CN2057537U - 多功能自动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电动机运行和机电设备自动控制装置，特别是具有欠流、过流保护、降压起动和星-三角起动多种功能的自动控制器。由欠流自动控制电路和过流自控电路、强电控制电路、主电路和电源整流电路构成。主电路上接入分流器，还可接入降压变压器、Y-△电机绕组和交流接触器。可广泛用于机电设备和电动机的空载保护，过载保护，降压起动和Y-△起动，具有电路简单，造价低，功能多，灵敏度高，自控准确等优点。

Description

本实用新型涉及电动机运行和机电设备自动控制装置，特别是具有欠流、过流保护，降压起动和星一三角起动多种功能的自动控制器。可用于空载保护，过载保护，降压起动和Y－△起动的各类机电设备的自动控制。

现有技术大多数只具有一种功能，往往是在欠压、过压、断相、短路等某一个故障时起作用，但不能用来控制各类不允许空载运行的电机拖动设备。当满载运行的设备由于某种原因使负载减少，工作电流也随之减少，会产生损坏设备的事故。而过流保护装置一般不具有识别功能，会发生误动作，易使设备损坏。

本实用新型的目的是提供一种多功能自动控制器，具有欠流保护、过流保护、降压起动和星一角起动自动控制等方面的功能。

本实用新型是以如下方式来完成的：在一底板上安装控制电动机用的主电路，包括交流接触器的三常开触头，一端与电动机绕组连接，一端与电源连接。起动与停止按钮，交流接触器的线圈，还有继电器中的常开触头构成强电控制电路，在主电路一相线上接入分流器，并使分流器与欠流自动控制电路电连接或与过流自动控制电路电连接，直流电源由电源整流电路和变压器提供，再加上外壳，成为一多功能自动控制器。

一是欠流保护功能。主电路上由分流器电连接的欠流自控电路和交流接触器控制连接电动机绕组引出线，构成欠流自动控制器，用来控制各类不允许空载运行的电机设备。当满载运行的设备由于某种原因使负载减少，工作电流也随之减少到小于额定电流的某一设定值时，则欠流自动控制电路会自动动作，关闭停机，避免造成设备损坏事故。欠流自控电流可根据实际需要在小于额定工作电流的范围里任意选择设定。

欠流自控电路原理是这样的：当强电控制电路中起动按钮按下后，交流接触器线圈通电吸合，使三相常开触头闭合，从而使电动机启动，那么在一相电源上的分流器上，就有交流压降信号，经信号取样器取出，经运算放大器放大，又经二极管和电容整流滤波，经稳压管控制三极管使继电器动作，常开触头闭合，使交流接触器自保，电动机动转。

当电动机因某种原因发生空载运行时，一般工作电流会下降到额定工作电流的50％以下，这时分流器上的压降信号也随之减少，经运算放大器放大输出的电压信号低于稳压管的反向击穿电压值，稳压管处于截止状态，三极管也截止，因而继电器释放，辅助触点松开，交流接触器断电，电动机自动停止。

二是过流保护功能。过流自控电路也是由信号取样器、运算放大器、整流滤波器、稳压控制器和继电控制器组成，只不过增加了延迟电路和单稳态电路。

当电动机发生过负载时，工作电流会超过额定工作电流，则分流器上的压降信号也会随之增加，经运算放大器放大，二极管和电容整流滤波，使稳压管导通，三极管也导通，并使单结晶体管组成的延迟电路工作，经一定时间的延时后，触发单稳态电路输出一个低电平信号使控制继电器工作的三极管截止，则继电器关闭，电动机自动停止。但电动机或电网供电造成短时间的过流，只要不超过延迟电路的规定时间则延迟电路不会发出脉冲，电动机不会停机，因此，该电路还具有识别能力。

三是降压起动自动控制的功能。主电路接入降压起动器或星一三角起动，电机在较低电压下开始起动。当电机转速升高接近正常运转时，自动将降压变压器切除，电机直接与电源接通，也是利用欠流自控器的原理，将欠流设定值按电机额定电流值设定，当电机起动时继电器吸合，待起动电流逐渐下降到额定电流值时继电器断开控制中间继电器变为运转状态。同样的道理，星一三角起动时，开始主电路由强电控制器接入星形连接，待电机转入正常运行时，欠流自控器则会动作，自动切除星形连接转入三角形连接，也是将欠流设定值按电机额定电流值设定。

本实用新型具有电路简单，造价低，功能多，灵敏度高，自控准确等优点。

以下结合附图对本实用新型作进一步描述。

图1是本实用新型电路原理图。

图2是本实用新型降压起动电路图。

图3是本实用新型Y－△起动电路图。

参照图1，电动机D的主电路（1）一相上（如C相）串联分流器R₁ABC三相接入强电控制电路2中的交流接触器C的常开主触头上，起动与停止由按钮AQ与AT完成，在强电控制电路2中，起动按钮AQ上并联继电器IJ的常开触头IJ，

在分流器R₁上并联电位器RW，RW支路上串接电阻R₂，构成欠流自控电路（4）的信号取样器，取出的电压信号经集成块IC1和IC2两级放大构成运算放大器，然后经二极管D2和电容C3整流滤波，又经稳压控制器DW₁控制三极管BG₁使继电器IJ吸合，继电器触头IJ闭合，使交流接触器C自保，电动机运转。欠流自控电路（4）的直流电源由电源整流电路（3）供给。

当电动机因某种原因发生空载运行时，一般工作电流会下降到额定工作电流的50％以下，这时分流器R₁上的压降信号也随之减少，经运算放大器放大输出的电压信号低于稳压管DW₁的反向击穿电压值，稳压管处于截止状态，三极管BG₁也截止，继电器J释放，则辅助触头J₁松开，交流接触器C断电，电动机D自动停止。

同样，当电动机发生过负荷时，工作电流会超过额定工作电流，如果工作电流超过某一值时，同样分流器R₁上的压降电压信号也会随之增加。在分流器R₁上并联电位器RW₂，其支路上串接R₂₀，构成过流自控电路（5）上的信号取样器，取出的电压降信号经集成块IC₃与IC₄两级放大构成运算放大器，放大的信号经二极管D₅与电容C₄整流滤波，使稳压控制器DW₂导通，三极管BG₂导通，并使单结晶体管BT组成的延迟电路工作，经一定时间的延迟（如一分钟），触发单稳态电路，三极管BG₃输出一个低电平信号使三极管BG₁截止，继电器J断电，触头J松开，电动机D自动停止。

如果电动机起动或供电电网波动造成的短时间过流，一般过流时间不会超出一分钟，单结晶体管BT不会发出脉冲，因此不会立即停机。

参照图2，主电路（1）上除了分流器R₁外还在电动机绕组引出线上接入降压变压器，两者之间由交流接触器2C和3C的主触头电连接，在强电控制电路2上增加了两个交流接触器2C与3C和一个中间继电器2J，1J是欠流自控电路（4）中的继电器1J上的常开触头。这是一般控制电路。同样，在分流器R₁上接入欠流自控电路（4），将欠流设定值按电机额定电流值设定，即可满足要求，当电机起动时继电器J吸合，待起动电流逐渐下降到额定电流值时继电器J断开控制中间继电器2J，使电机变为正常运转。

具体操作如下，按起动按钮AQ，3C吸合，同时1C也吸合，电机起动。同时，1J吸合，1J触头闭合，2J吸合，3C自保，起动结束。当起动电流逐渐下降到额定电流值，欠流自控电路（4）动作，1J释放，同时2J也释放，则3C也释放，而2C变为吸合，使电机正常运转，达到降压起动，按AT则电机停止。

参照图3，主电路（1）上在分流器R₁与电动机绕组之间，以交流接触器1C和2C的主触头使电动机绕组接成Y－△形控制，在强电控制电路（2）中增加中间继电器2J与3J和交流接触器1C和2C，这也是一般的控制电路。

具体操作如下：按下A_Q按钮1C吸合，电机Y形起动，同时，1J吸合，则2J也吸合，则3J也吸合，此时1C自保，起动结束，当起动电流下降到额定电流值时，欠流自控电路（4）动作，1J、2J断电，1C断电释放，2C吸合，变为正常运转，按AT停机。

为了适应用户要求，本实用新型可以只装欠流自控电路（4），或者单独安装过流自控电路（5），也可以根据需要同时安装这两种电路，或者连同降压变压器，Y－△起动等其他电路组合，形成多功能自控器。

为了保证在性能可靠的情况下，尽量降低成本，采用分流器代替互感器或其他信号取样器。选择分流器是根据多功能自控器的特点和使用电动机的功率决定的。如2－15KW电动机使用30A分流器；10－75KW电动机使用150A分流器；50－250KW电动机可使用500A分流器。

欠流和过流设定刻度都是根据30A分流器标定的，如换用其他额定电流的分流器，其刻度值可按30A的倍数增减。无论使用哪种分流器，其压降值都必须满足75mV。

交流接触器也是根据电动机功率选择的，因电路中继电器容量有限，选择大于60A的接触器时，应增加中间继电器，以增加控制器接触点的寿命。

欠流自动控制的电流设定是根据电动机功率和设备的具体要求确定的。如10KW电动机，额定电流20A，满载工作时的电流为18A，需求电流下降到额定值的50％时停机，则将设定电位器调到10A位置，如果要按满载工作电流的50％，则设定值为9A，当然还可以进行调整，以最佳位置为止。

同理，过流自控电流设定也是根据电动机功率和设备的具体情况而定。如一台10KW电动机满载工作电流为16A，如果只考虑保护电机，过流保护设定值调整在22－25A之间，如果考虑设备过载保护，可设定在18－20A之间。

欠流自控电路（4）和过流自控电路（5）都是普通的元件构成，成本低廉，参数要求不高，电路原理简单，都是一般的半导体电路，一般技术人员都能掌握其制造工艺，如印刷电路板，元件的测试与焊接，电路的调整等等。

本实用新型电子元件选择如下：

R₂，R₂₀－1～3K，R₃·R₁₃－1～3K，R₄R₁₄－50～150K，R₅·R₁₅－5～15K，R₆·R₁₆－－2～6K，R₇·R₁₇－－50～150K，R₈·R₁₈－－5～15K，R₉·R₁₉－－250～750Ω，R₁₀－－5～6K，R₁₁－－40～50Ω，R₁₂－－1～2K，R₂₁R₂₂，R₂₃，R₂₄，R₂₅，R₂₆，R₂₇，R₂₈－－1～50K，RW－－4·7～33K

C₁，C₂，C₃，C₄－－100μf／16V，C₅～C₇——5μf／16V

二极管D₁，D₂，D₃，D₅，D₆都是2CZ，D₄－－发光二极管

三极管BG₁～BG₄都是3DK₂，3DK₄

单结晶体管是BT33，IC₁IC₂－－SF4558 IC₃IC₄－－SF4558

DW₁，DW₂－－2CW，J－－12V继电器

BK为电源变压器，220V或380V／15V

Claims (4)

1、一种多功能自动控制器，有一个外壳，其底板上安装主电路(1)、强电控制电路(2)、电源整流电路(3)，其特征在于还有欠流自动控制电路(4)和过流自动控制电路(5)，主电路(1)由分流器、欠流自控电路(4)和交流接触器控制连接电动机绕组引出线，或者由分流器、过流自控电路(5)和交流接触器，控制连接电动机或者由分流器、欠流自控电路(4)降压变压器和交流接触器控制连接电动机，或者由分流器，欠流自控电路(4)、交流接触器控制连接电动机星-三角绕组。

2、根据权利要求1所述的控制器，其特征在于欠流自控电路（4）由信号取样器、运算放大器、整流滤波器、稳压控制器和继电控制器组成，过流自控电路（5）由信号取样器、运算放大器、整流滤波器、稳压控制器、延迟电路、单稳态电路和继电控制器组成。

3、根据权利要求1或2所述的控制器，其特征在于信号取样器是由分流器R₁和电位器RW与电阻R₂组成。

4、根据权利要求1或2所述的控制器，其特征在于底板上可单独安装欠流自控电路（4），也可以单独安装过滤自控电路（5），也可以两种电路一起安装，与降压变压器和Y－△起动电路组合，形成多种功能的自控器。