專利名稱：智能節(jié)電電機(jī)控制柜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相異步電動(dòng)機(jī)的節(jié)電控制柜，是集軟起動(dòng)、過(guò)載過(guò)流保護(hù)、缺相保護(hù)、高效節(jié)電為一體的智能化產(chǎn)品，屬電工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在全球能源日趨緊張的今天，節(jié)能已成為當(dāng)前一項(xiàng)極為緊迫的任務(wù)。電能是社會(huì)發(fā)展的重要能源之一，隨著電能供需矛盾的日益突出，如何節(jié)電也已被越來(lái)越多的人關(guān)注。
電機(jī)是電能的主要終端負(fù)載設(shè)備，占電網(wǎng)總負(fù)載70％以上，而大部分電機(jī)的工作時(shí)使用電能的效率低，消耗了大量的電能。電機(jī)的傳統(tǒng)控制方式，都沒(méi)有節(jié)電效果，如繞組串電阻起動(dòng)、星三角起動(dòng)、自耦減壓起動(dòng)等起動(dòng)方式。這些控制方式產(chǎn)生的起動(dòng)電流和轉(zhuǎn)矩很大，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊，且對(duì)電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載機(jī)械設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)不利影響，減短電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載機(jī)械設(shè)備的使用壽命。容量較大的電動(dòng)機(jī)，對(duì)電網(wǎng)和電動(dòng)機(jī)及其負(fù)載機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的危害更為嚴(yán)重。目前，市場(chǎng)上常見(jiàn)的節(jié)電產(chǎn)品是變頻節(jié)電器，它是通過(guò)改變電機(jī)工作頻率和電壓來(lái)改變電機(jī)轉(zhuǎn)速的一種節(jié)電設(shè)備，但在一些對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速要求嚴(yán)格的設(shè)備中，變頻節(jié)電器就不適用。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服傳統(tǒng)控制柜的缺陷及變頻器的局限性，進(jìn)一步提高電動(dòng)機(jī)的節(jié)電效率，本實(shí)用新型提供的一種節(jié)電電機(jī)控制柜，該節(jié)電柜是一種立體柜式結(jié)構(gòu)，由主電路、控制箱、散熱系統(tǒng)三部分組成。主電路由空氣斷路器、交流接觸器、熔斷器、可控硅模塊、接線端子組成；控制電路由電流互感器、控制線路板及顯示電路組成；散熱系統(tǒng)包括可控硅散熱、控制箱散熱及整個(gè)節(jié)電柜的散熱。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案三相電源進(jìn)入節(jié)電控制柜，首先是從可控硅提取三相電流、電壓、相位差等信號(hào)，信號(hào)通過(guò)光電耦合器進(jìn)入比較器對(duì)這三者進(jìn)行比較，以判斷是否有缺相、過(guò)流、過(guò)載等情況，同時(shí)比較后的信號(hào)進(jìn)入鎖存器和單片機(jī)，由單片機(jī)對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析比較。當(dāng)檢測(cè)到有上述過(guò)流、缺相等情況，單片機(jī)就會(huì)發(fā)出封鎖可控硅脈沖的信號(hào)，可控硅就不會(huì)導(dǎo)通，電機(jī)停止工作，起到保護(hù)電機(jī)的作用，同時(shí)單片機(jī)輸出故障信號(hào)到顯示電路，在節(jié)電柜的面板上顯示相應(yīng)的故障。如果沒(méi)有檢測(cè)到上述情況，單片機(jī)輸出一個(gè)與負(fù)載相匹配的最佳信號(hào)，信號(hào)經(jīng)功率放大后通過(guò)光電耦合器件傳輸給可控硅，由可控硅的導(dǎo)通角來(lái)控制電機(jī)運(yùn)行。
在不改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速情況下，動(dòng)態(tài)調(diào)整電機(jī)的輸入功率是電機(jī)節(jié)電控制柜的核心技術(shù)，單片機(jī)通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)的電壓、電流、相位差等信號(hào)取樣，進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算、比較，使輸出功率與負(fù)載達(dá)到最佳匹配值，電機(jī)運(yùn)行在最佳經(jīng)濟(jì)當(dāng)量，從而達(dá)到節(jié)電的目的。
本實(shí)用新型節(jié)電柜的控制方式采用單片機(jī)智能化控制，單片機(jī)及其外圍電路組成控制電路，單片機(jī)的程序采用智能化模擬量的軟件編程設(shè)計(jì)，硬件電路運(yùn)用了CPLD陣列電路固化技術(shù)，這些技術(shù)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)機(jī)的軟起動(dòng)，其起動(dòng)電流約為額定電流的1.5倍，克服了傳統(tǒng)控制方式起動(dòng)電流大的問(wèn)題，傳統(tǒng)控制方式起動(dòng)電流約為額定電流的5-7倍。
本實(shí)用新型節(jié)電柜融合了智能化模擬量的軟件編程設(shè)計(jì)、CPLD硬件陣列電路、PTC過(guò)流過(guò)載保護(hù)、高穩(wěn)定性抗干擾模塊化微型電源以及超導(dǎo)熱管用于可控硅模塊的散熱等技術(shù)。本實(shí)用新型產(chǎn)品的有益效果是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)電網(wǎng)的沖擊小，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命，具有良好的節(jié)電效果。


附圖1為本實(shí)用新型節(jié)電柜工作原理框圖；附圖2為本實(shí)用新型節(jié)電柜正視圖；附圖3為本實(shí)用新型節(jié)電柜后視圖；附圖4為本實(shí)用新型節(jié)電柜的控制柜的原理圖；附圖5為本實(shí)用新型節(jié)電柜的單片機(jī)控制圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明附圖所示它包括控制箱21，航空插座22，斷路器23，熔斷器24，接線端子排25，交流接觸器26，風(fēng)扇27、28，交流互感器29，可控硅模塊30。外部三相電源通過(guò)右邊的接線端子進(jìn)入節(jié)電柜，A、B、C三相電分別接到斷路器23的1、3、5端子上，從斷路器23的2、4、6端子上引出兩路線，一路線通過(guò)反并聯(lián)可控硅模塊MTC接到熔斷器24上；另一路線接到交流接觸器26的1、3、5端子上，交流接觸器的2、4、6端子與熔斷器24相連接，也就是交流接觸器和可控硅模塊并聯(lián)在一起，熔斷器的另一端與接線端子排25連接，這樣就構(gòu)成了本實(shí)用新型的主電路。
如附圖5所示反并聯(lián)可控硅模塊MTC通過(guò)航空插座22與89C51單片機(jī)的I1、I2、I3，V1、V2、V3取樣信號(hào)端相連接，89C51單片機(jī)的18、19、20管腳分別與晶振、電容連接構(gòu)成整個(gè)控制電路的時(shí)序電路；管腳1、2、3、4與調(diào)節(jié)器相連，根據(jù)不同需要來(lái)調(diào)節(jié)啟動(dòng)時(shí)間；管腳5-9、11、12、13、17、21、22、32-36與高集成化可編程CPLD連接以及外圍的電阻和二極管構(gòu)成信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；管腳32-39與LM374器件、LED16一起組成節(jié)電柜的顯示電路。外部取樣信號(hào)V1、V2、V3、I1、I2、I3通過(guò)電阻分別和LM339比較器、1413鎖存器相連，它們通過(guò)電阻、二極管和CPLD連接在一起構(gòu)成節(jié)電柜的控制電路。
節(jié)電柜的散熱系統(tǒng)由附圖2所示的控制箱散熱風(fēng)扇、頂部的風(fēng)扇和附圖3所示的可控硅散熱風(fēng)扇組成。
把電機(jī)的六個(gè)接線端子分別接到控制柜上，接通三相電源即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制柜的功能。
權(quán)利要求1.一種智能節(jié)電電機(jī)控制柜，由主電路、控制箱、散熱系統(tǒng)三部分組成，其特征在于主電路由空氣斷路器、交流接觸器、熔斷器、可控硅模塊、接線端子組成；控制電路由電流互感器、控制線路板及顯示電路組成；散熱系統(tǒng)包括可控硅散熱、控制箱散熱。
2.如權(quán)利要求1所述的智能節(jié)電電機(jī)控制柜，其特征在于包括控制箱(21)，航空插座(22)，斷路器(23)，熔斷器(24)，接線端子排(25)，交流接觸器(26)，風(fēng)扇(27、28)，交流互感器(29)，可控硅模塊(30)，外部三相電源通過(guò)接線端子分別接到斷路器(23)的1、3、5端子上，從斷路器(23)的2、4、6端子上引出兩路線，一路線通過(guò)反并聯(lián)可控硅模塊(30)接到熔斷器(24)上；另一路線接到交流接觸器(26)的1、3、5端子上，交流接觸器(26)的2、4、6端子與熔斷器(24)相連接，交流接觸器(26)和可控硅模塊(30)并聯(lián)在一起，熔斷器的另一端與接線端子排(25)連接，反并聯(lián)可控硅模塊(30)通過(guò)航空插座(22)與89C51單片機(jī)的I1、I2、I3，V1、V2、V3取樣信號(hào)端相連接，89C51單片機(jī)的18、19、20管腳分別與晶振、電容連接構(gòu)成整個(gè)控制電路的時(shí)序電路；管腳1、2、3、4與調(diào)節(jié)器相連，根據(jù)不同需要來(lái)調(diào)節(jié)啟動(dòng)時(shí)間；管腳5-9、11、12、13、17、21、22、32-36與高集成化可編程CPLD連接以及外圍的電阻和二極管構(gòu)成信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；管腳32-39與LM374器件、LED16一起組成節(jié)電柜的顯示電路，外部取樣信號(hào)V1、V2、V3、I1、I2、I3通過(guò)電阻分別和LM339比較器、1413鎖存器相連，它們通過(guò)電阻、二極管和CPLD連接在一起構(gòu)成節(jié)電柜的控制電路。
專利摘要一種智能節(jié)電電機(jī)控制柜，由主電路、控制箱、散熱系統(tǒng)三部分組成，其特征在于主電路由空氣斷路器、交流接觸器、熔斷器、可控硅模塊、接線端子組成；控制電路由電流互感器、控制線路板及顯示電路組成；散熱系統(tǒng)包括可控硅散熱、控制箱散熱。本實(shí)用新型節(jié)電柜融合了智能化模擬量的軟件編程設(shè)計(jì)、CPLD硬件陣列電路、PTC過(guò)流過(guò)載保護(hù)、高穩(wěn)定性抗干擾模塊化微型電源以及超導(dǎo)熱管用于可控硅模塊的散熱等技術(shù)。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，對(duì)電網(wǎng)的沖擊小，延長(zhǎng)電動(dòng)機(jī)及相關(guān)設(shè)備的使用壽命，具有良好的節(jié)電效果。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2810027SQ20052009674
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2005年6月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月10日
發(fā)明者楊峰, 陳來(lái)寶, 李暉, 占美興, 方小鷹, 駱雪, 辛萍勇 申請(qǐng)人:江西省天智電子科技有限責(zé)任公司