[发明专利]一种异步电机启动堵转检测电路

说明书

本发明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。

技术领域

本发明涉及机电设备领域，特别涉及一种异步电机启动堵转检测电路。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种异步电机启动堵转检测电路。本发明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。

本发明的技术方案：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。

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。

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。

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。