專利名稱：一種繞線式電動機調(diào)速控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型為一種繞線式電動機調(diào)速控制器，用于起重設(shè)備上的繞線式電動機轉(zhuǎn)子串入電阻方式調(diào)速，尤其適合生產(chǎn)車間對吊裝重物的行車進行運動控制，是對用時間繼電器順序控制繞線式電動機調(diào)速方式的改進。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的工業(yè)行車從起動到高速運動，有個由低速到高速平緩逐級加速的過程，它由多個時間繼電器逐級延時、順序控制相應(yīng)的接觸器吸合，靠接觸器常開觸點閉合短路掉電動機轉(zhuǎn)子串入的電阻來實現(xiàn)。繞線式電動機轉(zhuǎn)子串入的電阻越大，電動機的轉(zhuǎn)速越低，反之轉(zhuǎn)速越高。通常電動機轉(zhuǎn)速分為5檔或6檔，I檔轉(zhuǎn)速最低，此時串入轉(zhuǎn)子的電阻全部加入，阻值最大；5檔或6檔轉(zhuǎn)速最高，串入轉(zhuǎn)子的電阻為零即電阻全部被短路；2檔以上短路掉部分電阻，檔位越高，短路掉的電阻越多，電動機轉(zhuǎn)速也就越高。這些接觸器吸合與釋放，又靠對應(yīng)的時間繼電器延時順序控制。如果轉(zhuǎn)速分5檔，需要4個時間繼電器，如果轉(zhuǎn)速分6檔，則需要5個時間繼電器。這4個或5個時間繼電器雖然可用一個控制電路組成調(diào)速控制器，但缺點是外接線多而復(fù)雜，可靠性低，造價高，維修成本也高。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型設(shè)計了一個調(diào)速控制器，代替現(xiàn)有技術(shù)由多個時間繼電器組成的調(diào)速控制器。本實用新型方案用普通微型繼電器(以下簡稱繼電器)來代替現(xiàn)有技術(shù)中的時間繼電器，如果轉(zhuǎn)速分5檔，需要4個繼電器，如果轉(zhuǎn)速分6檔，則需要5個繼電器，需要接觸器的個數(shù)與繼電器的個數(shù)相同。本實用新型的特點是采用R、C阻容充、放電原理實現(xiàn)延時順序控制，在R、C阻容充、放電回路串入一個按扭開關(guān)，起到接通或斷開充電電源的作用，控制充電或放電，該按扭開關(guān)具有一對常開-常閉轉(zhuǎn)換觸點，在其電阻與電容的連接點上再接入互相串聯(lián)的幾個二極管和一個電阻的支路，各個二極管順向串聯(lián)，二極管在前，末尾再接串聯(lián)一個電阻，然后接地。所謂二極管順向串聯(lián)，是指后一個二極管的正極接前一個二極管的負極。從第一個二極管的正極和其后各個二極管的串聯(lián)節(jié)點上依次引出控制信號，控制反相驅(qū)動器作功率放大，來順序控制各個繼電器的吸合與釋放，繼電器的吸合與釋放又控制對應(yīng)的接觸器的常開觸點動作，調(diào)節(jié)串入電動機轉(zhuǎn)子的電阻數(shù)量，實現(xiàn)電動機調(diào)速。如果轉(zhuǎn)速分5檔，需要4個二極管，如果轉(zhuǎn)速分6檔，則需要5個二極管，其余類推。按扭開關(guān)按下時電容充電，松開時電容放電。反相驅(qū)動器的輸入端具有一個門坎電壓或稱閾值電壓，大小約零點幾伏，當加在反相驅(qū)動器的輸入端的信號電壓達到或超過閾值電壓后，反相驅(qū)動器才有輸出，使繼電器線包通電。有多種商品集成電路，其內(nèi)集成了多個反相驅(qū)動器，現(xiàn)行的集成電路生產(chǎn)工藝能保證閾值電壓值一致性很好。在電容充電的過程中，電容上的電壓逐漸上升，自然是在前的控制信號先達到閾值電壓，隨后各個控制信號依次達到閾值電壓，以此來實現(xiàn)了順序控制。由于從各個二極管的串聯(lián)節(jié)點上依次引出控制信號，二極管約有O. 7V的正向壓降，具有箝位作用，保證了各個控制信號具有電位差，不會出現(xiàn)同時到達閾值電壓的情況。如果電容放電，自然是最末的控制信號首先跌落到閾值電壓以下，隨后各個控制信號依次跌落到閾值電壓以下，同樣實現(xiàn)了順序控制。本實用新型設(shè)計的電路體積小，結(jié)構(gòu)簡單，減少了外接線，維修方便，降低了成本。
圖1為電動機轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻的示意圖，其中U、V、W是三相交流電源，接入電動機Ml的定子，電動機Ml的轉(zhuǎn)子分為三相，第一相串聯(lián)了電阻Rll R15，第二相串聯(lián)了電阻R21 R25，第三相串聯(lián)了電阻R31 R35 ;在電阻Rll、R21、R31上分別并聯(lián)接觸器Kl的常開觸點Κ1-1、Κ1-2、Κ1-3 ;在電阻R12、R22、R32上分別并聯(lián)接觸器K2的常開觸點K2-1、K2-2、K2-3 ;在電阻R13、R23、R33上分別并聯(lián)接觸器K3的常開觸點K3-1、K3-2、K3-3 ;在電阻R14、R24、R34上分別并聯(lián)接觸器K4的常開觸點K4_l、K4_2、K4-3 ;在電阻R15、R25、R35上分別并聯(lián)接觸器K5的常開觸點K5-1、K5-2、K5-3。圖2是本實用新型的原理示意圖，其中反相驅(qū)動器NI N5可選擇ULN2003、MC1413、SN75492等型號的集成電路，N6為集成三端穩(wěn)壓器LM7805，電解電容C2、C3是濾波電容，以便從12V直流電源得到5V直流電源。Kl K5為接觸器，Jl J5為繼電器，Jl-1 J5-1分別為繼電器Jl J5的常開觸點；接觸器Kl K5分別與常開觸點Jl-1 J5-1串聯(lián)，用12V直流電源供電。圖3是本實用新型的一個實施例，它在圖2的基礎(chǔ)上增加了 5個CMOS模擬開關(guān)Dl D5，在二極管VDl VD5的各個串聯(lián)節(jié)點上連接了瀉放電阻R6 R9，對圖2進行了完
盡
口 ο圖4在二極管VDl之前串入了一個二極管VD0，二極管VDO的負極接二極管VDl的正極，二極管VDO的正極接電解電容Cl的正極。因為電解電容Cl開始充電時，電壓上升速度很快，使一檔速度持續(xù)時間過短，串入二極管VDO能延長一些一檔速度持續(xù)時間。增加了可調(diào)電阻RPl與電阻RO串聯(lián)，按扭開關(guān)SI的常閉觸點串聯(lián)了一個可調(diào)電阻RP2再接地，便于分別調(diào)整電動機升速或降速延遲時間。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例來解釋附圖和說明本實用新型的發(fā)明要點。參看圖2，取一個按扭開關(guān)SI，該按扭開關(guān)具有一對常開-常閉轉(zhuǎn)換觸點，即按下按扭時常開觸點閉合、常閉觸點斷開，松開按扭時則相反。把按扭開關(guān)SI的常開觸點連接一個低壓直流電源的正極，這個直流電源一般選用5V;按扭開關(guān)SI的公共端(6)連接電阻RO的一端，電阻RO的另一端連接電解電容Cl的正極，電解電容Cl的負極連接電路的參考零電位即接地，按扭開關(guān)SI的常閉觸點也接地；這樣組成了一個R0、C1充、放電回路，按下按扭開關(guān)時電解電容Cl充電，松開按扭時電解電容Cl放電。圖2電路將電動機轉(zhuǎn)速分為六檔控制，取五個二極管VDl VD5順向串聯(lián)，即后一個二極管的正極連接前一個二極管的負極，例如二極管VD2的正極連接二極管VDl的負極，并把該連接點標記為(2)，余類推，依次可得到(3)、(4)、(5)幾個連接點。把第一個二極管VDl的正極(I)連接到電阻RO與電解電容Cl的連接點，把最末的二極管VD5的負極連接電阻RlO的一端，RlO的另一端接地。從連接點(I) (5)分別通過限流電阻Rl R5連接到反相驅(qū)動器NI N5的輸入端，NI N5的輸出端分別連接到繼電器Jl J5線包的一端，繼電器Jl J5線包的另一端連接到一個低壓直流電源的正極，這個直流電源一般為12V,也就是說繼電器Jl J5分別由反相驅(qū)動器NI N5來驅(qū)動。當按下按扭開關(guān)SI時電解電容Cl通過電阻RO充電，連接點(I) (5 )的電位逐漸上升，首先連接點(I)的電位上升達到反相驅(qū)動器的閾值電壓，驅(qū)動繼電器Jl吸合；稍后連接點(2)的電位上升達到反相驅(qū)動器的閾值電壓，驅(qū)動繼電器J2吸合；再稍后連接點(3)、
(4)的電位依次上升達到反相驅(qū)動器的閾值電壓，驅(qū)動繼電器J3、J4吸合；最后連接點(5)的電位上升達到反相驅(qū)動器的閾值電壓，驅(qū)動繼電器J5吸合，實現(xiàn)了繼電器Jl J5順序吸合。若按下按扭開關(guān)SI不放，電解電容Cl上的電壓可達到最大(5V)并保持不變，繼電器Jl J5都保持成吸合狀態(tài)。若此時松開按扭開關(guān)SI，電解電容Cl放電，連接點(5) (I)的電位逐漸下降，首先連接點(5)的電位下降到低于閾值電壓，繼電器J5釋放，稍后連接點(4)的電位下降到低于閾值電壓，繼電器J4釋放……，直到連接點(I)的電位下降到低于閾值電壓，繼電器Jl釋放，控制了繼電器J5 Jl順序釋放。若按扭開關(guān)SI保持松開狀態(tài)，繼電器Jl J5也保持釋放狀態(tài)。Jl-1 J5-1分別是繼電器Jl J5的常開觸點，它們分別與接觸器Kl K5的線包串聯(lián)，由12V直流電源供電。接觸器Kl K5均有三對彼此獨立的常開觸點，現(xiàn)把接觸器Kl的三對常開觸點命名為Κ1-1、Κ1-2、Κ1-3，把接觸器K2的三對常開觸點命名為Κ2-1、Κ2-2、Κ2-3，余類推。當繼電器Jl J5處于吸合狀態(tài)時，其常開觸點Jl-1 J5-1閉合，接觸器Kl Κ5的線包得電，帶動接觸器Kl Κ5的各個常開觸點閉合，即可短路掉電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻。給電動機通電，當按下按扭開關(guān)SI時，SI的常開觸點閉合，5V直流電源通過SI的常開觸點和電阻RO給電解電容Cl充電，(I)點的電位逐漸上升，(2) (5)點的電位也會跟著逐漸上升，在(I)點的電位尚未上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓之前，其后的(2) (5)點的電位只會比(I)點的電位更低，它們彼此之間相差一個二極管的正向電壓，約O. 7V ;此時反相驅(qū)動器的各個輸出端為高電平，各個繼電器線包無電，繼電器處于釋放狀態(tài)，各個接觸器也跟著處于釋放狀態(tài)，各個接觸器的常開觸點斷開，電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻最大，電動機轉(zhuǎn)速最慢，是為I檔，慢速起動。隨后(I)點的電位上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓，反相驅(qū)動器NI的輸出端變?yōu)榈碗娖?，于是繼電器Jl線包得電吸合，其常開觸點Jl-1閉合，帶動接觸器Kl線包得電吸合，參看圖1，于是接觸器Kl的常開觸點Κ1-1、Κ1-2、Κ1-3閉合，分別短路掉電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻R11、R21、R31，電動機轉(zhuǎn)速開始升高，是為2檔，當(2)點的電位未上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓前，電動機保持這個轉(zhuǎn)速。隨后(2)點的電位上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓，反相驅(qū)動器Ν2的輸出端變?yōu)榈碗娖?，繼電器J2吸合，此時繼電器Jl、J2同時為吸合狀態(tài)，使接觸器Κ1、Κ2也同時吸合，Κ2的常開觸點Κ2-1、Κ2-2、Κ2-3閉合，分別短路掉電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻町2、1 22、1 32，此時有Rll+ R12、R21+ R22、R31+ R32等電阻被短路掉，電動機轉(zhuǎn)速比2檔再升高一點，是為3檔，當(3)點的電位未上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓前，電動機保持這個轉(zhuǎn)速。其余類推，當(3)點的電位上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓，電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻R13、R23、R33被短路掉，是為4檔；當(4)點的電位上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓，電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻R14、R24、R34被短路掉，是為5檔；最后(5)點的電位上升到反相驅(qū)動器的閾值電壓，電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻R15、R25、R35被短路掉，是為6檔；此時電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻已全部被短路掉，電動機轉(zhuǎn)速達到最大。只要繼續(xù)按下按扭SI不放，電動機便在最大轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運行。如果此時松開按扭SI，由于SI的常閉觸點閉合接地，電解電容Cl通過電阻RO放電，(5)點的電位將首先下降到反相驅(qū)動器的閾值電壓以下，繼電器J5及接觸器K5首先失電釋放，接觸器K5的觸點恢復(fù)成常開狀態(tài)，電阻R15、R25、R35恢復(fù)串聯(lián)在電動機轉(zhuǎn)子上，電動機轉(zhuǎn)速恢復(fù)成5檔；然后(4)點、(3)點、(2)點、(I)點的電位依次下降到反相驅(qū)動器的閾值電壓以下，依次恢復(fù)各個檔位的電動機轉(zhuǎn)子的串聯(lián)電阻，電動機轉(zhuǎn)速依次恢復(fù)成4檔、3檔、2檔、I檔，最后保持I檔轉(zhuǎn)速運行。如果電動機轉(zhuǎn)速達到某個檔位后想保持這個檔位的轉(zhuǎn)速， 可以采取“點動”按扭開關(guān)Si的方式，即按扭開關(guān)SI松開、按下交替進行便可，以補充電解電容Cl因放電失去的電倉泛。圖3是本實用新型的一個實施例，大部分電路與圖2相同，工作原理亦同。所不同是在二極管VDl的正極、VDl VD5的各個串聯(lián)節(jié)點即圖中的(I)、(2)、(3)、(4)、(5)各點不是直接連接限流電阻Rl R5，而是連接到各個模擬開關(guān)Dl D5的控制輸入端上，這里CMOS模擬開關(guān)采用了集成電路⑶4066，每片⑶4066內(nèi)有四個彼此獨立的模擬開關(guān)，這五個模擬開關(guān)的輸入端接到5V直流電源的正極，它們的輸出端分別連接限流電阻Rl R5的一端；CM0S模擬開關(guān)的輸入阻抗高，輸出阻抗低，起到阻抗變換的作用，電路更可靠。同時在(I)、(2)、(3)、(4)、(5)各點連接瀉放電阻R6 R9的一端，R6 R9的另一端接地，R6 R9的阻值取IM Ω以上。電動機從一檔轉(zhuǎn)速升到最大轉(zhuǎn)速，一般調(diào)整為4-5秒鐘為宜。因為電解電容Cl開始充電時，電壓上升速度很快，(I)點電位很快便能達到閾值電壓，使一檔速度持續(xù)時間過短，可在二極管VDl之前串入了一個二極管VD0，增加一個二極管的正向壓降，使(I)點電位推遲達到閾值電壓來改善這種情況，如圖4所示，即將二極管VDO的負極接二極管VDl的正極，二極管VDO的正極接電解電容Cl的正極，串入二極管VDO能延長一些一檔速度持續(xù)時間。圖4還增加可調(diào)電阻RPl與電阻RO串聯(lián)，便于調(diào)整充電時間常數(shù)[=(R0+ RP1)*C1]，按扭開關(guān)SI的常閉觸點串聯(lián)了一個可調(diào)電阻RP2再接地，便于調(diào)整放電時間常數(shù)[=(R0+ RPl+ RP2)*C1]，即是便于分別調(diào)整電動機升速或降速延遲時間。綜上所述，本實用新型的特征是1、采用R、C阻容充、放電原理實現(xiàn)延時順序控制，其措施為I)、電阻R0、電解電容Cl的充、放電回路串聯(lián)了一個具有一對常開-常閉轉(zhuǎn)換觸點的按扭開關(guān)Si，起到接通或斷開充電電源的作用，即按下按扭常開觸點閉合、常閉觸點斷開，松開按扭則相反。把按扭開關(guān)Si的常開觸點連接一個低壓直流電源的正極，這個直流電源一般選用5V;按扭開關(guān)SI的公共端(6)連接電阻RO的一端，電阻RO的另一端連接電解電容Cl的正極，電解電容Cl的負極連接電路的參考零電位即接地，按扭開關(guān)SI的常閉觸點也接地；這樣組成了一個R0、C1充、放電回路，按下按扭開關(guān)時電解電容Cl充電，松開按扭時電解電容Cl放電。2)、在充、放電回路的電解電容Cl的正極接入了一條支路，電動機調(diào)速分六檔控制時，該支路由五個二極管VDl VD5和一個電阻RlO依次串聯(lián)組成，二極管在前，電阻在后，各個二極管順向串聯(lián)，即后一個二極管的正極連接前一個二極管的負極，末尾二極管VD5的負極連接電阻RlO的一端，RlO的另一端接地；首個二極管VDl的正極(I)連接電解電容Cl的正極，從二極管VDl的正極(I)、二極管VDl的負極與二極管VD2的正極連接點
(2)、二極管VD2的負極與二極管VD3的正極連接點(3)、二極管VD3的負極與二極管VD4的正極連接點(4)、二極管VD4的負極與二極管VD5的正極連接點(5)引出五個控制信號；3)、引出的五個控制信號按順序分別連接模擬開關(guān)Dl D5的控制輸入端，模擬開關(guān)Dl D5的輸入端接到5V直流電源的正極，模擬開關(guān)Dl D5輸出端分別連接限流電阻Rl R5的一端，限流電阻Rl R5的另一端分別連接反相驅(qū)動器NI N5的輸入端，反相驅(qū)動器NI N5的輸出端分別連接繼電器Jl J5線包的一端，繼電器Jl J5線包的另一端連接12V直流電源的正極。2、可在二極管VDI之前串入一個二極管VDO，即二極管VDO的負極接二極管VDI的正極，二極管VDO的正極接電解電容Cl的正極，串入二極管VDO能延長一些一檔速度持續(xù)時間。3、若電動機調(diào)速分五檔控制，電解電容Cl的正極接入的支路僅需要四個二極管和一個電阻依次串聯(lián)，模擬開關(guān)、反相驅(qū)動器也分別減少一個。4、為實現(xiàn)充、放電時間常數(shù)分別可調(diào)，可將電阻RO串聯(lián)可調(diào)電阻RPI后代替RO以及在按扭開關(guān)SI的常閉觸點串入可調(diào)電阻RP2再接地。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施范例而已，并非對發(fā)明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或修飾為等同變化的等效實施例，但是凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種繞線式電動機調(diào)速控制器，采用R、c阻容充、放電原理實現(xiàn)延時順序控制，其特征在于 1)、充、放電回路串聯(lián)了具有一對常開-常閉轉(zhuǎn)換觸點的按扭開關(guān)SI，把按扭開關(guān)SI的常開觸點連接5V直流電源的正極，按扭開關(guān)SI的公共端(6)連接電阻RO的一端，電阻RO的另一端連接電解電容Cl的正極，電解電容Cl的負極接地，按扭開關(guān)SI的常閉觸點也接地，這樣組成了一個R0、Cl充、放電回路，按下按扭開關(guān)時電解電容Cl充電，松開按扭時電解電容Cl放電； 2)、在電解電容Cl的正極接入了一條支路，電動機調(diào)速分六檔控制時，該支路由五個二極管VDl VD5和一個電阻RlO依次串聯(lián)組成，二極管在前，電阻在后，各個二極管順向串聯(lián)，即后一個二極管的正極連接前一個二極管的負極，末尾二極管VD5的負極連接電阻RlO的一端，RlO的另一端接地；首個二極管VDl的正極(I)連接電解電容Cl的正極，從二極管VDl的正極(I)、二極管VDl的負極與二極管VD2的正極連接點(2)、二極管VD2的負極與二極管VD3的正極連接點(3)、二極管VD3的負極與二極管VD4的正極連接點(4)、二極管VD4的負極與二極管VD5的正極連接點(5)引出五個控制信號； 3)、引出的五個控制信號按順序分別連接模擬開關(guān)Dl D5的控制輸入端，模擬開關(guān)Dl D5的輸入端接到5V直流電源的正極，模擬開關(guān)Dl D5的輸出端分別連接限流電阻Rl R5的一端，限流電阻Rl R5的另一端分別連接反相驅(qū)動器NI N5的輸入端，反相驅(qū)動器NI N5的輸出端分別連接繼電器Jl J5線包的一端，繼電器Jl J5線包的另一端連接12V直流電源的正極。
2.如權(quán)利要求1所述的繞線式電動機調(diào)速控制器，其特征在于可在二極管VDl之前串入一個二極管VDO，二極管VDO的負極接二極管VDl的正極，二極管VDO的正極接電解電容Cl的正極。
3.如權(quán)利要求1所述的繞線式電動機調(diào)速控制器，其特征在于若電動機調(diào)速分五檔控制，電解電容Cl的正極接入的支路僅需要四個二極管和一個電阻依次串聯(lián)，模擬開關(guān)、反相驅(qū)動器也分別減少一個。
4.如權(quán)利要求1所述的繞線式電動機調(diào)速控制器，其特征在于可將電阻RO串聯(lián)可調(diào)電阻RPl后代替RO以及在按扭開關(guān)SI的常閉觸點串入可調(diào)電阻RP2再接地，實現(xiàn)充、放電時間常數(shù)分別可調(diào)。
專利摘要本實用新型為一種繞線式電動機調(diào)速控制器，用于起重設(shè)備上的繞線式電動機轉(zhuǎn)子串入電阻方式調(diào)速，尤其適合生產(chǎn)車間對吊裝重物的行車進行運動控制，是對用時間繼電器順序控制繞線式電動機調(diào)速方式的改進。它采用R、C阻容充、放電原理，充、放電回路串聯(lián)了按扭開關(guān)控制接通、斷開充電電源；電容處接入了一條支路，該支路由五個二極管和一個電阻依次串聯(lián)組成，從二極管的各個串聯(lián)節(jié)點引出五個控制信號，實現(xiàn)電動機延時順序控制調(diào)速。
文檔編號H02P25/24GK202841047SQ20122040382
公開日2013年3月27日 申請日期2012年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月15日
發(fā)明者陳祥輝 申請人:湖南水口山有色金屬集團有限公司