CN1419726A - 具有相移电容的单相异步发动机的停止装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种当发动机负载超过一个预定的值时停止发动机的装置。它包括装置(D1，DZ，R1，R2)，用于把相移电容的接线端上对应一个具体的转矩变化的电压变化转换为一个所选的电压变化，而不管发动机的最大转矩是多少，还包括装置(T1)，用于比较转换的电压(UB)和一个参考电压，以及一个当转换的电压少于参考电压时使发动机停止的装置。
Description
本发明的目标是一种具有相移电容的单相异步发动机的停止装置，该停止装置使用所述电容接线端的电压变化作为随负载变化的发动机速度的一个函数，以在发动机负载超过一个具体的值时停止发动机。
在专利FR 2649260里描述了一种这样的装置。该装置包括一个电路，该电路发出一个与发动机的相移电容的接线端上的电压同相的直流电压，还包括一个发出至少一个不变的参考电压的电路，以及一个比较器电路，该比较器电路比较这两个电压，并在同相直流电压等于或小于参考电压时，发出一个停止信号。
这样的电路尤其在如下情况下有用，即，在一个设备里，当发动机驱动的负载有遭遇一个障碍并会附带的损害或破坏该设备的危险时，上述的电路作为一个安全装置来停止该设备的发动机。
在专利EP 0551053中描述了一种相似的装置。该装置还包括补偿装置，该补偿装置用于考虑相移电容的接线段上的电压随着发动机温度变化的波动。在上述装置里，参考电压最好包括一个隶属于电源供应电压的电压，这样避免了该电压的波动。
在根据现有技术的两种装置里，所测的电压在被输入给比较器电路的一个输入端之前被输入给一个变压器，该变压器之后是一个整流电路，变压系数为30。
这样，实际上，可以证明所述的装置不能以令人满意的敏感度和精度检测转矩的变化。这是由于在一个具有相移电容的异步发动机里，电容接线端上的电压实质上是不变的，而不管发动机的特性是什么。当发动机没有任何负载时，该电压实质上是560V，当发动机被锁定时，即负载到达它的最大转矩时，该电压为460V。从而，电容接线端上的电压的总的变化是100V，并且该变化是线性的。这样，如果希望检测到一个具有最大转矩为4N的发动机的1N的转矩变化，电容接线端上的电压变化将是100V/4，即是25V，而对一个具有最大转矩为40N的发动机，在电容接线端上的电压变化将是100V/40，即2.5V。
考虑变压器的变压系数为30，从而，对具有4N最大转矩的发动机而言，在电容接线端上，每1N的转矩变化所对应的电压变化实质为25V/30＝0.8V，而对具有40N最大转矩的发动机而言，每1N的转矩变化所对应的电压变化实质为2.5V/30＝0.08V。可以证明，后一个值完全不足以以满意的敏感度和精度检测出能导致发动机必须停止的转矩增加。
本发明的目的是补救这个缺点。
根据本发明的停止装置的特征在于，它包括把对应1N的转矩变化的相移电容的接线端上的电压变化转换为一个所选的电压变化的装置，而不考虑发动机的最大转矩，还包括用于比较转换的电压和一个参考电压的装置，以及当转换的电压小于参考电压时使发动机停止的装置。
根据本发明的一种执行模式，用于转换电压的装置包括一个电压整流器，一个电压减压器，以及一个电压分配器，其中在电压减压器之后取得的电压被输入给电压分配器。
电压减压器最好包括一个稳压二极管，该稳压二极管构成取得压降的理想装置。但是，该压降还可以通过一个特别的电路取得。
被分配的电压可以被一个模拟电路处理，或通过取样被一个微处理器处理。
对应1N的转矩变化，所选择的电压变化要匹配所用的处理电路并保证好的敏感度。装置里要匹配发动机的唯一的元件是稳压二极管和电压分配器的电阻值，或只要一个电阻值即可。
所附的图例示了本发明的两种执行模式。
图1是一种具有模拟配置的执行模式的电路图。
图2表示出了根据图1的电路中A，B和E点的电压的形状。
图3表示出了一种配有微处理器从而使用模/数转换技术的执行模式。
图4例示了采用图3所表示的执行模式的取样技术的测量模式。
图5部分代表了一个与上述执行模式不同的模式。
在图1中，单相发动机M习惯性地被它的两个线圈B1和B2以及它的相移电容C表示。该发动机的输入是一个通过开关I1、I2中的一个或另一个的单向电流源P。如果开关I1被关闭，以公知的方式，线圈B1构成主线圈，B2构成辅线圈，发动机向一个方向旋转，如果开关I2被关闭，线圈B2为主线圈，B1为辅线圈，发动机向另一个方向旋转。
在相移电容C的接线端之间有一个二极管D1，一个稳压二极管DZ，一个电阻R1，一个电阻R2，以及一个与电阻R2并联的化学电容C1。
二极管D1构成一个电压整流器Rd，稳压二极管构成一个电压减压器Ch，电阻R1和R2构成一个电压分配器Div。R2和C1一起构成一个时间常数为τ1的第一积分电路Int。这些元件被图1中的一根细虚线所包围。
电压分配器的中点B一方面与晶体管T1的基极相连，另一方面与二级管D2的阳极相连，D2的阴极与T1的射极相连，该射极还通过一个与化学电容C2并联的电阻R3接地，电阻R3和化学电容C2构成了时间常数为τ2的第二积分电路。这些元件，还有积分器R2-C1，一起构成了一个处理单元UT。下面将会看到，晶体管T1构成了一个浮动比较器。晶体管T1的集极与被电阻R5偏置的一个MOS晶体管T2的栅极相连。T2的源极接地，而它的漏极通过电阻R4与T1的基极相连。当检测的阻力转矩超过一个具体的阈值时，正是在该漏极F得到控制发动机停止的信号。
二极管D1消除通过C的接线端上的电压的负的半波，这样，在处理单元里最终能够以一个准直流电流工作。
该电路的核心元件是电压减压器和分配器。为了说明它们的作用，我们将研究两种功率大不相同的发动机。
考虑具有最大转矩8N的第一发动机。当它的阻力转矩从0变到8N时，电容C的接线端上的电压从560V变到460V。电压下降了100V。从而，1N的转矩变化对应12V的电压变化。现在，在处理单元中，希望B处的最大电压是25V，电压变化是每1N变化1V。从而电压分配器R1/R2的比例必须等于11。从而，在A处最大电压必须等于25V*11＝275V。通过一个齐纳电压为285V的稳压二极管DZ，A处的最大电压从而减少到275V。
在第二种情况下，发动机具有50N的最大转矩。当转矩从0变到50N时，电容C的接线端上的电压下降和前述的一样。在该情况下，转矩每变化1N，C的接线端上的电压变化为2V。从而，分配器的电阻比R1/R2必须等于1，A的最大电压必须等于25*2＝50V。从而，二极管DZ必须有510V的齐纳电压。
这样，不管发动机的最大转矩是多少，通过使用具有合适齐纳电压的稳压二极管，并通过匹配电压分配器的分配比例，是有可能在B取得每1N对应1V电压变化的。
为了能被处理单元UT的模拟配置使用，在分配器的中点的电压被第一积分器R2-C1积分。中点B的电压即是转矩的映像电压。它具有图2中B代表的形状。该电压一方面输入给晶体管T1的基极，另一方面用于在E处生成一个参考电压，E也就是T1的射极。为了这个目的，该电压通过二极管D1输入给积分器C2-R3，该积分器C2-R3的时间常数，即放电常数τ2比τ1大x倍，其中x比1大的多。二极管D2把积分器C2-R3和积分器C1-R2分开，以阻止电容C2通过R2放电。这样，我们有UB＝UE+UD，其中UD是二极管阻态时的压降，从而UE＝UB-UD。实际上，只要在B处有电压，参考电压就保持不变。
只要输入给T1基极的转矩映像电压没有落在参考电压，即判决值或阈值之下，T1关闭，并且T1的集极G1点的电压为0V。如果转矩映像电压落在判决阈值之下，T1打开，并且通过R5的电流在G点生成一个大于0V的电压。T2打开，并在F点出现一个停止信号。
可以以任何已知的方式处理F输出的信号。在分配器R1/R2的中点取得的电压可以通过一个微处理器μP进行数字化处理，如图3所示。该微处理器必须配有一个模/数转换器。最好进行采样，如图4所例示的那样。例如，每20ms检测一次电压UB的峰值。只要在半波中的峰值在减少(这代表阻力转矩在增加)，或者不变，就测量半波nt4和n之间峰值的差异。如果这个值，即直线x的斜率超过一个给定的阈值，发动机就被停止。
如果一个半波的一个峰值比前一个峰值大，积分就从“0”重新开始，因为这暗示阻力转矩在减少。当然，可以在n+3和n或n+5和n等等之间进行测量。
通常，一个滚轴的百叶窗的开关可以由可堆放的打孔板条组成。在一个为升起一个像这样的完全关闭的百叶窗的操作里，初始时与发动机相反的负载不断增大：板条被拆卸，同时悬浮的负载和转动的直径随着转动而增大。然后当拆卸进行到底部的板条时，即通常被高度稳定的所谓的负载轨道：然后在转矩中出现一个峰值，该峰值不能被检测装置认为是一个障碍或一个邻接。通过暂时增加一个或多个阻性单元与电压分配器的R1或R2中的一个电阻并联，以避免这个缺陷是有可能的，通过这种方式，修改了在判决启动阶段装置的敏感度和浮动预设置。
图5例示了一种达到该种不同执行模式的方法。在这里，只显示了图1和图3中电路里的电压分配器的电阻R1和R2。这个修改包括增加一个晶体管T3，这里晶体管T3与R2并联，还增加一个连接在晶体管T3的集极和电压分配器R1/R2的中点之间的电阻R6。晶体管T3被一个输入到它的基极的电压控制为一个开关。T3在装置充电的时候被一个计时器控制。
在充电中，晶体管T3打开，从而电阻R6和R2并联。第一参考电压被电容C2所记录。在一个固定的持续时间结束时，T3被计时器关闭，从而使R6断开。这导致了输入和浮动比较器这两个电压同时增加，而后者没有反应。相反的，参考电压取一个新的值，该值近似于操作中发动机正常转矩对应的电压。
可以通过放置一个第二晶体管以及另一个电阻与前面的元件并联来进一步改进提高。
在图3所示的情况下，晶体管T3可以直接被微处理器操作。
如果发动机在不变的负载下启动，那么该修改完全没有必要，反之，该修改使在一个或多个连续的层中达到工作区成为可能，其中，工作区的敏感度被调整为发动机的名义转矩。
在发动机的其它的判决操作阶段，可以放置一个或多个阻性元件与电压分配器的电阻R1或R2中的一个并联。
Claims (10)
1.一种具有相移电容(C)的单向异步发动机的停止装置，该停止装置使用所述电容接线端的电压变化作为随负载变化的发动机速度的一个函数，以在发动机负载超过一个具体的值时停止发动机，其特征在于
该停止装置包括装置(D1，DZ，R1，R2)，用于把相移电容的接线端上对应一个具体的转矩变化的电压变化转换为一个所选的电压变化，而不考虑发动机的最大转矩，还包括装置(T1)，用于比较转换的电压(UB)和一个参考电压(UB-UD)，以及一个当转换的电压小于参考电压时使发动机停止的装置。
2.根据权利要求1所述的停止装置，其特征在于
用于转换电压的装置包括一个电压整流器(D1)，一个电压减压器(DZ)，以及一个电压分配器(R1，R2)，其中在电压减压器之后取得的电压输入给该电压分配器。
3.根据权利要求2所述的停止装置，其特征在于
电压减压器是一个稳压二极管。
4.根据权利要求3所述的停止装置，其特征在于
该停止装置包括一个第一积分器(R1，C1)，被电压分配器分出的电压(UB)被输入给该第一积分器，并且该第一积分器发送一个转矩的映像电压，还包括一个第二积分器(R3，C2)，该第二积分器在此映像电压的基础上提供一个参考电压(UB-UD)，一个浮动比较器(T1)，转矩的映像电压和参考电压输入给该浮动比较器(T1)，以及一个输出级(T2)，当转矩的映像电压小于参考电压时，该输出级发送一个停止信号。
5.根据权利要求4所述的停止装置，其特征在于
该浮动比较器包括一个晶体管(T1)。
6.根据权利要求1至3任意一项所述的停止装置，其特征在于
它包括一个微处理器，对被转换和被分配的电压进行数字处理。
7.根据权利要求6所述的停止装置，其特征在于
当峰值减少或不变时，微处理器测量在半波n+m和n之间的被分配的电压(UB)的峰值之间的不同，其中m是一个特定的、不变的整数，当所测量的不同超过一个给定的阈值时，微处理器停止发动机，并且当一个峰值比前一个峰值大时，微处理器重新从0开始积分。
8.根据权利要求1至7任意一项所述的停止装置，其特征在于
它包括在至少一个判决操作阶段中修改被转换的电压的装置。
9.根据权利要求8所述的停止装置，其中用于转换电压的装置包括一个电压分配器(R1，R2)，其特征在于
用于修改被转换的电压的装置包括一个至少安置一个电阻(R6)与电压分配器的电阻(R1，R2)中的某一个并联的装置。
10.根据权利要求9所述的停止装置，其特征在于
用于并联安置的装置包括一个被微处理器或计时器控制的晶体管(T3)。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090506 Termination date: 20200323 |