三相电机的过零启动控制装置的制作方法

1.本实用新型涉及电路领域，特别是一种三相电机的过零启动控制装置。


背景技术：

2.三相电机，是指当电机的三相定子绕组(各相差120度电角度)，通入三相交流电后，将产生一个旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，从而在转子绕组中产生感应电流(转子绕组是闭合通路)。
3.在驱动三相电机的瞬间冲击电流过大，会造成对装置的损伤。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是为了解决上述问题，提供一种三相电机的过零启动控制装置。
5.为完成上述实用新型目的，本实用新型提供一种三相电机的过零启动控制装置，包括有结构相同的u相电路、v相电路以及w相电路；
6.所述u相电路包括有过零检测电路、与所述过零检测电路串联的电流采样电路以及与所述过零检测电路并联的保护电路；
7.所述过零检测电路包括有光电耦合器、导通电阻、第一限流电阻、门极电阻、可控硅、继电器，供电电压经导通电阻进入所述光电耦合器的第一端，所述光电耦合器的第二端连接控制端，市电电源经第一限流电阻进入所述光电耦合器的第六端，并从第四端经门极电阻流向三相电机，所述可控硅和继电器并联设置。
8.进一步具体的，所述光电耦合器与所述可控硅并联。
9.进一步具体的，所述电流采样电路包括有串联设置的电流互感器、第二限流电阻以及采样电阻，所述电流互感器与继电器串联，所述第二限流电阻与控制端连接。
10.进一步具体的，所述保护电路包括有设置在市电电源与继电器之间的熔断器。
11.进一步具体的，所述保护电路包括还包括有压敏电阻，所述压敏电阻与所述继电器并联设置。
12.进一步具体的，所述保护电路包括还包括有串联设置的吸收电阻以及吸收电容，所述吸收电阻和吸收电容串联后与所述继电器并联设置。
13.进一步具体的，所述控制端设置为单片机。
14.进一步具体的，所述可控硅的第一端与所述门极电阻的输出端连接，第二端与所述第一限流电阻的输入端连接，第三端与所述光电耦合器的第四端连接。
15.进一步具体的，所述可控硅设置为双向晶闸管。
16.进一步具体的，所述光电耦合器为带过零检测功能的光电耦合器。
17.本实用新型一种三相电机的过零启动控制装置，可实现如下技术效果，该控制装置应用于三相交流电机的驱动控制，整个控制系统结构简单，该装置具备零电压启动特点，有效避免三相电机启动瞬间冲击电流过大。
18.此外，在应对冲击电流方面，当启动电机时，首先是闭合可控硅，利用可控硅耐冲击电流强特点应对启动瞬间高电流，待冲击电流降为正常运行电流后闭合继电器，短路可控硅避免可控硅发热。
附图说明
19.下面将参考附图对本技术的示例性实施例进行详细说明，应当理解，下面描述的实施例仅用于解释本技术，而不对本技术的范围作出限制，所附附图中：
20.图1是本实用新型的三相电机过零启动控制装置电控系统图；
21.图2是本实用新型的软件控制逻辑流程图；
具体实施方式
22.为使本实用新型实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
23.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
24.应当理解，附图仅用于对本技术进行示例性说明。
25.一种三相电机的过零启动控制装置，如图1所示，包括有u相电路、v相电路以及w相电路，所述u相电路、v相电路以及w相电路的结构相同，同一元器件在本装置的电路中的功能相同，每相电路均由市电电源供电，并流向三相电机。所述u相电路、v相电路以及w相电路均包括有过零检测电路、与所述过零检测电路串联的电流采样电路以及与所述过零检测电路并联的保护电路。
26.所述u相电路具体包括有光电耦合器n1、导通电阻r1、第一限流电阻r2、门极电阻r4、可控硅v1以及继电器k1、吸收电阻r3、吸收电容c1、压敏电阻rv1、熔断器fu1、电流互感器t1、第二限流电阻r13以及采样电阻r14。所述光电耦合器n1为带过零检测功能的光电耦合器。
27.所述v相电路具体包括有光电耦合器n3、导通电阻r5、第三限流电阻r6、门极电阻r8、可控硅v2以及继电器k2、吸收电阻r7、吸收电容c2、压敏电阻rv2、熔断器fu2、电流互感器t2、第四限流电阻r15以及采样电阻r16。所述光电耦合器n3为带过零检测功能的光电耦合器。
28.所述w相电路具体包括有光电耦合器n5、导通电阻r9、第五限流电阻r10、门极电阻r12、可控硅v3以及继电器k3、吸收电阻r11、吸收电容c3、压敏电阻rv3、熔断器fu3、电流互
感器t3、第六限流电阻r17以及采样电阻r18。所述光电耦合器n5为带过零检测功能的光电耦合器。
29.以下以u相电路为例进行说明。
30.所述过零检测电路包括有光电耦合器n1、导通电阻r1、第一限流电阻r2、门极电阻r4、可控硅v1以及继电器k1，供电电压经导通电阻进入所述光电耦合器n1的第一端，所述光电耦合器n1的第二端连接控制端，所述供电电压设置为 5v；市电电源经第一限流电阻r2进入所述光电耦合器n1的第六端，并从第四端经门极电阻r4流向三相电机，所述光电耦合器n1、可控硅v1和继电器k1并联设置，所述市电电压设置为380v。所述门极电阻r4防止误触发，提高抗干扰能力。所述光电耦合器n1用于驱动后级负载，同时起到了强弱电隔离驱动作用。所述可控硅v1与继电器k1并联设置形成了互补式的驱动方式，可控硅v1耐高冲击电流，冲击电流过后继电器k1短路可控硅v1，保证电机驱动的同时避免可控硅v1发热。
31.供电电压与导通电阻r1的输入端连接，所述导通电阻r1的输出端与所述光电耦合器n1的第一端连接，所述控制端与所述光电耦合器n1的第二端连接；所述光电耦合器n1的第一、二端检测是否有电流。市电电源与第一限流电阻r2的输入端连接，所述第一限流电阻r2的输出端与所述光电耦合器n1的第六端连接，所述光电耦合器n1的第六端与第四端连接，所述光电耦合器n1的第四端与门极电阻r4的输入端连接，所述门极电阻r4的输出端与三相电机连接；所述可控硅v1的第一端与所述门极电阻r4的输出端连接，第二端与所述第一限流电阻r2的输入端连接，第三端与所述光电耦合器n1的第四端连接。所述光电耦合器n1的四、六端检测电压是否过零。
32.当所述光电耦合器n1的第一、二端检测到有电流同时第四、六端没有电压过零时，所述光电耦合器n1内部的双向晶闸管导通，触发外部可控硅v1导通，在所述可控硅v1导通后，控制端的信号进入继电器k1，操作继电器k1导通，所述过零检测电路导通，启动三相电机。当第一、二端没有电流通过时，所述光电耦合器n1内部的双向晶闸管关断，所述可控硅v1保持关断状态，三相电机不启动。
33.所述保护电路包括有吸收电阻r3、吸收电容c1、压敏电阻rv1以及熔断器fu1，所述熔断器fu1、吸收电容c1、吸收电阻r3串联设置，所述压敏电阻rv1与串联后的所述吸收电阻r3和吸收电容c1并联，所述熔断器fu1的输入端与市电电源连接，所述熔断器fu1的输出端与压敏电阻rv1的输入端连接。所述压敏电阻rv1的输入端与熔断器fu1的输出端连接，所述压敏电阻rv1的输出端与三相电机连接。所述吸收电阻r3的输入端与熔断器fu1的输出端连接，所述吸收电阻r3的输出端与所述吸收电容c1的输入端连接，所述吸收电容c1的输出端与三相电机连接。所述吸收电阻r3的输入端还有压敏电阻rv1的输入端连接，所述吸收电容c1的输出端还与所述压敏电阻rv1的输出端连接。所述吸收电容c1与吸收电阻r3串联形成阻容吸收电路，用于抑制u相电路中操作过电压的瞬间振荡和高频电流，以及吸收和消耗u相电路断开时感性负载产生的自感电动势。所述压敏电阻rv1用于抑制三相电源中的浪涌电流，从而有效保护过零启动控制装置及三相电机。所述熔断器fu1，用于避免因异常过流引起的后级线路器件损坏。
34.所述电流采样电路包括有电流互感器t1、第二限流电阻r13以及采样电阻r14，所述电流互感器t1的第一端与第二限流电阻r13的输入端连接，同时与采样电阻r14的输入端连接；所述电流互感器t1的第二端与采样电阻r14的输出端连接，同时接地；所述电流互感
器t1的第三端与压敏电阻rv1的输出端连接；所述电流互感器t1的第四端与三相电机的u向输出端连接。所述第二限流电阻r13的输入端与采样电阻r14的输入端连接；所述第二限流电阻r13的输出端与控制端连接。所述电流采样电路实时采集u相电路中的驱动电流，并传递给控制端，控制端判断当出现三相电机堵转过流、缺相、电流不平衡、相序错误等的现象时，控制端向所述继电器k1和可控硅v1传递信号，操作所述继电器k1和可控硅v1关断，有效保护三相电机以及过零启动控制装置，增强了过零启动控制装置的可靠性。
35.在本方案中，所述控制端为单片机。
36.如图2所示，所述三相电机的过零启动控制装置具体的控制逻辑流程如下所述：
37.当执行三相电机运行指令时，单片机会输出闭合可控硅v1指令信号，过零检测电路检测电源是否处于零点位置，即判断光电耦合器n1的第一、二端是否有电流且第四、六端电压是否过零，在光电耦合器n1的第一、二端有电流且第四、六端电压过零时，电源处于零点位置，所述光电耦合器n1内部的双向晶闸管导通，将闭合可控硅v1的信号传输，触发外部可控硅v1导通，并在t1时间后，单片机发出闭合继电器k1的指令，执行闭合继电器k1的操作，此时，三相电机开始运行；在光电耦合器n1的第一、二端无电流时，所述光电耦合器n1内部的双向晶闸管关断，闭合可控硅v1的信号无法传输，可控硅v1关断，三相电机无法运行，此时，持续进行过零检测，直至电源处于零点，可控硅v1闭合，继电器k1闭合，三相电机运行。
38.在所述三相电机运行过程中，电流采样电路实时采集电流，单片机根据采集的电流信号进行相应过流、相序正确性、相序电流的平衡性、是否缺相的判断，若判断有故障，则会立即发出停机信息，关断可控硅v1和继电器k1，并将故障信息报出。若没有故障，则持续顺序执行点击运行程序。
39.在需要关闭三相电机时，单片机输出断开继电器k1的指令，指令通过光电耦合器n1以及可控硅v1传输至继电器k1，所述继电器k1执行断开指令，并在t2时间后，单片机输出断开可控硅v1的指令，此时所述过零检测电路检测电源是否处于零点位置，若所述光电耦合器n1的第一、二端有电流且第四、六端电压过零时，电源处于零点位置，断开可控硅v1，三相电机停止运行。在光电耦合器n1的第一、二端无电流时，电源没有处于零点，可控硅v1保持导通，三相电机持续运行，直至电源处于零点位置，关断可控硅v1，三相电机停止运行。
40.本实用新型一种三相电机的过零启动控制装置，可实现如下技术效果，所述光电耦合器n1，用于驱动后级负载，同时起到了强弱电隔离驱动作用；可控硅v1并联继电器k1的组合形成了互补式的驱动方式，可控硅v1耐高冲击电流，冲击电流过后继电器k1短路可控硅v1，保证三相电机驱动的同时避免可控硅v1发热；电流采样电路进一步增强了该装置的可靠性应用，实时采样三相电机驱动电流，当发生三相电机堵转过流、缺相、电流不平衡、相序错误现象时，可立即停止驱动三相电机，有效保护装置及三相电机；阻容吸收电路抑制了电源线路中操作过电压的瞬间振荡和高频电流，吸收和消耗线路断开时感性负载产生的自感电动势；压敏电阻rv1用于抑制三相电源中的浪涌电流，从而有效保护装置及三相电机；熔断器fu1，用于避免因异常过流引起的后级线路器件损坏。
41.以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
42.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
43.此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。