專利名稱：一種繞線式電動機調速控制器的制作方法
技術領域：
本實用新型為一種繞線式電動機調速控制器，用于起重設備上的繞線式電動機轉子串入電阻方式調速，尤其適合生產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速方式的改進。
背景技術：
現有的工業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、順序控制相應的接觸器吸合，靠接觸器常開觸點閉合短路掉電動機轉子串入的電阻來實現。繞線式電動機轉子串入的電阻越大，電動機的轉速越低，反之轉速越高。通常電動機轉速分為5檔或6檔，I檔轉速最低，此時串入轉子的電阻全部加入，阻值最大；5檔或6檔轉速最高，串入轉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，電動機轉速也就越高。這些接觸器吸合與釋放，又靠對應的時間繼電器延時順序控制。如果轉速分5檔，需要4個時間繼電器，如果轉速分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速控制器，但缺點是外接線多而復雜，可靠性低，造價高，維修成本也高。
發明內容本實用新型設計了一個調速控制器，代替現有技術由多個時間繼電器組成的調速控制器。本實用新型方案用普通微型繼電器(以下簡稱繼電器)來代替現有技術中的時間繼電器，如果轉速分5檔，需要4個繼電器，如果轉速分6檔，則需要5個繼電器，需要接觸器的個數與繼電器的個數相同。本實用新型的特點是采用R、C阻容充、放電原理實現延時順序控制，在R、C阻容充、放電回路串入一個按扭開關，起到接通或斷開充電電源的作用，控制充電或放電，該按扭開關具有一對常開-常閉轉換觸點，在其電阻與電容的連接點上再接入互相串聯的幾個二極管和一個電阻的支路，各個二極管順向串聯，二極管在前，末尾再接串聯一個電阻，然后接地。所謂二極管順向串聯，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節點上依次引出控制信號，控制反相驅動器作功率放大，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的接觸器的常開觸點動作，調節串入電動機轉子的電阻數量，實現電動機調速。如果轉速分5檔，需要4個二極管，如果轉速分6檔，則需要5個二極管，其余類推。按扭開關按下時電容充電，松開時電容放電。反相驅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，當加在反相驅動器的輸入端的信號電壓達到或超過閾值電壓后，反相驅動器才有輸出，使繼電器線包通電。有多種商品集成電路，其內集成了多個反相驅動器，現行的集成電路生產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，以此來實現了順序控制。由于從各個二極管的串聯節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，同樣實現了順序控制。本實用新型設計的電路體積小，結構簡單，減少了外接線，維修方便，降低了成本。
圖1為電動機轉子串聯電阻的示意圖，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的轉子分為三相，第一相串聯了電阻Rll R15，第二相串聯了電阻R21 R25，第三相串聯了電阻R31 R35 ;在電阻Rll、R21、R31上分別并聯接觸器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，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的基礎上增加了 5個CMOS模擬開關Dl D5，在二極管VDl VD5的各個串聯節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，使一檔速度持續時間過短，串入二極管VDO能延長一些一檔速度持續時間。增加了可調電阻RPl與電阻RO串聯，按扭開關SI的常閉觸點串聯了一個可調電阻RP2再接地，便于分別調整電動機升速或降速延遲時間。
具體實施方式
下面結合實施例來解釋附圖和說明本實用新型的發明要點。參看圖2，取一個按扭開關SI，該按扭開關具有一對常開-常閉轉換觸點，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電路將電動機轉速分為六檔控制，取五個二極管VDl VD5順向串聯，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分別由反相驅動器NI N5來驅動。當按下按扭開關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動器的閾值電壓，驅動繼電器Jl吸合；稍后連接點(2)的電位上升達到反相驅動器的閾值電壓，驅動繼電器J2吸合；再稍后連接點(3)、
(4)的電位依次上升達到反相驅動器的閾值電壓，驅動繼電器J3、J4吸合；最后連接點(5)的電位上升達到反相驅動器的閾值電壓，驅動繼電器J5吸合，實現了繼電器Jl J5順序吸合。若按下按扭開關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。若此時松開按扭開關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SI保持松開狀態，繼電器Jl J5也保持釋放狀態。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，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子的串聯電阻。給電動機通電，當按下按扭開關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，各個接觸器也跟著處于釋放狀態，各個接觸器的常開觸點斷開，電動機轉子的串聯電阻最大，電動機轉速最慢，是為I檔，慢速起動。隨后(I)點的電位上升到反相驅動器的閾值電壓，反相驅動器NI的輸出端變為低電平，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子的串聯電阻R11、R21、R31，電動機轉速開始升高，是為2檔，當(2)點的電位未上升到反相驅動器的閾值電壓前，電動機保持這個轉速。隨后(2)點的電位上升到反相驅動器的閾值電壓，反相驅動器Ν2的輸出端變為低電平，繼電器J2吸合，此時繼電器Jl、J2同時為吸合狀態，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子的串聯電阻町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動器的閾值電壓前，電動機保持這個轉速。其余類推，當(3)點的電位上升到反相驅動器的閾值電壓，電動機轉子的串聯電阻R13、R23、R33被短路掉，是為4檔；當(4)點的電位上升到反相驅動器的閾值電壓，電動機轉子的串聯電阻R14、R24、R34被短路掉，是為5檔；最后(5)點的電位上升到反相驅動器的閾值電壓，電動機轉子的串聯電阻R15、R25、R35被短路掉，是為6檔；此時電動機轉子的串聯電阻已全部被短路掉，電動機轉速達到最大。只要繼續按下按扭SI不放，電動機便在最大轉速狀態下運行。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的觸點恢復成常開狀態，電阻R15、R25、R35恢復串聯在電動機轉子上，電動機轉速恢復成5檔；然后(4)點、(3)點、(2)點、(I)點的電位依次下降到反相驅動器的閾值電壓以下，依次恢復各個檔位的電動機轉子的串聯電阻，電動機轉速依次恢復成4檔、3檔、2檔、I檔，最后保持I檔轉速運行。如果電動機轉速達到某個檔位后想保持這個檔位的轉速， 可以采取“點動”按扭開關Si的方式，即按扭開關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的各個串聯節點即圖中的(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Dl D5的控制輸入端上，這里CMOS模擬開關采用了集成電路⑶4066，每片⑶4066內有四個彼此獨立的模擬開關，這五個模擬開關的輸入端接到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。電動機從一檔轉速升到最大轉速，一般調整為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時間。圖4還增加可調電阻RPl與電阻RO串聯，便于調整充電時間常數[=(R0+ RP1)*C1]，按扭開關SI的常閉觸點串聯了一個可調電阻RP2再接地，便于調整放電時間常數[=(R0+ RPl+ RP2)*C1]，即是便于分別調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、放電回路串聯了一個具有一對常開-常閉轉換觸點的按扭開關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依次串聯組成，二極管在前，電阻在后，各個二極管順向串聯，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Dl D5的控制輸入端，模擬開關Dl D5的輸入端接到5V直流電源的正極，模擬開關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動器NI N5的輸入端，反相驅動器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時間。3、若電動機調速分五檔控制，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，模擬開關、反相驅動器也分別減少一個。4、為實現充、放電時間常數分別可調，可將電阻RO串聯可調電阻RPI后代替RO以及在按扭開關SI的常閉觸點串入可調電阻RP2再接地。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施范例而已，并非對發明作任何形式上的限制，任何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內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方案內容，依據本實用新型的技術實質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方案的范圍內。
權利要求1.一種繞線式電動機調速控制器，采用R、c阻容充、放電原理實現延時順序控制，其特征在于 1)、充、放電回路串聯了具有一對常開-常閉轉換觸點的按扭開關SI，把按扭開關SI的常開觸點連接5V直流電源的正極，按扭開關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依次串聯組成，二極管在前，電阻在后，各個二極管順向串聯，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Dl D5的控制輸入端，模擬開關Dl D5的輸入端接到5V直流電源的正極，模擬開關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動器NI N5的輸入端，反相驅動器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.如權利要求1所述的繞線式電動機調速控制器，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.如權利要求1所述的繞線式電動機調速控制器，其特征在于若電動機調速分五檔控制，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，模擬開關、反相驅動器也分別減少一個。
4.如權利要求1所述的繞線式電動機調速控制器，其特征在于可將電阻RO串聯可調電阻RPl后代替RO以及在按扭開關SI的常閉觸點串入可調電阻RP2再接地，實現充、放電時間常數分別可調。
專利摘要本實用新型為一種繞線式電動機調速控制器，用于起重設備上的繞線式電動機轉子串入電阻方式調速，尤其適合生產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、放電回路串聯了按扭開關控制接通、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組成，從二極管的各個串聯節點引出五個控制信號，實現電動機延時順序控制調速。
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 優先權日2012年8月15日
發明者陳祥輝 申請人:湖南水口山有色金屬集團有限公司