CN2254603Y - 通用轻型正反转控制箱 - Google Patents

Abstract

一种通用轻型正反方向运转控制箱，采用双向可控硅和微型继电器互锁控制电路，具备断相和过载保护功能，提供遥控、单片机程序控制等电路接口，可用于替代当前电磁式交流电动机正反向转动控制箱控制各种5KVA以下三相异步电动机和单相交流电动机的正反向运转。轻便小巧，工作时无火花和噪音，亦可专用于有可燃气体的防爆场所。

Description

通用轻型正反转控制箱

本实用新型是一种通用轻型正反方向运转控制箱。主要用于卷门机、提升机等设备的三相异步电动机正反向运转控制，也可直接用作部份单相交流电动机的正反向转动控制。

现有的三相交流电动机正反方向运转控制箱都是采用机械式按钮开关控制电磁式交流接触器来实现电动机的正反方向运转控制的。其一般原理是：按下控制箱的一个按钮时，一个交流接触器的触点得电吸合，使三相电机(三角形接法)的三个接线点与电源的三根相线接通，电动机正向转动；与此同时，该接触器的一组常闭触点断开另一交流接触器的电磁线圈回路，误按下另一按钮将无效，防止了同时按下两个按钮时发生短路的情况；按下另一按钮时，其对应交流接触器的触点得电吸合，使三相电机(三角形接法)的三个接点与电源的三根相线接通，且其中两根相的连接方向与按前一按钮时的方向对调，电动机反向转动，同时，该接触器的一组常闭触点断开原交流接触器的电磁线圈回路，防止同时按下两个按钮时发生短路的情况。这种控制箱体积和重量均较大，因使用交流接触器，耗费了大量铜材和白金触点，而且工作时接触器吸合产生很响的碰撞声，触点上有火花产生，不能用于瓦斯、石油燃气储运等防爆场所。同时，因接触器线圈工作电压高、功耗较大，不便用各种电子电路直接控制。

本实用新型的目的在于解决以上问题。

本实用新型由四只双向可控硅[BRC1、BRC2、BRC3、BRC4]，电阻[R1、R2]，两只继电器[J1、J2]，两只二极管[D1、D2]，两只三极管[BG1、BG2]，电阻[R13、R14]组成的可控硅触发控制电路；由电源变压器[BP]、二极管[D4、D5、D6、D7]、电容[C1]、集成稳压器[IC3]组成的电源电路；由三只保险管[BX1、BX2、BX3]、一只热继电器[TR]、三只电阻[R3、R4、R5]，三只二极管[D1、D2、D3]、三只发光二极管[LED1、LED2、LED3]，三只三极管[BG3、BG4、BG5]接成的过载和断相保护电路；由两只双D触发器[IC1、IC2]，八只电阻[R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13]，四只电容[C2、C3、C4、C5]构成的触摸开关电路四部份电路来实现。

以下结合附图进行描述。

图1是本实用新型的线路图。

三相交流电动机[MO1]采用三角形接法与控制箱的控制输出端[A1、B1、C1]相连，可控硅触发控制电路的三个输入端[A、B、C]分别接三相交流电的三根相线，接地端[D]与三相交流电零线相连；其中与A端相连的相线经保险管[BX3]直接接到控制箱的输出端[A1]，与B端相连的相线经保险管[BX1]接双向可控硅[BRC1]的第二阳极[T12]和双向可控硅[BRC4]的第二阳极[T42]及继电器[J1]的动触点引脚[8]，与C端相连的相线经保险管[BX2]接双向可控硅[BRC2]的第二阳级[T22]和[BRC3]的第二阳级[T32]及继电器[J1]的动触点引脚[7]，双向可控硅[BCR1]的第一阳级[T11]和双向可控硅[BCR3]的第一阳级[T31]接控制箱的输出端[B1]，双向可控硅[BCR2]和双向可控硅[BCR4]的第一阳极[T21、T41]接控制箱的输出端[C1]；继电器[J1]的常开触点引脚[3]通过电阻[R1]接双向可控硅[BRC1]的控制极[G1]，另一常开触点引脚[4]通过电阻[R2]接双向可控硅[BRC2]的控制极[G2]，常闭触点引脚[2]和常闭触点引脚[5]分别接到另一继电器[J2]的动触点引脚[8]和动触点引脚[7]；继电器[J2]的常开触点引脚[4]接双向可控硅[BRC4]的控制极[G4]，另一常开触点引脚[3]接双向可控硅[BCR3]的的控制极[G3]；继电器[J1]与继电器[J2]的两组电磁线圈分别跟二极管[D8]和二极管[D9]并联后接三端稳压器[IC3]的正电压输出端[3]和三极管[BG1]与三极管[BG2]的集电极；控制接口[CK1]和控制接口[CK2]的引脚[1]分别通过电阻[R13]和电阻[R14]接三极管[BG1]和三极管[BG2]的基极，引脚[2]并联后接地；三极管[BG1]和三极管[BG2]的发射极并联后接地和电源负极；变压器[BP]的初级[L1]分别接相线输出端[A1]和地，次级L2与四只二极管[D4、D5、D6、D7]和电容器[C1]接成桥式整流和滤波电路，电容器[C1]正极和负极分别接三端稳压集成电路[IC3]的输入端[1]和接地端[2]，三端集成稳压集成电路的稳压输出端[3]与三极管[BG3]的集电极连接，三极管[BG3]的发射极与三极管[BG4]的集电极连接，三极管[BG4]的发射极与三极管[BG5]的集电极连接，三极管[BG5]的发射极同时接二极管[D8]、二极管[D9]的正极和两只双D触发集成电路[IC1、IC2]的引脚[5]和引脚[14]，三极管[BG3]的基极与二极管[D1]的负极连接后经过电阻[R3]和保险管[BX3]接相线输入端[A]，三极管[BG4]的基极与二极管[D2]的负极连接后经过电阻[R4]和保险管[BX2]接相线输入端[B]。三极管[BG5]的基极与二极管[D3]的负极连接后经过电阻[R5]和保险管[BX1]接相线输入端[C]，三只发光二极管[LED1、LED2、LED3]的负极并联后接地、正极分别接三只三极管[BG3、BG4、BG5]的基极；热继电器TR串联在电源回路中；两只双D触发集成电路[IC1、IC2]的引脚[5]和引脚[14]均并联后接三极管[BG5]的发射极，引脚[6]、引脚[7]、引脚[8]、引脚[10]均并联后接地，引脚[3]均分别通过电阻[R8]和电阻[R11]接地、引脚[4]均分别通过电容[C2]和电容[C4]接地，引脚[13]均分别通过电容[C3]和电容[C5]接地，引脚[1]均连接引脚[11]、引脚[9]均连接引脚[11]，电阻[R9]和电阻[R12]分别跨接在两只双D触发器[IC1、IC2]的引脚[1]和引脚[4]之间，引脚[13]均分别通过电阻[R10]和电阻[R13]分别接控制接口[CK1]的引脚[1]和控制接口[CK2]的引脚[1]，引脚[3]均分别通过电阻[R6]和电阻[R7]接触摸片[M1]和触摸片[M2]。

在三相交流电源正常接通且没有缺相的情况下，发光二极管[LED1、LED2、LED3]都发光，表示三根相线均正常。

此时三极管[BG3、BG4、BG5]都饱合导通，热继电器[TR]也保持在通态，相线[A]和零线[D]间的电压经变压器[BP]、二极管[D1、D2、D3、D4]、电容[C1]和三端稳压集成块[IC3]降压、整流、滤波和稳压后对控制电路供电。此时若按下按钮开关[AN1]，则三极管[BG1]饱合导通，继电器[JK1]得电吸合，双向可控硅[BRC1]的控制极[G1]和双向可控硅[BRC2]的控制极[G2]分别得到经过电阻[R1]和电阻[R2]限流的各自第一阳极电流而被触发导通，控制箱的两个输出端[B1、C1]分别与两根相线的输入端[B、C]接通，三相交流电动机向一个方向旋转；放开按钮开关[AN1]时，继电器[JK1]失电释放，双向可控硅[BRC1]控制极[G1]和双向可控硅[BRC2]控制极[G2]的触发电流被切断，电压过零时，双向可控硅[BRC1]和双向可控硅[BRC2]关断，控制箱的输出端[A1、B1]分别与相线[A、B]断开，电动机停转。

同理，单独按下开关[AN2]时，三极管[BG2]饱含导通，继电器[JK2]得电吸合，双向可控硅[BRC3]的控制极[G3]和双向可控硅[BRC4]的控制极[G4]分别得到经过电阻[R3]和电阻[R4]限流的各自第一阳极电流而被触发导通，控制箱的输出端[B1、C1]分别与相线进线端[C、B]接通，两根相线连接位置对调，电动机向另一个方向旋转；放开按钮开关[AN2]时，继电器[JK2]失电释放，双向可控硅[BRC3]控制极[G3]和双向可控硅[BRC4]控制极[G4]的触发电流被切断，电压过零时，双向可控硅[BRC3]和双向可控硅[BRC4]关断，控制箱的输出端[B1、C1]分别与相线输入端[C1、B1]断开，电动机停转。

同时按下开关[AN1]和按钮开关[AN2]时，三极管[BG1]和三极管[BG2]均饱合导通，继电器[JK1]和继电器[JK2]同时吸合，但因继电器[JK1]吸合时切断了加在继电器[JK2]引脚[7]和引脚[8]上的触发电流，故此时双向可控硅[BCR3]和双向可控硅[BCR4]不能被触发导通，排除了四只可控硅同时导通引起短路的可能。

用手触摸金属片[M1]时，接成单稳态电路的D触发器[IC1-1]的引脚[1]输出一个经过整形的脉冲，使接成双稳态电路的D触发器[IC1-2]的引脚[13]持续输出高电平，这个高电平加在接口[CK1]上，等效于按下开关[AN1]时的情况三极管[BG1]导通，继电器[JK1]得电吸合，双向可控硅[BRC1、BRC2]被触发导通，三相交流电动机向一个方向旋转：再次触摸金属片[M1]时，接成单稳态电路的D触发器[IC1-1]的引脚[1]输出一个经过整形的脉冲，使接成双稳态电路的D触发器[IC1-2]状态翻转，其引脚[13]向接口[CK1]输出低电平，等效于放开开关[AN2]时的情况：三极管[BG1]截止，[JK1]失电释放，双向可控硅[BRC1]控制极[G1]和双向可控硅[BRC2]控制极[G2]的触发电流被切断，电压过零时，双向可控硅[BRC1]和双向可控硅[BRC2]关断，控制箱的输出端[A1、B1]分别与相线[B、A]断开，电动机停转；同理，触摸金属片[M2]可控制三相交流电机向另一个方向旋转和停止。由此可知：与上述触摸控制电路类似，使用其它控制电路，如：离子感烟传感电路、热释红外传感电路、微波探测电路、单片机等均能与两个控制接口[CK1、CK2]连接后实现电动机正反向转动的自动控制。

以上是电路无缺相、断相和过载故障时的情况。如果电源缺相，则控制电路中与所缺相线对应的发光二级管熄灭、同时三极管[BG3、BG4、BG5]都截止，断开控制电路的电源，继电器控制电路失电后不能触发双向可控硅导通，起到了缺相指示和保护的作用；如果电源正常而三相电机内部断相或三相电机过载，则双向可控硅上的散热片温度超出正常范围，温度继电器[TR]断开，控制电路失电停止工作，从而保护了控制电路和电动机的安全。

用本实用新型控制单相交流电动机的正反相运转时(单相交流电动机必须有反转绕组)，控制箱电路的输入端[A]与220V交流电的零线相连，输入端[B]或输入端[C]中的任意一端与火线连接，单相交流电动机[MO2]的正转绕组和反转绕组的公共端[N]与控制箱电路的输出端[A1]连接，正转绕组抽头[N1]和反转绕组抽头[N2]各接控制箱电路输出端[B1]或输出端[C1]的任意一端。电路中的继电器[JK1、JK2]采用微型密封式继电器，同时采用图1所示由双D触发器[IC1、IC2]构成的触摸开关电路后，整个控制箱没有明触点，工作时无火花，可专用于有易燃易爆气体的场所。按钮开关[AN1、AN2]仅有微弱电流通过，故可采用微型薄膜开关。

综上所述，本实用新型公开的“通用轻型正反转控制箱”与现有的电磁式正反转控制箱相比：杜绝了机械噪声和触点火花；以双向可控硅电路取代电磁式交流接触器可为国家节约大量的铜材、钢材和银触点；控制箱的重量和体积有大幅度减小；用低成本的常规元件实现了断相和过载保护功能、提供了微电流控制接口不仅操作更加安全轻便，而且可直接与各种CMOS和TTL电路连接实现交流电动机正反向转动的自动控制。

Claims (6)

1.一种通用轻型正反转控制箱，包括：由四只双向可控硅[BRC1、BRC2、BRC3、BRC4]，电阻[R1R2]，两只继电器[J1、J2]，两只二极管[D1、D2]，两只三极管[BG1、BG2]，电阻[R13、R14]组成的可控硅触发控制电路；由电源变压器[BP]、二极管[D4、D5、D6、D7]、电容[C1]、集成稳压器[IC3]组成的电源电路；由三只保险管[BX1、BX2、BX3]、一只热保护器[TR]、三只电阻[R3、R4、R5]，三只二极管[D1、D2、D3]、三只发光二极管[LED1、LED2、LED3]，三只三极管[BG3、BG4、BG5]接成的过载和断相保护电路；由两只双D触发器[IC1、IC2]，八只电阻[R6、R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13]，四只电容[C2、C3、C4、C5]构成的触摸开关电路四个部份；其特征是：可控硅触发控制电路的三个输入端[A、B、C]分别接三相交流电的三根相线，接地端[D]与三相交流电零线相连；其中与A端相连的相线经保险管[BX1]直接接到控制箱的输出端[A1]，与B端相连的相线经保险管[BX2]接双向可控硅[BRC1]的第二阳极[T12]和双向可控硅[BRC4]的第二阳极[T42]及继电器[J1]的动触点引脚[只1.与C端相连的相线经保险管[BX3]接双向可控硅[BRC2]的第二阳级[T22]和[BRC3]的第二阳级[T32]及继电器[J1]的动触点引脚[7]，双向可控硅[BCR1]的第一阳级[T11]和双向可控硅[BCR3]的第一阳级[T31]接控制箱的输出端[B1]，双向可控硅[BCR2]和双向可控硅[BCR4]的第一阳极[T21、T41]接控制箱的输出端[C1]；继电器[J1]的常开触点引脚[3]通过电阻[R1]接双向可控硅[BRC1]的控制极[G1]，另一常开触点引脚[4]通过电阻[R2]接双向可控硅[BRC2]的控制极[G2]，常闭触点引脚[2]和常闭触点引脚[5]分别接到另一继电器[J2]的动触点引脚[8]和动触点引脚[7]；继电器[J2]的常开触点引脚[4]接双向可控硅[BRC4]的控制极[G4]，另一常开触点引脚[3]接双向可控硅[BCR3]的的控制极[G3]；继电器[J1]与继电器[J2]的两组电磁线圈分别跟二极管[D8]和二极管[D9]并联后接三端稳压器[IC3]的正电压输出端[3]和三极管[BG1]与三极管[BG2]的集电极；控制接口[CK1]和控制接口[CK2]的引脚[1]分别通过电阻[R13]和电阻[R14]接三极管[BG1]和三极管[BG2]的基极，引脚[2]并联后接地；三极管[BG1]和三极管[BG2]的发射极并联后接地和电源负极；变压器[BP]的初级[L1]分别接相线输出端[A1]和地，次级L2与四只二极管[D4、D5、D6、D7]和电容器[C1]接成桥式整流和滤波电路，电容器[C1]正极和负极分别接三端稳压集成电路[IC3]的输入端[1]和接地端[2]，三端集成稳压集成电路的稳压输出端[3]与三极管[BG3]的集电极连接，三极管[BG3]的发射极与三极管[BG4]的集电极连接，三极管[BG4]的发射极与三极管[BG5]的集电极连接，三极管[BG5]的发射极同时接二极管[D8]、二极管[D9]的正极和两只双D触发集成电路[IC1、IC2]的引脚[5]和引脚[14]，三极管[BG3]的基极与二极管[D1]的负极连接后经过电阻[R3]和保险管[BX3]接相线输入端[A]，三极管[BG4]的基极与二极管[D2]的负极连接后经过电阻[R4]和保险管[BX2]接相线输入端[B]，三极管[BG5]的基极与二极管[D3]的负极连接后经过电阻[R5]和保险管[BX1]接相线输入端[C]，三只发光二极管[LED1、LED2、LED3]的负极并联后接地、正极分别接三只三极管[BG3、BG4、BG5]的基极；热保护器TR串联在电源回路中；两只双D触发集成电路[IC1、IC2]的引脚[5]和引脚[14]均并联后接三极管[BG5]的发射极，引脚[6]、引脚[7]、引脚[8]、引脚[10]均并联后接地，引脚[3]均分别通过电阻[R8]和电阻[R11]接地、引脚[4]均分别通过电容[C2]和电容[C4]接地，引脚[13]均分别通过电容[C3]和电容[C5]接地，引脚[1]均连接引脚[11]、引脚[9]均连接引脚[11]，电阻[R9]和电阻[R12]分别跨接在两只双D触发器[IC1、IC2]的引脚[1]和引脚[4]之间，引脚[13]均分别通过电阻[R10]和电阻[R13]分别接控制接口[CK1]的引脚[1]和控制接口[CK2]的引脚[1]，引脚[3]均分别通过电阻[R6]和电阻[R7]接触摸片[M1]和触摸片[M2]。

2.如权利要求1所述轻型正反转控制箱，其特征是用两只继电器[J1、J2]的两路长开触点控制双向可控硅[BCR1、BCR2、BCR3、BCR4]的控制极触发电流，双向可控硅[BCR3]和双向可控硅[BCR4]的控制极触发电流由继电器[J1]的两路长闭触点与继电器[J2]的两路常开触点串联后提供。

3.如权利要求1所述轻型正反转控制箱，其特征是两只双向可控硅[BCR1、BCR2]的第二阳极与继电器[J1]的一组动触点引脚之间分别接有电阻[R1]和电阻[R2]。

4.如权利要求1所述轻型正反转控制箱，其特征是两只继电器[J1、J2]的电磁线圈分别串接在两只三极管[BG1、BG2]的集电极回路中，在两只三极管[BG1、BG2]的基极和电源负极之间分别串联有电阻[R14]、微电流控制接口[CK1]和电阻[R15]、微电流控制接口[CK2]。

5.如权利要求1所述轻型正反转控制箱，其特征是三只电阻[R3、R4、R5]分别接三只保险管[BX1、BX2、BX3]的出线端和三只整流二极管[D1、D2、D3]的正极，三只二极管[D1、D2、D3]的负极分别接三只发光二极管[LED1、LED2、LED3]的正极和三只三极管[BG3、BG4、BG5]的基极，三只发光二极管[LED1、LED2、LED3]的负极均接地，三极管[BG3]的集电极接三端稳压集成电路[IC3]的正电压输出端[3]、发射极与三极管[BG2]的集电极相连，三极管[BG3]的发射极接控制电路的正电压输入端[VCC]、集电极与三极管[BG2]的发射极相连。

6.如权利要求1所述轻型正反转控制箱，其特征是在控制电源回路中串联有热继电器[TR]。