[其他]电动机自动转换器

说明书

为了减小异步电动机的起动电流，与电源相比容量较大的异步电动机常采用降压起动。为了减少由起动状态到运转状态转换产生的冲击电流，又要使起动时间尽量短，一般规定当起动电流减小到1.5倍额定电流时进行转换。另外三角型接线的异步电动机在轻载（一般指40％额定功率及以下）运行时转换成星型接线可以达到节电的目的。

本实用新型是一种混合式电子电器，它可以发出控制信号进行起动和节电的自动转换。图1是它的原理方框图。本实用新型的特点在于采用一个通用的556型双时基电路构成鉴幅器和双向延时电路。由于时基电路输入电流只有0.5－2微安，这样就减轻了I－U变换器的负担，提高了整个装置的灵敏度和精度。又因为双时基集成电路在此担负了要由许多分离元件才能完成的任务，因此本实用新型又具有接线简单、体积小、重量轻、可靠性高等一系列优点。

现有的由分离元件构成的自动转换器，其精度和调整特性等方面均不如本实用新型。

本实用新型原理接线图如图2所示。图中C1、R2是降压元件，R1是C1的放电电阻，当电源电压与继电器额定电压接近时C1、R1可以省去，D1是整流全桥，DW1和C2是稳压和滤波元件。因为在起动时电源电压波动较大，为了提高检测精度用集成稳压元件IC1为鉴幅器和双向延时电路IC2提供稳定的直流电源。IC2是双时基电路NE556。其中第二个时基电路及C4、R8、R9构成鉴幅器，第一个时基电路及C3、D3、D4、R6、R7构成双向延时电路。小型电流互感器LH、R10－R19、转换开关K、D5、C5构成电流电压变换器，DW2起限幅作用，用以保护IC2。

由IC2的特性可知鉴幅器的转换电压是：8脚（脚号指IC2、下同）输入电压低于 1/3 Vcc（IC2电源电压），9脚输出高电位；12脚输入电压高于 2/3 Vcc时9脚输出低电位。如果把8脚和12脚接在一起返回系数Kf＝0.5太小，为此接入R8和R9用以调整返回系数。在作为起动转换器时，希望返回系数尽量大，这可使R8＝R9＜＜R_λ（IC2输入阻抗为兆欧级），此时U12≈2U8转换电压为 2/3 Vcc，Kf≈1。作为节电转换器时，常希望返回系数小一点。例如可以让电动机的负荷减至30％或以下时变成星型接线，增到40％或以上时再变成三角型接线。这时可使R9＞R8。如果I－U关系近似直线则R9≈2R8，此时转换电压为小于 1/2 Vcc，大于 2/3 Vcc，K5＝0.75。

由于转换电压与Vcc成正比，为了减小LH的体积，通常使IC2工作在最低允许电压下，一般是5－6伏，IC1可选用W73L05或W78L06。

下面先研究一下做为起动转换器时的工作情况。接通自动转换器电源，由于此时电机尚未接通电源，LH输出为零。9脚输出高电位至第一个时基电路2、6脚，因C3尚未充电2脚立即为高电位，5脚输出低电位，继电器J不动作。

起动开始后起动电流通过LH及D5、C5变成直流电压信号，输入鉴幅器，由K与R10－R19组成的分压电路，可以使1.5倍额定电流在C5上的分压相当于 2/3 Vcc。由于起动电流将大于1.5倍额定电流，12脚输入电压将大于 2/3 Vcc，9脚输出低电位，LED1发光表示已到定值。C3通过R7、D4充电，当6脚电压小于 1/3 Vcc（Uc3＞ 2/3 Vcc）时，5脚输出高电位，通过BG放大使继电器吸合，同时LED2发光表示延时已到继电器吸合。由Uc3＝0经R7充电至Uc3＝ 2/3 Vcc的时间t1≈1.1R7C3为第一个延时时间，一般取t1＝0.5－1.5秒。此时t1延时并非必要，因为起动时间远大于t1也没有坏处。

随着电动机转速的提高，起动电流逐渐下降，当降到小于1.5倍额定电流时，3脚输入电压小于 1/3 Vcc，9脚变成高电位。C3通过R6、D3放电，经过第二个延时t2≈1.1R6C3 Uc3小于 1/3 Vcc，2脚电压高于 2/3 Vcc，5脚输出低电位，继电器J返回。做为起动转换器时t2有害无利，所以令R6＝0，D4取消t2≈0。就是9脚输出高电位，2脚立即输入高电位，5脚输出低电位，继电器J返回，电动机由起动状态变成运转状态，起动过程结束。由于电动机变成运转状态时，因电压升高产生的冲击电流可能大于1.5额定电流，如是则9脚再次输出低电位，由于此时冲击电流高于1.5额定电流的时间小于t1，所以继电器J并不再次动作，因此t1是必须的。