CN114285351A - 一种服装吊挂电机启动堵转识别电路 - Google Patents

一种服装吊挂电机启动堵转识别电路 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种服装吊挂电机启动堵转识别电路，包括电压隔离降压变换器（1）和电流变换器（2），电流变换器（2）和电压隔离降压变换器（1）的输出端均设有过零比较器（3），两过零比较器（3）的输出端上共同设有鉴相器（4），鉴相器（4）的输出端上依次设有隔直通交电路（5）、施密特触发器（6）、与门（7）和D触发器（8），与门（7）的输入端上设有单稳态定时电路（9）；本发明通过检测启动阶段电机电压与电流之间的相位关系来对吊挂电机是否存在堵转故障进行快速精准识别，使用可靠性佳。

Description

一种服装吊挂电机启动堵转识别电路
技术领域
本发明涉及服装机电设备领域，特别涉及一种服装吊挂电机启动堵转识别电路。
背景技术
服装吊挂系统主要用于服装生产及物料的分配。在服装成衣制作过程，吊挂系统根据事先输入的加工工序、工段，自动送到下一道工序操作员工位，避免了传输过程中的折皱、污损、错号，保证了服装的加工质量，实现管理工作的程序化和数字化，让生产工艺的组合更加灵活，工序编排更加方便自由。
目前，服装吊挂系统采用的传动方式主要是皮带或者链条传动方式，电机通过机械装置，驱动皮带或者链条运行，实现吊挂系统的正常工作。由于服装吊挂系统主要输送的是纺织材料，其材质和尺寸大小各式各样。由于人为失误、未按规定定期保养或者吊挂系统的外部保护结构考虑不周等因素，在长时间的运行过程中，吊挂传动系统内可能会堆积较多的小尺寸的纺织材料或者其他棉絮等，导致转动皮带或者链条等机构堵住。电机在传动机构堵住的情况下启动运行，会导致电机电流和电机内部温度急剧上升。吊挂电机堵转轻者会降低电机寿命或损坏电机，重则会引发火灾，造成重大的人员财产损失。
现有的交流电机堵转检测技术普遍采用检测电机转速、电机反电动势、电机内部温度以及电机电流等方案。上述方案要么需要在电机的内部或者转轴上增加检测元件，要么需要精确的数学模型和复杂的算法抑制噪声干扰、要么需要出厂前测试数据进行匹配，其结果就是导致检测成本高、检测系统复杂、可靠性和抑制干扰的能力较低。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种服装吊挂电机启动堵转识别电路。本发明通过检测启动阶段电机电压与电流之间的相位关系来对吊挂电机是否存在堵转故障进行快速精准识别，使用可靠性佳。
本发明的技术方案：一种服装吊挂电机启动堵转识别电路，包括电压隔离降压变换器和电流变换器，电流变换器和电压隔离降压变换器的输出端均设有过零比较器，两过零比较器的输出端上共同设有鉴相器，鉴相器的输出端上依次设有隔直通交电路、施密特触发器、与门和D触发器，与门的输入端上设有单稳态定时电路，单稳态定时电路上设有与D触发器相连的电机启动低电平窄脉冲信号发生电路；所述单稳态定时电路包括与与门输入端和外部电源相连的定时芯片，定时芯片上分别设有第一电容、第二电容和第一电阻；所述电机启动低电平窄脉冲信号发生电路包括与外部电源相连的主线路，主线路上依次设有相串联的第二电阻、第三电容和开关，开关的开闭与吊挂电机的启停相对应，主线路上还设有与第三电容相并联的第三电阻，所述第二电阻与第三电容之间的主线路上设有与定时芯片输入端相连的第一支路和与D触发器复位端相连的第二支路。
上述的一种服装吊挂电机启动堵转识别电路中，所述吊挂电机的T形等效电路包括与三相电源线相连的总电路，总电路上依次设有定子铜损耗电阻、定子漏磁通电抗、铁损耗电阻和主磁通电抗，总电路上还具有与铁损耗电阻和主磁通电抗相并联的转子电路，转子电路上依次设有转子铜损耗电阻、转子漏磁通电抗和转子负载电阻。
前述的一种服装吊挂电机启动堵转识别电路中，所述转子负载电阻阻值为
Figure 997258DEST_PATH_IMAGE001
， S为转差率，
Figure 861309DEST_PATH_IMAGE002
为转子铜损耗电阻阻值。
前述的一种服装吊挂电机启动堵转识别电路中，所述D触发器上设有报警电路。
前述的一种服装吊挂电机启动堵转识别电路中，所述隔直通交电路包括与鉴相器输出端和施密特触发器输入端相连的连接线路，连接线路上设有第四电容，第四电容与施密特触发器之间的连接线路上设有接地的连接支路，连接支路上设有第四电阻。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明包括电压隔离降压变换器和电流变换器，电流变换器和电压隔离降压变换器的输出端均设有过零比较器，两过零比较器的输出端上共同设有鉴相器，鉴相器的输出端上依次设有隔直通交电路、施密特触发器、与门和D触发器，与门的输入端上设有单稳态定时电路，单稳态定时电路上设有与D触发器相连的电机启动低电平窄脉冲信号发生电路；电压隔离降压变换器将电机的输出电压进行降压后变为安全电压信号，电流变换器则将电机的输出电流转换为电压信号，过零比较器将对应的电压信号进行波形变换，将正弦波变换为方波信号，鉴相器获取两方波信号的相位差，并转换为模拟电压信号，隔直通交电路对模拟电压信号中的直流量进行滤除，得到变化量，施密特触发器将变化量与设定的比较值进行比较，输出比较信号，比较信号最后经与门进入D触发器，若吊挂电机发生堵转而导致电压与电流之间的相位不发生变化时，比较信号为高电平，D触发器输出翻转，实现识别，反之若电压与电流的相位发生持续变化，比较信号为低电平，D触发器输出不翻转，利用电压及电流的相位关系来及时准确地识别堵转情况，使用可靠性佳。
2、本发明单稳态定时电路包括与与门输入端和外部电源相连的定时芯片，定时芯片上分别设有第一电容、第二电容和第一电阻；可以通过设置第一电阻及第一电容的参数来对定时芯片的高电平输出时间进行调整，使其在电机启动阶段时间内输出高电平，并通过与门在定时芯片为高电平输出时间时传输比较信号，实现施密特触发器的定时开闭，防止其持续接收信号，提升使用寿命。
3、本发明电机启动低电平窄脉冲信号发生电路包括与外部电源相连的主线路，主线路上依次设有相串联的第二电阻、第三电容和开关，开关的开闭与吊挂电机的启停相对应，主线路上还设有与第三电容相并联的第三电阻，所述第二电阻与第三电容之间的主线路上设有与定时芯片输入端相连的第一支路和与D触发器复位端相连的第二支路；当吊挂电机为启动运行状态时，开关闭合，由于第三电容电压不能突变，第一支路与定时芯片连接处的输入端电位为低电平，外部电源通过第二电阻对第三电容进行充电后第一支路与定时芯片连接处的输入端电位逐渐变为高电平，而在此过程中第二支路上进行瞬时的电压信号传输，使D触发器实现复位，使得在定时芯片输出高电平信号使与门进行比较信号的传输之前D触发器均能完成复位，进一步提升使用的便捷性和可靠性。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明吊挂电机的T形等效电路示意图。
附图中的标记为：1-电压隔离降压变换器；2-电流变换器；3-过零比较器；4-鉴相器；5-隔直通交电路；6-施密特触发器；7-与门；8-D触发器；9-单稳态定时电路；10-低电平窄脉冲信号发生电路；11-定时芯片；12-第一电容；13-第二电容；14-第一电阻；15-主线路；16-第一支路；17-第二支路；18-第二电阻；19-第三电容；20-开关；21-第三电阻；22-控制开关；23-总电路；23-定子漏磁通电抗；24-铁损耗电阻；25-主磁通电抗；26-转子电路；27-转子铜损耗电阻；28-转子漏磁通电抗；29-转子负载电阻；30-报警电路；31-连接线路；32-第四电容；33-第四电阻；34-定子铜损耗电阻；35-第四电容。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例：一种服装吊挂电机启动堵转识别电路，如附图1所示，包括电压隔离降压 变换器1和电流变换器2，电压隔离降压变换器1与吊挂电机任意两相线相连，电流变换器2 与吊挂电机任意相电流相连，电压隔离降压变换器1用于实现强弱电隔离以及电平匹配，电 流变换器2通过取样电阻将电流信号转化为电压信号，实现强弱电隔离及电流比功能，电流 变换器2和电压隔离降压变换器1的输出端均设有过零比较器3，过零比较器3实现对电压信 号的波形变换，将正弦波变换为方波信号，两过零比较器3的输出端上共同设有鉴相器4，鉴 相器用于获取两电压信号的相位差，并将其转化为模拟电压信号，鉴相器4的输出端上依次 设有隔直通交电路5、施密特触发器6、与门7和D触发器8，与门7的输入端上设有单稳态定时 电路9，单稳态定时电路9上设有与D触发器8相连的电机启动低电平窄脉冲信号发生电路 10，隔直通交电路5用于滤除模拟电压信号中的直流量，得到变化量，施密特触发器6将变化 量的幅值与内部比较值进行比较，并输出比较信号，同时起到抑制扰动的作用，与门7在单 稳态定时电路信号为高电平时传输比较信号，D触发器8实现对吊挂电机启动阶段时间内发 生堵转故障的锁存功能，当所接收的比较值信号为高电平时输出翻转，反之则输出不翻转； 所述单稳态定时电路9包括与与门7输入端和外部电源相连的定时芯片11，定时芯片11为 NE555，可以通过市售获得在此不再赘述，定时芯片11上分别设有第一电容12、第二电容13 和第一电阻14，定时芯片11输出信号的高电平时间由第一电容12和第一电阻14决定，且与 吊挂电机启动阶段时间相对应；所述电机启动低电平窄脉冲信号发生电路10包括与外部电 源相连的主线路15，主线路15上依次设有相串联的第二电阻18、第三电容19和开关20，开关 20的开闭与吊挂电机的启停相对应，主线路15上还设有与第三电容19相并联的第三电阻 21，所述第二电阻18与第三电容19之间的主线路15上设有与定时芯片11输入端相连的第一 支路16和与D触发器8复位端相连的第二支路17，当吊挂电机停机即开关20闭合时，定时芯 片11对应的输入端电位为高电平，而当吊挂电机为启动运行状态时，开关20闭合，由于第三 电容19电压不能突变，第一支路16与定时芯片11连接处的输入端电位为低电平，外部电源 通过第二电阻18对第三电容19进行充电后第一支路16与定时芯片11连接处的输入端电位 逐渐变为高电平，定时芯片11输入窄脉冲信号的时间宽度由第二电阻和第三电容决定，其 时间必须小于定时芯片11输出信号的高电平时间；如附图2所示，所述吊挂电机的T形等效 电路包括与三相电源线相连的总电路22，总电路22上依次设有定子铜损耗电阻34、定子漏 磁通电抗23、铁损耗电阻24和主磁通电抗25，总电路22上还具有与铁损耗电阻24和主磁通 电抗25相并联的转子电路26，转子电路26上依次设有转子铜损耗电阻27、转子漏磁通电抗 28和转子负载电阻29，吊挂电机从静止开始加速，直至达到稳定转速
Figure 393791DEST_PATH_IMAGE003
。对应的，其转差率
Figure 685095DEST_PATH_IMAGE004
从静止时为1，逐渐减小，直到达到稳定时的转差率
Figure 420970DEST_PATH_IMAGE005
。
Figure 88711DEST_PATH_IMAGE005
与
Figure 492011DEST_PATH_IMAGE003
的关系为
Figure 704949DEST_PATH_IMAGE006
。其 中：
Figure 928119DEST_PATH_IMAGE007
为吊挂电机的同步转速。正常启动时，转差率
Figure 133973DEST_PATH_IMAGE004
从开始为1逐渐减小到稳定的
Figure 126200DEST_PATH_IMAGE005
，其 转子轴上的机械负载折算到电路中的电阻连续变化，导致T形等效电路的阻抗连续变化，最 终导致
Figure 274153DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 250199DEST_PATH_IMAGE009
的相位连续变化。但是，如果服装吊挂电机在启动时刻发生堵转故障，那么 吊挂电机一直保持静止，对应转差率
Figure 994164DEST_PATH_IMAGE004
始终为1，也就是
Figure 106477DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 655358DEST_PATH_IMAGE009
的相位在启动阶段始终保 持不变。通过上述分析可知，服装吊挂电机正常启动和堵转启动的一个显著特征就是吊挂 电机T形等效电路图中电压向量
Figure 853121DEST_PATH_IMAGE008
与电流向量
Figure 666356DEST_PATH_IMAGE009
之间的相位是否发生变化。如果启动阶段
Figure 633175DEST_PATH_IMAGE008
与
Figure 873664DEST_PATH_IMAGE009
的相位几乎不变，则吊挂电机处于启动堵转，基于此特征，可以快速、准确地检测服 装吊挂系统启动是否发生堵转；所述转子负载电阻29阻值为
Figure 542411DEST_PATH_IMAGE010
，S为转差率，
Figure 893758DEST_PATH_IMAGE011
为转子 铜损耗电阻27阻值；所述D触发器8上设有报警电路30，可以进一步地发出警报来提醒操作 者，提升使用的可靠性；所述隔直通交电路5包括与鉴相器4输出端和施密特触发器6输入端 相连的连接线路31，连接线路31上设有第四电容35，第四电容35与施密特触发器6之间的连 接线路31上设有接地的连接支路32，连接支路32上设有第四电阻33。
工作原理：电压隔离降压变换器将电机的输出电压进行降压后变为安全电压信号，电流变换器则将电机的输出电流转换为电压信号，过零比较器将对应的电压信号进行波形变换，将正弦波变换为方波信号，鉴相器获取两方波信号的相位差，并转换为模拟电压信号，隔直通交电路对模拟电压信号中的直流量进行滤除，得到变化量，施密特触发器将变化量与设定的比较值进行比较，输出比较信号，比较信号最后经与门进入D触发器，若吊挂电机发生堵转而导致电压与电流之间的相位不发生变化时，比较信号为高电平，D触发器输出翻转，实现识别，反之若电压与电流的相位发生持续变化，比较信号为低电平，D触发器输出不翻转，利用电压及电流的相位关系来及时准确地识别堵转情况，使用可靠性佳。

Claims (5)

1.一种服装吊挂电机启动堵转识别电路，其特征在于：包括电压隔离降压变换器（1）和电流变换器（2），电流变换器（2）和电压隔离降压变换器（1）的输出端均设有过零比较器（3），两过零比较器（3）的输出端上共同设有鉴相器（4），鉴相器（4）的输出端上依次设有隔直通交电路（5）、施密特触发器（6）、与门（7）和D触发器（8），与门（7）的输入端上设有单稳态定时电路（9），单稳态定时电路（9）上设有与D触发器（8）相连的电机启动低电平窄脉冲信号发生电路（10）；所述单稳态定时电路（9）包括与与门（7）输入端和外部电源相连的定时芯片（11），定时芯片（11）上分别设有第一电容（12）、第二电容（13）和第一电阻（14）；所述电机启动低电平窄脉冲信号发生电路（10）包括与外部电源相连的主线路（15），主线路（15）上依次设有相串联的第二电阻（18）、第三电容（19）和开关（20），开关（20）的开闭与吊挂电机的启停相对应，主线路（15）上还设有与第三电容（19）相并联的第三电阻（21），所述第二电阻（18）与第三电容（19）之间的主线路（15）上设有与定时芯片（11）输入端相连的第一支路（16）和与D触发器（8）复位端相连的第二支路（17）。
2.根据权利要求1所述的服装吊挂电机启动堵转识别电路，其特征在于：所述吊挂电机的T形等效电路包括与三相电源线相连的总电路（22），总电路（22）上依次设有定子铜损耗电阻（34）、定子漏磁通电抗（23）、铁损耗电阻（24）和主磁通电抗（25），总电路（22）上还具有与铁损耗电阻（24）和主磁通电抗（25）相并联的转子电路（26），转子电路（26）上依次设有转子铜损耗电阻（27）、转子漏磁通电抗（28）和转子负载电阻（29）。
3.根据权利要求2所述的服装吊挂电机启动堵转识别电路，其特征在于：所述转子负载 电阻（29）阻值为
Figure 195141DEST_PATH_IMAGE001
，S为转差率，
Figure 581123DEST_PATH_IMAGE002
为转子铜损耗电阻（27）阻值。
4.根据权利要求1所述的服装吊挂电机启动堵转识别电路，其特征在于：所述D触发器（8）上设有报警电路（30）。
5.根据权利要求1所述的服装吊挂电机启动堵转识别电路，其特征在于：所述隔直通交电路（5）包括与鉴相器（4）输出端和施密特触发器（6）输入端相连的连接线路（31），连接线路（31）上设有第四电容（35），第四电容（35）与施密特触发器（6）之间的连接线路（31）上设有接地的连接支路（32），连接支路（32）上设有第四电阻（33）。
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