CN201039074Y

CN201039074Y - 一种离合式电动机节能控制装置

Info

Publication number: CN201039074Y
Application number: CNU2007201011456U
Authority: CN
Inventors: 张宗报
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-05-03
Filing date: 2007-05-03
Publication date: 2008-03-19
Anticipated expiration: 2017-05-03

Abstract

本实用新型属于控制电路技术领域，具体的讲涉及一种离合式电动机节能控制装置。构成该装置的技术方案包括有：需要控制的离合式电动机，离合式电动机由三相电源经过高压开关模块进行控制，三相电源向电源电路提供电源，该电源电路向用于控制高压开关模块的高压开关控制电路提供电压；高压开关模块和所述的三相电源之间连结有电源监控电路；离合式电动机与高压开关控制电路间由电动机状态监控电路连接。该离合式电动机节能控制装置具有安全可靠、安装简单和显著的节电效果，经试用平均节电率达到26％以上。

Description

一种离合式电动机节能控制装置

技术领域

本实用新型属于控制电路技术领域，尤其涉及一种离合式电动机节能控制装置。

背景技术

离合式电动机是一种专为启动频繁、输出力距可调的机械设备设计的专用动力装置。离合式电动机的动力输出采用离合方式，通过改变被动摩擦片与主动飞轮之间的接触力距来实现动力的变速输出。经过使用和观察发现，使用于缝纫机上的离合式电动机的有效工作效率在10-30％之间，这说明离合式电动机消耗的电能中，至少有70％是被浪费了。目前市场上已经出现了用伺服电动机替代离合式电动机的缝纫设备，此举在一定程度上解决了这一问题。但是伺服电机的结构复杂、价格远高于离合式电动机，在使用过程中故障频率较高，故大部分使用者难以接受。

实用新型内容

本实用新型的目的就是提供一种节电效果显著的离合式电动机节能控制装置。

实现本实用新型上述目的的技术方案为：

一种离合式电动机节能控制装置，包括有需要控制的离合式电动机，所述的离合式电动机由三相电源经过高压开关模块进行控制，所述的三相电源向电源电路提供电源，该电源电路向用于控制所述的高压开关模块的高压开关控制电路提供电压；所述的高压开关模块和所述的三相电源之间连结有电源监控电路；所述的离合式电动机与高压开关控制电路间由电动机状态监控电路连接。

上述离合式电动机节能控制装置的功能是这样实现的：由电动机状态监控电路控制高压开关电路，在电动机处于空载运转时，适时的断开、闭合电源，使电动机保持一定的转速，以此达到降低电能消耗的目的；同时，电动机状态监控电路能可靠的检测到电动机的加载和卸载动作，并使电动机可靠的在节电和作功状态之间转换。因此本实用新型所提供的离合式电动机节能控制装置与现有技术相比具有以下优点：

其一、节电效果显著，经试用平均节电率达到26％以上；

其二、安装简单，只须将其串联于电源开关与离合电动机之间即可正常使用；

其三、安全可靠，离合式电动机节能控制装置在24小时连续工作的时间内与2倍功率的负载相匹配，其主要功率控制元件的温升仅为45℃，经过长时间的试用证明不会影响操作人员的正常使用；

其四、该离合式电动机节能控制装置与目前市售的电动机节能装置相比较，其原理有着本质的不同：前者是通过降低电动机处于无功运转状态时的有源运转时间来达到节电目的，后者是通过提高电源的功率因数，以降低负载的工作电流来达到节电目的，通过对比，在同一电网驳接相同功率负载的条件下，前者的节电率是后者的2.5倍以上。

比如：将离合式电动机节电控制装置与服装厂平缝机配套使用做为B组，A组平缝机未安装该装置。两组的平缝机型号一致，对产品的工艺要求一致，其对比结果如下：

工序	生产量	A组耗电(KW/h)	B组耗电(KW/h)	节电效率
工序	生产量	A组耗电(KW/h)	B组耗电(KW/h)	节电效率	十道明线	150	6.6	5.4	18.2％
上大兜	200	6.4	4.9	23.4％	十道明线	150	6.6	5.4	18.2％
上大兜	200	6.4	4.9	23.4％	上拉链	200	5.2	3.7	28.8％
立档明线	400	6.1	4.4	27.8％	上拉链	200	5.2	3.7	28.8％
立档明线	400	6.1	4.4	27.8％	平均节电效率：24.6％

附图说明

图1为本实用新型所提供的离合式电动机节能控制装置的原理方框图；

图2为370W离合式电动机节能控制装置的电原理图；

图3为上述离合式电动机节能控制装置的安装示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型所提供的离合式电动机节能控制装置的最佳实时方式和工作原理作进一步的详细说明。

如图1所示为本实用新型所提供的离合式电动机节能控制装置的原理方框图。其结构包括有用于控制离合式三相电动机1和三相电源3并与之连接的高压开关模块2，控制该高压开关模块2的高压开关控制电路7，以及分别与离合式三相电动机1输入端和高压开关控制电路7连接的离合式三相电动机状态监测电路8，由三相电源3提供的供电路工作的电源电路5和直接控制高压开关控制电路7的启动电路6，以及位于高压开关模块2输入端和三相电源之间的电源状态监控电路4。其工作原理为：

三相电源开关接通后，电源电路为整个系统电路提供9V工作电压。启动电路得到工作电压后，立即送至高压开关控制电路一个高电平脉冲做启动信号，高压开关控制电路在此信号的控制下控制高压开关模块输出三相380V交流电压送至离合式三相电动机，该电动机启动后启动电路完成任务。

启动电路工作过程中，由于离合式三相电动机的启动电流大于空载时的电流，电动机状态监控电路向高压开关控制电路输出高电平信号，以保证电动机达到额定转速。电动机达到额定转速后，电动机监控电路关闭高压开关电路，开始监测电动机无源运转时的转速，当转速降到下限值时，电动机状态监控电路控制高压开关电路闭合。电动机重新进有源转动状态，直至达额定转速后，再次进入无源运转状态，如此周而复始构成了电动机的节电运行状态。

电动机进入节电运行状态后，有两种工作方式交替存在：即有源运转和无源运转，电动机状态监控电路能在上述两种状态中检测出电动机的加载和卸载动作，并控制高压开关电路进入或退出工作状态。

电源监控系统工作时，能及时检测出三相电源由各种原因引起的相电流不平衡、缺相等故障，并能及时关闭高压开关电路，以达到对自身和电动机保护的目的。

如图2所示为370W离合式电动机节能控制装置的电原理图，其电路的工作过程及原理为：

联接方式如图3所示，电动机9(离合式电动机的简称，以下同)的电源输出端分别与离合式电动机节能控制装置10的三个输出端子K1、K2、K3连接，三相电源12经过三相开关13分别与离合式电动机节能控制装置10的输入端子A、B、C连接。

三相电源开关闭合后，三个输入端子A、B、C间的电压为380V，送至高压开关模块M1的①②③脚；M1系三路并联高压开关模块，①②③脚为电源输入端，④⑤⑥脚为高压功率输出端，⑦脚接地，⑧脚为开关控制输入端。当⑧脚电位为“0”时④⑤⑥脚无输出，电位为6V时④⑤⑥脚输出380V，最大持续输出电流3×3A.开关闭合后，由于⑧脚电位为“0”，④⑤⑥脚无电压输出。

电源变压器T3输出9V交流电压，经整流管D1、D2、D3、D4整流后，电容C1、C3进行稳压滤波处理后送至稳压电路IC1的输入端，由IC1稳压输出9V直流电压经C2再次滤波后送至其它各单元电路。

电容C4和电阻R1、D5构成启动电路，当得到电源送来的9V电压后，电容C4负极输出一宽度约0.8S的高电平脉冲，由二极管D5送至高压开关控制电路。

IC2a BG1 M1、D6、D12、R2、R3和R4组成高压开关控制电路。启动电路D5送来的高电平脉冲送至IC2a的同相端。此时，IC2a同相端电位高于反相端1.5V电位故IC2a输出高电平(7.5V)通过R4、D12送至B61的基极，由于R4、C5组成的积分电路效应，使BG1基极电位升至(7V)需要0.5S的时间，在此过程中，M1⑧脚电位也随之变化，继尔使④⑥⑥脚之间的电压也随之升高，在0.3-0.4S之间达到额定电压380V，电动机进入工作状态。之所以使M1的输出电压有一个渐变过程，是为了降低电动机的启动电流设计的。至此启动电路完

成启动动作。

在启动脉冲接近下降沿时，M1的④⑤⑥脚输出电压已经达到380V，而此时电动机仍未达到额定转速，处于加速状态，所以电动机的工作电流仍大于空载运行时的电流0.5A，约为1-2A，此时，电动机状态监控电路进入了工作状态。

IC2b、T2、D8、R8、R9、C9、D7、R5组成了电动机状态监控电路中的电流监测电路，T2为电流检测输出元件，其输出端电压随流经初级的电流大小而变化，IC2b、R7、R8、R9组成电压比效器，当电动机的工作电流大于0.6A时，IC2b输出高电平，低于0.6A时输出低电平。在启动电路工作的过程中，当M1的输出电压达到一定值时，电动机的工作电流超过了0.6，此时IC2b输出的高电平信号(7.5V)通过D7，R51送至高压开关控制电路中IC2a的同相端，在此状态下，启动电路送来的启动脉冲消失也不能改变IC2a的输出状态，只有电动机的工作电流降至0.6A以下，IC2b输出低电平才能改变IC2a的输出状态。当电动机达到额定转速后，其工作电流降至0.6A以下IC2b输出低电平，IC2a同相端失去高电平信号后，输出低电平，C5正极的电位通过D6强行下拉至0.5V，BG1基极电位为“0”，M1关闭，④⑤⑥脚电压为降为“0”。M1的关闭表示电路进入了节电状态。

M1关闭后，电动机进入无源运行状态，其转速将会逐渐下降。由M2，IC3a，BG2，R6，R10，R11、R12，C6，C7组成的电动机状态监控电路中的无源运行状态检测单元开始工作。M2为电动机转速在线检测专用模块，该模块主要用于检测电动机失去驱动电源处于无源运转状态时的转速检测，其中①②脚为检测输入端，③脚为+9V电源输入端，④脚使能端。当④脚为高电平时，M2不输出检测信号，输出端⑤脚为固定高电平(7.5V)；当④脚为低电平时，⑤脚输出电动机转速监测信号(3V-0V)相对应的转速为2800-0转/分。IC3a、R11、R12构成的电压比效器与M2配合，使电动机在无源运行转速低于2000转/分时，IC3a输出高电平信号。无源运转状态检测单元电路开始工作后，随着电动机转速降至2000转/分之后，IC3a输出高电平送至B62的发射极，此时，由于IC2b输出低电平，故BG2导通，将高电平信号送至高压开关控制电路中的IC2a的同相端，IC2a输出高电平，该信号首先送至M2④脚，使M2关闭检测输出，由于IC3a反相端电位不能突变，所以IC3a的高电平输出状态可以保持0.3-0.5S，在这段时间里，因电动机加速过程导致的工作电流过大(约0.75A)，使IC2b输出高电平，直至电动机达到额定转速。致此，电路完成一个节电工作状态循环，整个节电状态是由若干个这样的循环组成。

电动机节电状态与工作状态之间的相互转换是这样完成的：

电动机的加载动作将导致如下两种结果：或工作电流上升并稳定在0.7-1A之间，或在无源运转状态下转速迅速降至2000转/分以下。通过对电路动态分析可以看出，上述两种状态均可保证高压开关控制电路持续保持额定电压输出，直至电动机重新卸去负载才能返回节电状态。

电源监控电路的工作过程：IC3b，TI、B63、R13、R14，R15、R16，R17、R18，D10，D11构成电源状态监控电路。T1是由T1a.T1b.T1c.T1d四个线圈组成的零序互感器；IC3b、R13、R14组成电压比效器；BG3、R16、R17组成自锁电路；R18，D11为指示电路。

在通过T1a.T1b.T1c.三个线圈的电流相同时，T1d两端不会产生感应电动势，IC3b输出高电平；当通过T1a.T1b.T1c三个线圈的电流出现不平衡现象时(相间误差大于25mA时)，T1d两端产生0.6V的交流信号，IC3b同相端电位0.2V T1d产生的交流信号经D9(2AP9)整流后的信号幅度高于同相端电位，IC3b输出低电平，通过D10将B61基极的电位拉至0.5V以下，使高压开关控制电路关闭；IC3b输出的低电平通过R16使BG3处于导通过状态，BG3的集电极输出高电平信号送至IC3b的反相端，使其电位进一步提升并得到了保持，从而IC3b的输出相位固定，达到了自锁的目的。同时，故障指示元件D11发光。电源状态监控电路自锁后，高压开关控制电路中驱动三级管BG1基极电位受IC3b的钳制，处于截止状态，使前级的控制输出信号失效。

电源状态监控电路自锁状态的解除，必须在排除故障的前题下，重新启动即可。

在上述的具体实施例中

1、离和式电动机的工作特点：

离和式电动机接通电源后，动力输出轴处于静止状态，此状态即为电动机的空载运行状态：牵引离合拉杆，动力输出轴根据不同的牵引力可以输出额定转速之内的的相应转速，此状态即为电动机的工作状态。

2、无源运转：

指电动机处于无外界电源驱动的情况下，做惯性旋转的一种状态。

3、有源运转：

指电动机在额定电压驱动下的工作状态。

Claims

1.一种离合式电动机节能控制装置，包括有需要控制的离合式电动机，其特征在于：所述的离合式电动机由三相电源经过高压开关模块进行控制，所述的三相电源向电源电路提供电源，该电源电路向用于控制所述的高压开关模块的高压开关控制电路提供电压；所述的高压开关模块和所述的三相电源之间连结有电源监控电路；所述的离合式电动机与高压开关控制电路间由电动机状态监控电路连接。