專利名稱：變頻/工頻同步切換控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動機自動控制裝置。
背景技術：
目前在許多電動機工作過程中，需要將工頻狀態(tài)下轉動的電動機轉換成變頻狀態(tài)下工作，或者將變頻狀態(tài)下轉動的電動機轉換成工頻狀態(tài)下工作。這種情況下，一般都用“轉速跟蹤切換法”或者“剩磁延時切換法”，轉速跟蹤切換法就是將變頻接觸器斷開，將工頻接觸器立即合上。剩磁延時切換法就是當變頻電流斷開后，讓電機自動滑行，待電機上的變頻電流所產生的剩磁消失后，再切換到工頻，此時電機已基本停止運行。利用這些方法將電機從變頻切換到工頻或者從工頻切換到變頻，有以下缺點(1)切換時沖擊電流大，一般為額定額定電流的3-5倍，甚至更大，有時會造成空氣開關跳閘，母聯斷路器跳脫，影響其它設備運行。(2)性能不穩(wěn)定，有時可切換成功，有時使切換失敗。(3)對電機、泵及交流接觸器等設備損傷較大。(4)被切換的電機的功率有限，一般最大切換功率不超過75KW，若對大功率切換，很有可能毀壞電器設備。(5)不能應用于高壓變頻切換，如電壓高于1200V就不能進行切換。
實用新型內容本實用新型的目的是設計一種安全可靠、切換平穩(wěn)的變頻/工頻同步切換控制器，利用它可以達到保護電機，保護設備穩(wěn)定運行，節(jié)約投資。
本實用新型的技術解決方案是這樣實現的，一種變頻/工頻同步切換控制器，由外殼和安裝在外殼內的電路板構成，其特殊之處在于，(1)在殼體內裝有由變壓器和電阻構成的隔離限流電路。(2)在電路板上裝有雙聯相角檢測電路，分別從工頻和變頻取得電壓后經變壓器輸出，由二極管整流、電容濾波后分別送入比較器，經放大后同步輸出。
根據上述技術解決方案，其特殊之處在于，(1)工頻電源變壓器的a相和變頻電源變壓器的a′相分別通過電阻和變壓器的輸入端相連接，工頻電源變壓器的b相和變頻電源變壓器的b′相分別通過電阻與變壓器的輸入端相連接，構成隔離限流電路。(2)雙聯相角檢測電路由2個相同的相角檢測電路構成，每個相角檢測電路由比較放大器、三極管、二極管、繼電器、電阻、電容等構成，二極管V11兩端和接點1、2相連接，二極管V12聯接于接點1、3之間，穩(wěn)壓二極管V13、電容C11并聯于接點2、3之間，電阻R11、R12串聯后連接于接點2、3之間，比較器COM1的腳2通過二極管V14和接點3相連接，比較器COM1的腳3通過二極管V15和接點4相連接，電容C12接于比較器COM1腳2和接點2之間。比較器COM1腳7接24V直流電源正極，腳4接24V直流電源負極并接于接點2，比較器COM1的腳6通過電阻R13和三極管V16的基極相連接，比較器COM1的腳4和接點2連接，腳7和接點5連接，繼電器K11連接在接點5和三極管V16集電極之間，三極管V16發(fā)射極和接點2相連接，三極管V16基極還通過電阻R14和接點2相連接，電阻R15和電容C13相連接后接于接點5和接點2之間。(3)兩繼電器K11、K21的開關k11、k21的兩端相互連接后作為輸出端。
本實用新型的有益之處是，(1)由于采用了獨特的電路結構，能夠實現在兩電源相序相同時在“同步點”發(fā)出切換信號，切換時間小于30毫秒，切換時沖擊電流小，切換平穩(wěn)，電機無任何振動和異聲，電機轉速無任何變化，電機不會丟轉。(2)性能穩(wěn)定，使用可靠，切換成功率達到100％，徹底解決了切換不成功的現象。(3)適用范圍廣，電壓從380V-10KV，功率從3.7KW-3000KW，從—變—控到—變多控，均可適用。(4)由于切換平穩(wěn)，對電機、泵、交流接觸器等設備具有明顯的保護效果，可以減少設備的維修費用，延長其使用壽命。(5)該切換控制器結構簡單，制造成本低。


圖1是本實用新型與工頻及變頻電源相連接的電路圖。
圖2是本實用新型的電路圖。
具體實施方式
變壓器B1、B2選用100V/100V的隔離變壓器，比較放大器COM1、COM2選用LM-308N集成塊，二極管V11、V12、V21、V22選5mA、15V橋波二極管，穩(wěn)壓二極管V13、V23選12V 0.5W，V14、V15、V24、V25選鍺檢波二極管，V0、V17、V27選發(fā)光二極管，三極管V16、V26選S8050，繼電器K11、K21選NY23.5W-K，R1、R2、R3、R4均為5K，R11、R21為850Ω，R12、R13、R22、R23為22K，R14、R24為2K，R15、R25為100Ω，C11、C21為3.3μF，C12、C22為4.7μF，C13、C23為μF。將隔離電阻R1、R2、R3、R4分別與隔離變壓器B1、B2的輸入端相連接，組成隔離限流電路，將隔離變壓器B1、B2固定在殼體內。
制作電路板隔離變壓器B1、B2的輸出端接點1、2和二極管V11兩端相連接，二極管V12聯接于接點1、3之間，穩(wěn)壓二極管V13、電容C11并聯于接點2、3之間，組成整流濾波電路，當電壓超過12V時，由12V二極管V13將電壓穩(wěn)壓成12V直流信號電壓。
電阻R11、R12串聯后連接于接點2、3之間，比較器COM1的腳2通過二極管V14和接點3連接，比較器COM1的腳3通過二極管V15和接點4相連接，電容C12接于比較器COM1腳2和接點2之間。二極管V17接于比較器COM1腳7和接點5之間，作為指示燈，安裝在面板上。電阻R13接于比較器COM1腳6和三極管V16的基極之間，比較器COM1的腳4和接點2連接，腳7和接點5連接，繼電器K11連接在接點5和三極管V16集電極之間，三極管V16發(fā)射極和接點2相連接，電阻R14連接在三極管V16基極和接點2之間，電阻R15和電容C13相連接后接于接點5和接點2之間，組成一個相角檢測電路。另一個相角檢測電路完全和第一個相同，各相應的元件相同，接點6、7、8、9、10和接點1、2、3、4、5各相對應。第二個相角檢測電路連接在變壓器B2輸出端接點6、7上。兩繼電器K11、K21的開關k11、k21的兩端分別相互連接，作為兩個輸出端，與可編程控制器相連接，其一端連接有發(fā)光二極管V0，作為輸出指示燈，安裝在殼體的面板上。將制作完畢的電路板固定安裝在殼體內，比較器COM1、COM2腳7分別接24V直流電源正極，其腳4分別接24V直流電源負極。在殼體的面板上裝有數字電壓表。
在電阻R11上取得直流電壓信號，經二極管V14、V15送到比較器COM，并通過V14的反相電流給電容C12充電，使C12的電壓值接近R11+R12兩端的電壓。當380V的變頻電源與工頻電源兩同名相相角相差180°時，其合成電壓為440V，但在相角檢測電路中的直流信號電壓仍為12V，比較器COM輸出高電平直到兩電源的相角差從180°變到360°的過程中直流信號電壓低于12V后，直流信號電壓將隨相角差的增大而迅速下降，比較器COM的同相端(腳3)的電壓與直流信號電壓同步下降。由于C12這時要通過V14、R11、R12放電，所以比較器COM的反相端(腳2)電壓的下降速度滯后同相端，使同相端與反相端的電位差的電位差迅速加大，則比較器立即送出低電位，直到直流信號電壓的最低點，即同步點。當相角差從0°逐漸加大時，直流信號電壓也跟著升高，C12通過V14的反向充電，比較器COM的同相端與反相端之間的電位差迅速縮小，甚至翻轉，比較器COM立即輸出高電平信號直至相角差180°，完成一個同步周期，送出一個切換信號。
由于采用了兩個完全相同的相角檢測電路，一個檢測兩電源的a相，一個檢測兩電源的b相，分別在“同步點”發(fā)出切換信號，由于兩接點是并聯的，只有兩接點同時打開，才能送出切換信號，也就可以實現變頻與工頻電源的相序檢測、保證了兩電源的相序一致，確保切換成功。
權利要求1.一種變頻/工頻同步切換控制器，由外殼和安裝在外殼內的電路板構成，其特征是①在殼體內裝有由變壓器和電阻構成的隔離限流電路；②在電路板上裝有雙聯相角檢測電路，分別從工頻和變頻取得電壓后經變壓器輸出，由二極管整流、電容濾波后分別送入比較器，經放大后同步輸出。
2.根據權利要求1所述的變頻/工頻同步切換控制器，其特征是①工頻電源變壓器的a相和變頻電源變壓器的a′相分別通過電阻和變壓器B1的輸入端相連接，工頻電源變壓器的b相和變頻電源變壓器的b′相分別通過電阻和變壓器B2的輸入端相連接，構成隔離限流電路；②雙聯相角檢測電路由2個相同的相角檢測電路構成，每個相角檢測電路由比較放大器、三極管、二極管、繼電器、電阻、電容等構成，二極管V11兩端和接點(1、2)和相連接，二極管V12聯接于接點(1、3)之間，穩(wěn)壓二極管V13、電容C11并聯于接點(2、3)之間，電阻R11、R12串聯后連接于接點(2、3)之間，比較器COM1的腳2通過二極管V14和接點(3)相連接，比較器COM的腳3通過二極管V15和接點(4)相連接，電容C12接于比較器COM1腳2和接點(2)之間，比較器COM1腳7接24V直流電源正極，腳4接24V直流電源負極并接于接點(2)，比較器COM1的腳6通過電阻R13和三極管V16的基極之間，比較器COM1的腳4和接點(2)連接，腳7和接點(5)連接，繼電器K11連接在接點(5)和三極管V16集電極之間，三極管V16發(fā)射極和接點(2)相連接，三極管V16基極還通過電阻R14和接點(2)相連接，電阻R15和電容C13相連接后接于接點(5)和接點(2)之間；③兩繼電器K11、K21的開關k11、k21的兩端相互連接后作為輸出端。
專利摘要變頻/工頻同步切換控制器，涉及一種電動機自動控制裝置。主要由隔離限流電路及雙聯相角檢測電路構成，相角檢測電路由比較放大器、三極管、二極管、繼電器、電阻、電容等相連接構成，由二極管整流、電容濾波后分別送入比較器，經放大后同步輸出。其有益之處是，切換時間小于30毫秒，沖擊電流小，切換平穩(wěn)，電機轉速無任何變化，性能穩(wěn)定，使用可靠，切換成功率達到100％，適用范圍廣，電壓從380V－10KV，功率從3.7KW－3000KW，從一變一控到一變多控，均可適用，延長電機等設備的使用壽命，結構簡單，制造成本低。適用于電機啟動或一臺電機啟動多臺電機中。
文檔編號H02P27/04GK2755864SQ20042011857
公開日2006年2月1日 申請日期2004年10月14日 優(yōu)先權日2004年10月14日
發(fā)明者李印泉 申請人:華北油田科達開發(fā)有限公司