一种异步电机启动堵转检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种异步电机启动堵转检测电路，包括与异步电机(1)相连的电压波形变换电路模块(2)和电流波形变换电路模块(3)，电压波形变换电路模块(2)和电流波形变换电路模块(3)的末端共同连接有异或门(4)，异或门(4)的输出端依次设有低通滤波器(5)和与异步电机(1)相连的控制单元(6)；本发明专利技术通过检测启动阶段异步电机电压与电流之间的相位关系来对异步电机是否存在堵转故障进行判断，具有检测准确性佳的特点。确性佳的特点。确性佳的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种异步电机启动堵转检测电路


[0001]本专利技术涉及机电设备领域，特别涉及一种异步电机启动堵转检测电路。

技术介绍

[0002]电机作为动力来源，被广泛使用在各行各业，如各种机床、电动汽车、高铁机车、工厂动力设备、给排水设备、电梯、电风扇、空调等等。由于电机应用的工况条件复杂以及保护措施不完善，经常遇到电机转子被堵转的情况，例如电机转子上传动机构被抱死或者变速齿轮因异物或故障导致堵转、电梯传动链条被卡死、传送装置的皮带卡住、水泵流体介质结冰或者泥沙堵转等等。一旦发生堵转，电机的电流急剧上升，其远大于额定工作电流，甚至能达到额定电流的十几倍。巨大的电流导致电机功耗急剧增加，电机内部的温度快速上升，电机线圈绝缘漆损坏，导致电机内部短路，进一步增大的电机的电流，严重时甚至会引起火灾。目前，现有文献中给出的堵转检测技术普遍采用检测电机转速、电机反电动势、电机内部温度以及电机电流等方案。采用电机转速和电机内部温度来检测堵转方案，需要在电机的内部或者转轴上增加检测元件，导致电机结构复杂，进而影响整个电机的设计和制造工艺，增加成本和复杂性。采用反电动势方案检测堵转，一方面需要准确可靠的数学模型通过反电动势计算出转速；另一方面，当转速较低时，反电动势的值较小，采样得到的数据信噪比不高，容易受到噪声的干扰，需要复杂的信号处理方法，导致软件算法复杂，成本高。采用电流检测堵转，由于获取数据方面，无需改变结构而广泛使用。但现有方案往往只是检测电流的峰值大小来判断是否发生堵转，通过与出厂前测试获得的电机堵转电流参考值进行比较，进而判断水泵是否发生启动堵转。该方案主要存在以下问题：其一，电机老化及工作环境的差异等原因导致堵转电流漂移；其二，仅依靠启动电流峰值单点参数判断，会导致的误判及失效，降低判断的可靠性、鲁棒性和抑制干扰的能力。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，提供一种异步电机启动堵转检测电路。本专利技术通过检测启动阶段异步电机电压与电流之间的相位关系来对异步电机是否存在堵转故障进行判断，具有检测准确性佳的特点。
[0004]本专利技术的技术方案：一种异步电机启动堵转检测电路，包括与异步电机相连的电压波形变换电路模块和电流波形变换电路模块，电压波形变换电路模块和电流波形变换电路模块的末端共同连接有异或门，异或门的输出端依次设有低通滤波器和与异步电机相连的控制单元；所述电压波形变换电路模块包括与异步电机任意两相电源线相连的电压转换电路，电压转换电路上设有相串联的第一电阻和第一双向稳压二极管，第一双向稳压二极管的两端连接有与其并联的第一光耦，第一光耦的输出端上设有与异或门输入端相连的电压信号输出电路，电压信号输出电路上连接有第一下拉电阻，第一下拉电阻两端连接有相并联的第一干扰滤波电容；所述电流波形变换电路模块包括异步电机任意一相电源线相连的电流转换电路，电流转换电路上设有相串联的第二电阻和第二双向稳压二极管，第二双
向稳压二极管的两端连接有与其并联的第二光耦，第二光耦的输出端上设有与异或门输入端相连的电流信号输出电路，电流信号输出电路上连接有第二下拉电阻，第二下拉电阻两端连接有相并联的第二干扰滤波电容。
[0005]上述的一种异步电机启动堵转检测电路中，所述异步电机的T形等效电路包括与三相电源线相连的总电路，总电路上依次设有定子铜损耗电阻、定子漏磁通电抗、铁损耗电阻和主磁通电抗，总电路上还具有与铁损耗电阻和主磁通电抗相并联的转子电路，转子电路上依次设有转子铜损耗电阻、转子漏磁通电抗和转子负载电阻。
[0006]前述的一种异步电机启动堵转检测电路中，所述转子负载电阻阻值为S为转差率，R'
r
为转子铜损耗电阻阻值。
[0007]前述的一种异步电机启动堵转检测电路中，所述异步电机的电源线上设有与控制单元相连的KM触点。
[0008]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0009]1、本专利技术包括与异步电机相连的电压波形变换电路模块和电流波形变换电路模块，电压波形变换电路模块和电流波形变换电路模块的末端共同连接有异或门，异或门的输出端依次设有低通滤波器和与异步电机相连的控制单元；所述电压波形变换电路模块包括与异步电机任意两相电源线相连的电压转换电路，电压转换电路上设有相串联的第一电阻和第一双向稳压二极管，第一双向稳压二极管的两端连接有与其并联的第一光耦，第一光耦的输出端上设有与异或门输入端相连的电压信号输出电路，电压信号输出电路上连接有第一下拉电阻，第一下拉电阻两端连接有相并联的第一干扰滤波电容；所述电流波形变换电路模块包括异步电机任意一相电源线相连的电流转换电路，电流转换电路上设有相串联的第二电阻和第二双向稳压二极管，第二双向稳压二极管的两端连接有与其并联的第二光耦，第二光耦的输出端上设有与异或门输入端相连的电流信号输出电路，电流信号输出电路上连接有第二下拉电阻，第二下拉电阻两端连接有相并联的第二干扰滤波电容；电压波形变换电路模块将异步电机的任意两相正弦交流电压信号转换为过零点发生跳变的方波电压信号，电流波形变换电路模块将异步电机的正弦交流电流信号转换为过零点发生跳变的方波电压信号，异或门依据两方波电压信号之间的相位差来获取对应的模拟电压信号，该模拟电压信号经低通滤波器的直流增益后到达控制单元内进行判别异步电机是否发生堵转；将电流与电压结合，通过电流和电压之间的相位差来进行判断异步电机是否发生堵转，相比传统的仅依靠电动势或电流的方法，具有判断准确性更高和判断速度更快的特点。
[0010]2、本专利技术异步电机的电源线上设有与控制单元相连的KM触点，当控制单元监测到异步电机与电流之间的相位差不变，可以控制KM触点断开，从而及时使异步电机停止，进一步提升实用性。
附图说明
[0011]图1是本专利技术结构示意图；
[0012]图2是本专利技术异步电机的T形等效电路示意图。
[0013]附图中的标记为：1
‑
异步电机；2
‑
电压波形变换电路模块；3
‑
电流波形变换电路模
块；4
‑
异或门；5
‑
低通滤波器；6
‑
控制单元；7
‑
电压转换电路；8
‑
第一电阻；9
‑
第一双向稳压二极管；10
‑
第一光耦；11
‑
电压信号输出电路；12
‑
第一下拉电阻；13
‑
第一干扰滤波电容；14
‑
电流转换电路；15
‑
第二电阻；16
‑
第二双向稳压二极管；17
‑
第二光耦；18
‑
电流信号输出电路；19
‑
第二下拉电阻；20
‑
第二干扰滤波电容；21
‑
总电路；22
‑
定子铜损耗电阻；23
‑
定子漏磁通电抗；24
‑
铁损耗电阻；25
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异步电机启动堵转检测电路，其特征在于：包括与异步电机(1)相连的电压波形变换电路模块(2)和电流波形变换电路模块(3)，电压波形变换电路模块(2)和电流波形变换电路模块(3)的末端共同连接有异或门(4)，异或门(4)的输出端依次设有低通滤波器(5)和与异步电机(1)相连的控制单元(6)；所述电压波形变换电路模块(2)包括与异步电机(1)任意两相电源线相连的电压转换电路(7)，电压转换电路(7)上设有相串联的第一电阻(8)和第一双向稳压二极管(9)，第一双向稳压二极管(9)的两端连接有与其并联的第一光耦(10)，第一光耦(10)的输出端上设有与异或门(4)输入端相连的电压信号输出电路(11)，电压信号输出电路(11)上连接有第一下拉电阻(12)，第一下拉电阻(12)两端连接有相并联的第一干扰滤波电容(13)；所述电流波形变换电路模块(3)包括异步电机(1)任意一相电源线相连的电流转换电路(14)，电流转换电路(14)上设有相串联的第二电阻(15)和第二双向稳压二极管(16)，第二双向稳压二极管(16)的两端连接有与其并联的第二光耦(...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭志辉，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：