CN1014384B - 具有动能制动的交流无触点开关 - Google Patents

Abstract

一个具有动能制动功能的三相交流可逆无触点开关，适用于冶金、机械等行业中需要频繁起停、正反转和快速准确停车的生产机械。由于按照转向划分了正、反转后的制动晶闸管组，并且使晶闸管在正反转时首先导通的方向与制动时导通的方向相配合，本发明使交流无触点开关能够进行安全、有效的动能制动，制动电流的大小用控制电路中设置的通断控制器调整。

Description

本发明属于电力和电机工程用开关装置。

在冶金、机械等行业中，已较普遍地使用了交流无触点开关，主电路如图1所示，其中双向晶闸管5也可以不用。它的作用是替代交流接触器对三相异步电动机实行频繁起停和正反转控制，这对于在恶劣条件下承担繁重工作的生产机械及流水线有很大的好处。

这种开关的缺点是在停车时，若采取自由停车，则所需时间太长;若采取猛烈的反接制动，过程虽可加快，但不易准确停车。在需要准确停车的场合，应对电动机采用动能制动。于是出现了图2所示的主电路，它是在图1的基础上加装可控整流装置6构成的，其缺点是采用了两套晶闸管装置，占用面积大、价格贵、运行也不可靠。

本发明的目的就是克服前述电路的缺点，研制出一种具有动能制动功能的新型交流无触点开关装置，既能实现对异步电动机的频繁起停和正反转控制，又能在停车时实现安全有效的动能制动，以保证生产机械的快速准确停车。

本发明将三相可逆交流无触点开关电路与动能制动电路有机结合，其主电路如图3所示，控制电路如图4、图5所示。由双向晶闸管1、3组成正转晶闸管组，控制异步电动机反转，由双向晶闸管2、4组成反转晶闸管组，控制异步电动机反转，这与一般三相可逆交流无触点开关控制正反转的方法相同。

为了使交流无触点开关具有动能制动的功能，在图1电路中加装了单向晶闸管7之后，得到图3，本发明划分双向晶闸管1和单向晶 闸管7组成正转后的动能制动晶闸管组，控制正转后停车过程中的动能制动;划分双向晶闸管4和单向晶闸管7组成反转后的动能制动晶闸管组，控制反转后停车过程中的动能制动。正转后的动能制动过程中，控制电路保证双向晶闸管1仅在一个方向导通，用以从电源向异步电动机定子提供方向不变的直流制动电流，晶闸管7起续流作用。反转后的动能制动过程中，双向晶闸管4仅在一个方向导通，用以从电源向异步电动机定子提供方向不变的直流制动电流，晶闸管7起续流作用。

由于正转晶闸管组与正转后制动晶闸管组共用双向晶闸管1，由于反转晶闸管组与反转后制动晶闸管组共用双向晶闸管4，因此无论正转后的动能制动或反转后的动能制动，都不可能发生相间短路。

由于正转后动能制动晶闸管组与反转后动能制动晶闸管组共用1只单向晶闸管7续流，由于控制电路保证正转起动时双向晶闸管1首先导通的方向就是该晶闸管在制动时导通的方向，反转起动时双向晶闸管4首先导通的方向就是该晶闸管在制动时导通的方向，因此，无论是正转起动接动能制动过程或反转起动接动能制动过程都不可能发生相间短路。

为了调节制动电流的大小，本发明采用了特殊的方法：在控制电路中增设了通断控制器26，以控制动能制动时双向晶闸管的电流通断比，这样，动能制动时双向晶闸管的触发信号不一定是交流电源的每个周期给出一次，而是电源的n个周期给出一次，n为一个整数，其范围从1到10，通断控制器的通断比n可根据电机容量予先予以调整。

为了调节制动时间，本发明在控制电路中设置了制动时间控制器24，可根据电机型号及生产机械的惯性调整不同的制动时间。时间 控制器还能自动压缩点动后的制动时间，点动时电动机不能达到额定转速，所需制动时间相应减少。

在控制电路中还设置了转向判断及延时电路16、17，以实现正转后的正转点动无延时，反转后的反转点动无延时，这也是操作工人非常欢迎的功能。

图1为三相可逆交流无触点开关主电路，图1中，1、2、3、4、5均为双向晶闸管。图2为交流无触点开关，另加一套可控整流装置以实现动能制动的主电路，图2中，1、2、3、4、5均为双向晶闸管，6为可控整流装置。图3为具有动能制动的交流无触点开关的主电路，图3中，1、2、3、4均为双向晶闸管，7为单向晶闸管。图4和图5均为图3的控制电路，图4和图5中，8、9、10、11、12各为相应晶闸管的触发电路，13、14为与门，15为保护电路，无故障时BH＝1，16、17为转向判断及延时电路，18为同步信号选通电路，正转时选通同步信号AC+，反转时选通同步信号BC+，19为电压比较器，20为电压比较器，制动时同步信号通过此比较器，21为开关晶体管，保证制动时同步信号为整脉冲，22为移相电路，23为与门，24为制动时间控制器，25为与非门，其输出P为低电平时，电动机进行动能制动，26为通断控制器，27为制动晶闸管选择电路。图6a为交流电源电压波形，图6b为对应同步信号波形。

图3、图4和图5构成本发明的实施例。

主令开关给出的逻辑信号Z、F如表1所示：

表1

手柄位置	Z	F
			正转	1	0

正转	1	0
			反转	0	1
停	1	1

同步信号AC+与BC+跟电源电压UAC与UBC的关系如图6所示，t表示时间。

下面进行具体说明

1.正转和反转

当手柄置于正转位置，Z＝1，F＝0，与门13输出Z₁＝1，触发电路8和10工作，正转组双向晶闸管1，3触发，电动机正转。

当手柄置于反转位置，Z＝0，F＝1，与门14输出F₁＝1，触发电路9和11工作，反转组双向晶闸管2、4触发，电动机反转。

2.正转运行中，手柄突然打到反转位置

由于正转时F＝0，转向判断及延时电路16输出为0。当手柄突然操作反转时，虽然F由0变1，转向判断及延时电路16输出需经延时约100ms才能由0变1，在这段延时时间内，与门14输出为0，反转组双向晶闸管不能开通，以保证正转组双向晶闸管的反向恢复，否则将发生相间短路。延时结束后，电机才开始反接制动和反向起动。

反转运行中，手柄突然打到正转位置，所发生的过程与上类似。

3.点动工作情况

正转运行后接正转点动时，由于Z始终为1，转向判断及延时电路17输出始终是1，故连续正转点动无延时。

同理，连续点动反转亦无延时。

以正转运行后的制动为例。当手柄从正转位置打到停止位置时，与门23的三个输入端均为1，与非门25的输出信号P＝0，这就是动能制动信号。低电平的制动信号P一路控制信号H，使H＝0，从而封锁与门13及14，由于Z₁＝0，F₁＝0，关闭了正反转的触发信号。低电平的制动信号P一路送至电压比较器20，使选通电路选通的同步信号AC+经比较器20输出。低电平的制动信号P又使开关晶体管21截止，让经过比较器20输出的同步信号进入移相电路22及通断控制器26。后者的输出信号一路送至触发电路12以触发续流晶闸管7，一路送至制动晶闸管选择电路27。由于制动前电机为正转，选择电路27输出Z₂＝1，F₂＝0，于是触发电路8及双向晶闸管1工作，双向晶闸管1并且只在AA₁方向导通。由于正转后动能制动晶闸管1和7工作，异步电动机进行动能制动并迅速停车。

制动电流的大小和制动时间的长短可通过通断控制器26和制动时间控制器24予先与以调整。

本发明为具有动能制动的交流无触点开关，由于按照转向划分了不同的制动晶闸管组，并且使晶闸管在正常运转时首先导通的方向与制动时导通的方向相配合，本发明使交流无触点开关能够进行安全，有效的动能制动，制动电流和制动时间可予先与以调整，特别适合于冶金、机械等行业中，需要频繁起停，正反转和快速准确停车的场合。

Claims (1)

1、一个具有动能制动的三相交流无触点开关装置，其主电路包括4只双向晶闸管和1只单向晶闸管，第一只双向晶闸管[1]接在交流电源的第一相和电机的第一个端子之间，第二只双向晶闸管[2]接在交流电源的第一相和电机的第二个端子之间，第三只双向晶闸管[3]接在交流电源的第二相和电机的第二个端子之间，第四只双向晶闸管[4]接在交流电源的第二相和电机的第一个端子之间，电机的第三个端子和交流电源的第三相直接连通，双向晶闸管[1]和[3]组成正转晶闸管组，双向晶闸管[2]和[4]组成反转晶闸组；其控制电路包括触发电路[8]、[9]、[10]、[11]、[12]，保护电路[15]，同步信号选通电路[18]，制动时间控制器[24]，其特征在于：

(1).单向晶闸管[7]的阴极接在电机的第一个端子上，其阳极接在电机的第三个端子上，双向晶闸管[1]和单向晶闸管[7]组成正转后动能制动晶闸管组，双向晶闸管[4]和单向晶闸管[7]组成反转后动能制动晶闸管组，正转晶闸管组和正转后动能制动晶闸管组共用一只双向晶闸管[1]，反转晶闸管组和反转后动能制动晶闸管组共用一只双向晶闸管[4]，正转后动能制动晶闸管组和反转后动能制动晶闸管组共用一只单向晶闸管[7]；

(2).正转后动能制动过程中双向晶闸管[1]仅在一个方向导通，此方向就是正转起动时该晶闸管首先导通的方向，反转后动能制动过程中双向晶闸管[4]仅在一个方向导通，此方向就是反转起动时该晶闸管首先导通的方向；

(3).在控制电路中增设了通断控制器[26]，以实现在动能制动过程中的双向晶闸管[1]或双向晶闸管[4]在交流电源的n个周期才导通一次，n是一个整数，其范围从1到10。

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