三相电动机控制系统技术方案

一种三相电动机控制系统，包括取样－检测装置、信号处理装置、单片机控制装置、星形／三角形切换的控制装置四个主要部分。本系统除可以根据负载的变化自动地切换电动机绕组的联接方式外，还具有起动时间选择功能、功率选择功能以及断相、过载、短路、过压、欠压、三相电压不平衡等故障的自动保护功能。本系统可使电动机运行的负载率高、节能效果显著、成本低、使用及维修方便。为避免系统发生故障时造成停机事故，本系统具有一备用的手动控制系统。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
三相电动机控制系统本专利技术涉及电动机的控制，更具体地涉及三相交流电动机控制系统。目前大量使用的交流电动机的负载率普遍比较低，造成电能的严重浪费。国家提出的“开发与节约并重，节约放在优先地位”的节约能源方针对交流电动机节能技术的开发与应用必然产生巨大的推动力量。因而，对交流电动机的起动、节能、保护实现综合控制也是一种必然的趋势。现有的交流电动机的节能控制装置主要有两种类型：一种是简单的星形/三角形切换装置，这种控制方法虽然简单，但节电率不高，而且在切换时冲击电流较大，有时甚至产生停机事故；另一种是采用交流调压装置，即根据电动机的运行工况自动改变晶闸管的导通角，从而通过改变电动机的端电压来实现节能，这类装置的主要缺点是对电网存在严重的谐波干扰，而且结构复杂、成本较高、现场使用、维修也不方便，实际情况表明，这类装置也难以在实际应用中推广。本专利技术的目的就在于克服现有技术中的上述这些不足，提出一种结构简单、使用、维修方便、成本低、对电网无谐波干扰、消耗金属材料少、重量轻、占地面积小、负载率高、节能效果显著、而且具有多种保护功能的三相电动机控制系统。为实现上述的专利技术目的，本专利技术由下面所描述的技术方案构成。本专利技术的三相电动机控制系统采用单片机作为系统的控制核心，包括取样-检测装置、信号处理装置、单片机控制装置、星形/三角形切换的控制装置四个主要部分，其中：1)所述取样-检测装置包括有：由包括变压器B1在内的电压取样电路和电压检测电路1组成的电压取样-检测单元；ⅱ由包括电阻R4～R7以及变压器B2在内的三相不平衡取样电路、三相不平衡检测电路2和限幅装置D5组成的三相不平衡取样-检测单元；ⅲ由包括电流互感器LKA、LKB、LKC，电阻R1、R2、R3和变压器B3、B4、B5在内的三相电流取样电路、电流检测电路3、功率选择电路4以及限幅装置D12组成的电流取样-检测单元。所述电压取样-检测单元、三相不平衡取样-检测单元、电流取样-检测单元分别将电压信号、三相不平衡信号及电流信号输送给所述信号处理装置。2)所述信号处理装置包括三个电路结构基本相同的信号处理单元5、6、7，每个所述信号处理单元由两套彼此独立工作的比较电路及其各自的输出级组成，每个所述比较电路还包括有各自的动作阈值调整器W1、W2、…和信号显示器LED1、LED2…，每个所述信号处理单元5、6、7分别将各自的输出信号输送给所述单片机控制装置。所述信号处理单元5、6、7的输出信号包括有三相不平衡信号、过流信号、星形-->联接信号、三角形联接信号、欠压信号和过压信号。3)所述单片机控制装置包括有：ⅰ由单片机IC5及其附属电路、地址锁存器IC6及可编程只读存储器IC7组成的单片机控制单元；ⅱ用于预置起动延迟时间的拨码开关K3；ⅲ由开关电路BG7～BG12、输出继电器J3、J2、J1以及工作状态显示器LED7～LED11组成的输出开关控制电路8、9、10。所述信号处理单元5、6、7的各输出信号经所述单片机IC5的相应接口端输送给所述单片机控制单元，所述单片机控制单元根据由所述信号处理单元5、6、7输送的各信号以及由所述拨码开关K3输入的预置延时信号，按照预定的运算程序通过所述单片机IC5的相应接口端控制所述输出开关控制电路8、9、10的工作。4)所述星形/三角形切换及控制装置包括有：ⅰ电动机三相绕组A-X、B-Y、C-Z；ⅱ星形联接控制接触器CJY和三角形联接控制接触器CJ△。所述控制接触器CJY与CJ△的励磁绕组受所述输出开关控制电路10中输出继电器J1转换触点的控制，因而从电路上保证两个所述控制接触器中同时只能有一个被激励，当所述星形联接控制接触器CJY被激励时，其三对常开触点CJY1-3闭合(CJ△的三对常开触点CJ△1-3断开)，所述电动机的三相绕组A-X、B-Y、C-Z呈星形联接；反之，当所述三角形控制接触器CJ△被激励时，其三对常开触点CJ△1-3闭合(CJY的三对常开触点CJY1-3断开)，所述电动机的三相绕组A-X、B-Y、C-Z呈三角形联接。另外，所述输出开关控制电路8中输出继电器J3的转换触点串联于所述变压器B1初级绕组不同出线端与所述控制接触器CTY和CJ△励磁绕组间的电源回路中，当电网电压出现明显下降时，所述输出继电器J3工作，其转换触点动作，用以保证系统工作的可靠性。所述输出开关控制电路9中输出继电器J2的常开触点也串联于所述控制接触器CJY和CJ△励磁绕组的电源回路中，当出现过压、欠压、三相电压不平衡以及断相、过载、短路等故障时，所述输出继电器J2释放，其触点断开所述控制接触器CJY与CJ△励磁绕组的电源回路，所述电动机三相绕组与电网完全断开，从而实现故障情况下的可靠保护。另外，为防止由于上述的自动控制装置出现故障而造成停机事故，本专利技术的三相电动机控制系统还具有一个备用的手动控制装置，该备用手动控制装置包括一个用于切断单片机自动控制装置电源并接通备用手动控制装置电源的人工自动/手动转换开关K5，一个由手动开关K7、输出开关电路11组成的手动开关控制电路，一个由时基电路IC8及包括延时调整器RT2在内的附属电路、反相器IC9以及输出开关电路12组成的延时控制电路。所述输出开关电路11中输出继电器J5的常开触点串联于所述电动机控制接触器CJY和CJ△励磁绕组的电源回路中，用以实现对所述电动机的手动开启控制。所述输出开关电路12中输出继电器J4的转换触点也串联于所述电动机控制接触器CJY和CJ△励磁绕组的电源回路中，其作用与自动控制装置中所述输出继-->电器J1的作用相同，用于实现对电动机的星形/三角形切换控制。本专利技术的三相电动机控制系统还具有如下的技术特征：1)在所述单片机控制单元中增加禁止自行起动程序，并设置一重新起动开关K4与所述单片机控制单元相联接，如果一旦发生电网停电情况，所述禁止自行起动程序将保证当电网重新供电时系统不能自行起动，只有操作重新起动开关K4，系统才能重新被起动，从而避免由于停电后重新供电可能造成的事故或损失。2)在所述单片机控制装置中所述输出开关电路9的输入端与所述单片机IC5的三相不平衡信号输入接口端之间联接单向导通装置D100，用于在事先出现断相(如电源保险爆断)情况时禁止电机被起动。3)在所述信号处理单元5、6、7中的信号显示器LED1、LED2…为光学显示器，并且每个光学显示器都采用彼此不同的颜色，如黄色、红色等，用以区别不同种类的故障，如三相不平衡、过流…，或不同状态，如显形联接、三角形联接。4)所述信号显示器还可以包括一个声学显示器，用于只凭听觉即可知道已有某种故障或异常情况发生。5)所述三相电动机控制系统中全部的操作开关选择装置、各种显示器应设置在操作面板上，以便于操作和观察。本专利技术的电动机控制系统经过运行的检验以及正规的测试表明，本系统运行状况好，性能完全符合要求。由空载或轻载运行切换到满载运行，响应时间小于1秒，而且负载突变时无电流冲击。本系统节能效果非常显著，平均节电率达30％左右，最高节电率可达52.7％。由于本专利技术具有起动时间选择功能，控制功率选择功能以及断相、过载、短路、过压、欠压、三相电压不平衡等的自动保护功能，尤其是根据负载的变化自动切换电动机绕组联接方式，使得本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相电动机控制系统，包括有星形／三角形切换装置，其特征在于：还包括有取样－检测装置、信号处理装置、单片机控制装置、星形／三角形切换的控制装置四个主要部分，其中：１）所述取样－检测装置包括有：ｉ由包括变压器Ｂ↓［１］在内的电压取样 电路和电压检测电路［１］组成的电压取样－检测单元；ｉｉ由包括电阻Ｒ↓［４］～Ｒ↓［７］以及变压器Ｂ↓［２］在内的三相不平衡取样电路、三相不平衡检测电路［２］和限幅装置Ｄ↓［５］组成的三相不平衡取样－检测单元；ｉｉｉ由包括电流互感器Ｌ ＫＡ、ＬＫＢ、ＬＫＣ，电阻Ｒ↓［１］、Ｒ↓［２］、Ｒ↓［３］和变压器Ｂ↓［３］、Ｂ↓［４］、Ｂ↓［５］在内的三相电流取样电路、电流检测电路［３］、功率选择电路［４］以及限幅装置Ｄ↓［１２］组成的电流取样－检测单元；所述电压取样－检测单元 、三相不平衡取样－检测单元、电流取样－检测单元分别将电压信号、三相不平衡信号及电流信号输送给所述信号处理装置；２）所述信号处理装置包括三个电路结构基本相同的信号处理单元［５］、［６］、［７］，每个所述信号处理单元由两套彼此独立工作的比较 电路及其各自的输出级组成，每个所述比较电路还包括有各自的动作阈值调整器Ｗ↓［１］、Ｗ↓［２］…和信号显示器ＬＥＤ↓［１］、ＬＥＤ↓［２］…，每个所述信号处理单元［５］、［６］、［７］分别将各自的输出信号输送给所述单片机控制装置；所述信号 处理单元［５］、［６］、［７］的输出信号包括有三相不平衡信号、过流信号、星形联接信号、三角形联接信号、欠压信号和过压信号；３）所述单片机控制装置包括有：ｉ由单片机ＩＣ↓［５］及其附属电路、地址锁存器ＩＣ↓［６］及可编程只读存储器ＩＣ ↓［７］组成的单片机控制单元；ｉｉ用于预置起动延迟时间的拨码开关Ｋ↓［３］；ｉｉｉ由开关电路ＢＧ↓［７］～ＢＧ↓［１２］、输出继电器Ｊ↓［３］、Ｊ↓［２］、Ｊ↓［１］以及工作状态显示器ＬＥＤ↓［７］～ＬＥＤ↓［１１］组成的输出开关控 制电路［８］、［９］、［１０］；所述信号处理单元［５］、［６］、［７］的各输出信号经所述单片机ＩＣ↓［５］的相应接口端输送给所述单片机控制单元，所述单片机控制单元根据由所述信号处理单元［５］、［６］、［７］输送的各信号以及由所述拨码开关 Ｋ↓［３］输入的预置延时信号，按照预定的运算程序通过所述单片机ＩＣ↓［５］的相应接口端控制所述输出开关控制电路［８］、［９］、...

【技术特征摘要】
1、一种三相电动机控制系统，包括有星形/三角形切换装置，其特征在于：还包括有取样-检测装置、信号处理装置、单片机控制装置、星形/三角形切换的控制装置四个主要部分，其中：1)所述取样-检测装置包括有：ⅰ由包括变压器B1在内的电压取样电路和电压检测电路[1]组成的电压取样-检测单元；ⅱ由包括电阻R4～R7以及变压器B2在内的三相不平衡取样电路、三相不平衡检测电路[2]和限幅装置D5组成的三相不平衡取样-检测单元；ⅲ由包括电流互感器LKA、LKB、LKC，电阻R1、R2、R3和变压器B3、B4、B5在内的三相电流取样电路、电流检测电路[3]、功率选择电路[4]以及限幅装置D12组成的电流取样-检测单元；所述电压取样-检测单元、三相不平衡取样-检测单元、电流取样-检测单元分别将电压信号、三相不平衡信号及电流信号输送给所述信号处理装置；2)所述信号处理装置包括三个电路结构基本相同的信号处理单元[5]、[6]、[7]，每个所述信号处理单元由两套彼此独立工作的比较电路及其各自的输出级组成，每个所述比较电路还包括有各自的动作阈值调整器W1、W2…和信号显示器LED1、LED2…，每个所述信号处理单元[5]、[6]、[7]分别将各自的输出信号输送给所述单片机控制装置；所述信号处理单元[5]、[6]、[7]的输出信号包括有三相不平衡信号、过流信号、星形联接信号、三角形联接信号、欠压信号和过压信号；3)所述单片机控制装置包括有：ⅰ由单片机IC5及其附属电路、地址锁存器IC6及可编程只读存储器IC7组成的单片机控制单元；ⅱ用于预置起动延迟时间的拨码开关K3；ⅲ由开关电路BG7～BG12、输出继电器J3、J2、J1以及工作状态显示器LED7～LED11组成的输出开关控制电路[8]、[9]、[10]；所述信号处理单元[5]、[6]、[7]的各输出信号经所述单片机IC5的相应接口端输送给所述单片机控制单元，所述单片机控制单元根据由所述信号处理单元[5]、[6]、[7]输送的各信号以及由所述拨码开关K3输入的预置延时信号，按照预定的运算程序通过所述单片机IC5的相应接口端控制所述输出开关控制电路[8]、[9]、[10]的工作；4)所述星形/三角形切换的控制装置包括有：ⅰ电动机三相绕组A-X、B-Y、C-Z；ⅱ星形联接控制接触器...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘新东，
申请(专利权)人：甘新东，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]