機(jī)控制電路(5)進(jìn)行判別后輸出至軟啟動可控硅觸發(fā)電路(2)，軟啟動可控硅觸發(fā)電路(2)輸出端接電動機(jī)M的啟動電路(3);電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路(6)將檢測到的電動機(jī)M轉(zhuǎn)速信號輸入單片機(jī)控制電路 (5)，單片機(jī)控制電路(5)將檢測到的驅(qū)動信號輸入勵磁可控硅觸發(fā)電路(7)，勵磁可控硅觸發(fā)電路(7)的輸出端接電動機(jī)M的勵磁電路(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置，其特征是所述的電流檢測電路(1)是由電流變送器CT1經(jīng)過整流電路仏輸出，再經(jīng)過電位器RW和電阻R15分壓后，經(jīng)過電阻R14和電容C16接入運(yùn)算放大器U2-I的正向輸入端3腳，負(fù)相輸入端2腳經(jīng)過電阻R16接入0電位，運(yùn)算放大器U2-I的輸出端1腳經(jīng)過二極管D21和電容C17以及電阻R17， Ri8'Ri9'R2O'R2I反向輸入到運(yùn)算放大器U2-I負(fù)相輸入端2腳形成同相比例放大電路，+5V電源經(jīng)過電阻1 22，1 23，R24形成比較電路嵌位電壓UR經(jīng)過集成運(yùn)放U2-I和選擇開關(guān)U3與嵌位電壓UR和比較器U2 -2形成過流判斷回路，分別接單片機(jī)U9的11、12和19、20、22腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置，其特征是所述的軟啟動可控硅觸發(fā)電路(2)共三路，驅(qū)動電路U4接脈沖變壓器U5初級的一端，脈沖變壓器U5 初級的另一端經(jīng)過電阻R17和電容C3并聯(lián)接+15V電源，脈沖變壓器U5次級經(jīng)過二極管 D4-D7電壓嵌位接軟啟動電路(3)的可控硅VT1-VT6電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置，其特征是所述的單片機(jī)控制電路(5)由單片機(jī)U9和外圍電路組成，單片機(jī)U9采用嵌入式32位單片機(jī)，在單片機(jī)U9的60、62腳上連接有由晶振Ml和電容C5，C6組成的振蕩電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置，其特征是所述的轉(zhuǎn)速檢測電路(6)是電動機(jī)M的轉(zhuǎn)子繞組正、負(fù)極通過電阻1^ ，穩(wěn)壓管ZI和二極管D3接光藕合電路U6的輸入端，光藕合電路U6的輸出端通過電阻R3、R4接單片機(jī)U9的沈腳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置，其特征是所述的勵磁觸發(fā)電路(7 )是驅(qū)動電路U7連接脈沖變壓器U8初級一端，脈沖變壓器U8初級另一端通過電阻&并聯(lián)電容C1再接到+15V電源，脈沖變壓器U8次級通過二極管Dp D2,電阻R6,電容 C2接勵磁電路(8)的可控硅VT10-60的電路。
專利摘要本實(shí)用新型同步電動機(jī)勵磁與軟啟動一體化裝置。它主要是解決已知的同步電動機(jī)在啟動時需投入三個柜體，占地面積大，一旦勵磁柜出現(xiàn)故障，易出現(xiàn)誤動作造成滅磁電阻燒毀和可控硅擊穿的問題。本實(shí)用新型是電流檢測電路通過電流變送器CT1接收電動機(jī)M的電流互感器信號，經(jīng)過比較器U2輸入單片機(jī)控制電路進(jìn)行判別后輸出至軟啟動可控硅觸發(fā)電路，軟啟動可控硅觸發(fā)電路輸出端接電動機(jī)M的啟動電路；電動機(jī)轉(zhuǎn)速檢測電路將檢測到的電動機(jī)M轉(zhuǎn)速信號輸入單片機(jī)控制電路，單片機(jī)控制電路將檢測到的驅(qū)動信號輸入勵磁可控硅觸發(fā)電路，勵磁可控硅觸發(fā)電路的輸出端接電動機(jī)M的勵磁電路。
文檔編號H02P6/20GK202059361SQ20112011198
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月16日
發(fā)明者朱運(yùn)強(qiáng), 朱運(yùn)方 申請人:襄樊騰輝電氣制造有限公司