基于转速设定的交流电机减压启动装置及方法
基于转速设定的交流电机减压启动装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于交流电机技术领域，具体涉及一种用于中小功率的交流电机减压平稳启动的基于转速设定的交流电机减压启动装置及方法。
【背景技术】
[0002]交流异步电机广泛应用于工农业生产的各个领域。目前，交流电机的启动方法很多，大功率交流电机通常采用软启动器、转子串电阻、转子串频敏电抗器等方法。而中小电机的启动大部分采用γ-A减压启动、定子串电抗等方法。
[0003]传统的Υ-Δ减压启动是采用定时的方法对电机定子绕组进行Y(星形)和Δ(三角形)联接的转换。由于电机所带负载的大小不同，启动所需的时间长短不一，如果在负载较大时启动电机，传统的定时Y - △启动会造成电机在较大电流下就进行Y - △转换，这样对负载会造成较大的冲击，缩短电机的使用寿命，严重时会烧毁电机，达不到减压启动的平稳效果Ο
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置及方法，能够实现Υ- Α启动过程中定子绕组Y接法到△接法的平稳转换，同时保证电机的启动安全。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，主要由转速检测器件、四个十进制BCD拨码开关以及控制器组成;其中，所述转速检测器件由一测速码盘和凹形对射式光电传感器组成，所述测速码盘固定安装在交流电机的转动主轴上，凹形对射式光电传感器的凹槽沿测速码盘的边缘套在测速码盘上，且凹形对射式光电传感器的输出端连接到控制器的转速检测端口；四个十进制BCD拨码开关分别连接至所述控制器对应的转速设定端口，用于对所述交流电机的Υ-A启动时的转速进行设定;所述控制器的输出端口连接交流电机的Υ- A转换电路，所述交流电机的外部启动/停止信号输入至所述控制器的相应的输入端口。
[0006]进一步的，所述测速码盘为10线金属测速码盘，所述凹形对射式光电传感器为凹形NPN型对射式光电传感器，当交流电机运行时，测速码盘与交流电机的主轴同轴旋转，凹形对射式光电传感器的发光管所发出的光会被测速码盘周期性的隔断，凹形对射式光电传感器的接收管接收到的光线也会周期性变化，当所述接收管接收到光线时，凹形对射式光电传感器的输出端输出低电平“0”，反之，输出高电平“1”，从而形成对应交流电机不同的转速的不同脉冲信号。
[0007]进一步的，所述测速码盘固定套装在交流电机的转动主轴上，所述凹形对射式光电传感器通过螺钉固定在交流电机的安装板上，所述测速码盘的边缘距所述凹形对射式光电传感器的凹槽内边的距离相等且不触碰到所述凹形对射式光电传感器。
[0008]进一步的，所述凹形对射式光电传感器的输出端通过一光电隔离器与所述控制器的转速检测端口相连。
[0009]进一步的，所述控制器根据所述凹形对射式光电传感器的输出并采用测频法计算出交流电机的转速。
[0010]进一步的，所述控制器为AT89C52系列单片机控制器。
[0011]进一步的，每个BCD拨码开关有5个引脚:8、4、2、1和A，A为公共端，接+5V电源，BCD拨码开关上的数字从0变到9时，8、4、2、1引脚将输出相应的电平。
[0012]进一步的，所述Y-Δ转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，继电器K1和K2线圈的线圈分别连接所述控制器的相应的输出端口，所述交流电机的外部启动/停止信号分别通过接触器KM1、KM2的触点输入至所述控制器的输入端口，且当接触器KM1的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为△形联接，启动结束；当接触器KM2的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。
[0013]进一步的，所述Y-△转换电路还包括指示灯，所述指示灯连接于所述控制器的指示灯控制端口，且当所述交流电机的定子绕组联接成Y形启动时，所述指示灯控制端口输出高电平，指示灯带电指示；当所述交流电机的定子绕组由Y形联接转为A形联接时，所述指示灯控制端口输出低电平，指示灯失电熄灭。
[0014]本发明提供一种上述的基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，包括:
[0015]通过控制器相应的输入端口接收交流电机的外部启动信号；
[0016]通过测速转盘和凹形对射式光电传感器检测在所述交流电机启动过程中的转速，并通过四个十进制BCD拨码开关设定所述交流电机的Y-△启动时的转速；
[0017]所述控制器根据所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速和所述凹形对射式光电传感器检测到的转速，对所述交流电机的γ-A启动转换进行控制，在开始时使所述交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动，当所述交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，再接着控制所述交流电机的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，结束Y-Δ启动。
[0018]进一步的，所述Y-Δ转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，当控制器接到外部启动信号时，接触器KM 1的触点闭合，继电器Κ1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为△形联接，启动结束。
[0019]进一步的，当控制器接到外部停止信号时，接触器KM2的触点闭合，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。
[0020]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果:
[0021]1、本发明的基于转速设定的交流电机减压启动装置，结构简单，成本低，通过测速转盘、凹形对射式光电传感器、控制器和四个十进制BCD拨码开关配合，能够通过对交流电机启动转速的设置，实现交流电机Υ- A启动过程中其定子绕组从Y接法到△接法的平稳转换，电机启动运行安全。
[0022]2、本发明的基于转速设定的交流减压启动装置的方法，在Y-△启动过程中通过测速转盘和凹形对射式光电传感器的配合测量交流电机的定子绕组的启动转速，并在电机的启动转速接近四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，使控制器发出Y-△转换信号，将定子绕组启动时的Y形接法转换成A形接法，结束Y-△启动，从而使交流电机的减压启动过程平稳、无冲击，保证电机的启动安全。
【附图说明】
[0023]图1是本发明具体实施例的基于转速设定的交流减压启动装置的结构示意图；
[0024]图2是本发明具体实施例的交流减压启动装置中的转速检测器件的安装示意图；
[0025]图3为本发明具体实施例的基于转速设定的交流减压启动装置的电路结构图。
【具 体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的一种基于转速设定的交流减压启动装置及方法作进一步的详细说明。
[0027]如图1所示，本发明提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，主要由转速检测器件20、四个十进制BCD拨码开关23以及控制器22组成；其中，所述转速检测器件20由一测速码盘201和凹形对射式光电传感器202组成，所述测速码盘201固定安装在交流电机11的转动主轴上，凹形对射式光电传感器202的凹槽沿测速码盘201的边缘套在测速码盘201上，且凹形对射式光电传感器202的输出端连接到控制器22的转速检测端口 ；四个十进制BCD拨码开关23(8卩BCD拨码开关1、BCD拨码开关2、BCD拨码开关3、BCD拨码开关4)分别连接至所述控制器22对应的转速设定端口，用于对所述交流电机11的Υ- Δ启动时的转速进行设定;所述控制器22的输出端口连接交流电机11的Υ- Δ转换电路12，所述交流电机11的外部启动/停止信号输入至所述控制器22的相应的输入端口。
[0028]本实施例中，为了能准确地检测到电机运行的转速，并按设定的转速进行转换，以实现转速测量、转速设定和控制输出三部分功能，将按以下步骤具体实施:
[0029]1.按附图2所示，测速码盘201采用10线金属测速码盘，凹形对射式光电传感器202采用凹形NPN型对射式光电传感器，将测速码盘201牢固地套装在交流电机11的转动主轴110上，凹形对射式光电传感器202通过螺钉112固定在交流电机11的安装板111上。测速码盘201距凹形对射式光电传感器202的凹槽内边的距离尽可能相等，测速码盘201的边缘不能触碰到凹形对射式光电传感器202的凹槽内边，即测速码盘201不与凹形对射式光电传感器202接触。当交流电机启动运转时，测速码盘201与交流电机11的转动主轴110同轴旋转，这时凹形对射式光电传感器202的发光管所发出的光会被测速码盘201周期性的隔断，凹形对射式光电传感器202的接收管接收到的光线也会随之周期性变化，当凹形对射式光电传感器202的接收管接收到光线时，凹形对射式光电传感器202的输出端输出低电平“0”，反之，当凹形对射式光电传感器202的接收管接收不到光线时，凹形对射式光电传感器202的输出端输出高电平“1”，因此，对应交流电机11的不同的转速，凹形对射式光电传感器202就会输出频率不同的脉冲信号，控制器22接收到该脉冲信号后，可采用Μ法，即测频法，计算出交流电机的实时转速。
[0030]2.如图1和图3所示，凹形对射式光电传感器202的输出端(即图3中202的2号端)与一光电隔离器21的输入端(即发光器侧的一输入端，如图3中21的2号端所示)相连，凹形对射式光电传感器202的电源端(即图3中202的1号端)接+24V电源，并通过电阻R1与光电隔离器21的另一输入端(即发光器侧的另一输入端，如图3中21的1号端所示)相连。因此，凹形对射式光电传感器202输出端输出的高低电平，脉冲信号可经光电隔离器21输入到控制器22的转速检测端口(即图3中22的Ρ2.0端口)，光电隔离器21的输出端(S卩即受光器侧的一输入端，如图3中21的3号端所示)连接到控制器22的转速检测端口(即图3中22的Ρ2.0端口)以及通过电阻R2连接到+5V电源，光电隔离器21的另一输出端(S卩即受光器侧的另一输入端，如图3中21的4号端所示)接地，光电隔离器21的输入端被凹形对射式光电传感器202施加电信号时，光电隔离器21的发光器发出光线，光电隔离器21的受光器接受光线之后就产生光电流，从其输出端流出，从而实现了 “电一光一电”转换。
[0031]3.请参考图1和图3，控制器22采用AT89C52系列单片机控制器。在进行交流电机11启动前，通过附图3中的四个十进制BCD拨码开关23手动设置交流电机的Y-Δ启动转换的转速，通常转速设定为电机额定转速的90 %左右，四个BCD拨码开关1、2、3、4分别表示设定电流的个位-千位，可设定交流电机11的Υ- A启动时的转速到千位，满足各种中小交流电机的转速的需要。四个十进制BCD拨码开关23分别与AT89C52系列单片机控制器的P0.0-P0.3端口、P0.4-P0.7端口、P1.0-P1.3端口和P1.4-P1.7端口连接。每个BCD拨码开关有5个引脚，它们分别是8、4、2、1和A，A为公共端，接+5V电源，拨码开关上的数字从0变到9时，8421引脚将输出相应的电平，例如当BCD拨码开关拨为1时，1引脚与公共控制端A接通;当拨为3时，1和2引脚与公共控制端A接通，由此每个BCD拨码开关的输出为8421码。
[0032]4.控制器22根据四个十进制BCD拨码开关23设定的转速和转速检测器件20检测到的交流电机11的实际启动转速，对交流电机11启动用的Υ- A转换电路12进行控制。其中，γ-A转换电路12由两个继电器K1、K2和指示灯H1形成，继电器K1和K2的线圈的2号端分别连接于AT89C52系列单片机控制器的Ρ2.5和Ρ2.6端口，接触器ΚΜ1触点(对应交流电机11的外部启动控制信号)的2号端和接触器ΚΜ2触点(对应于交流电机11的外部停止控制信号)的4号端分别连接于AT89C52系列单片机控制器的Ρ2.1和Ρ2.2端口，交流电机11的外部启动/停止信号的公共端1与+5V电源相连。用于指示交流电机11的Υ-△启动过程的指示灯Η1，连接于AT89C52系列单片机控制器的Ρ2.4端口。由此，当控制器22在接到交流电机11的外部启动信号时，接触器ΚΜ1触点闭合，控制器22的Ρ2.1端口为高电平，Ρ2.5端口输出高电平，继电器Κ1带电，其辅助触头控制交流电机11的定子绕组联接成Υ形进行启动，同时，Ρ2.4端口输出高电平，指示灯Η1带电指示；当交流电机11的启动转速达到四个BCD拨动开关26设定的转速时，P2.5端□输出低电平，继电器K1失电，P2.6端□延时一定时间(例如0.5秒)后输出高电平，继电器K2带电，其辅助触头控制交流电机11的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束，交流电机11在A形联接方式下运转，P2.4端□输出低电平，指示灯H1失电熄灭；当控制器22接到外部停止信号时，接触器KM2触点闭合，P2.2端口为高电平，P2.6端口输出低电平，继电器K2失电，交流电机11停止运转。
[0033]由上可见，本发明的基于转速设定的交流电机减压启动装置，结构简单，成本低，通过测速转盘、凹形对射式光电传感器、控制器和四个十进制BCD拨码开关配合，能够通过对交流电机的转速设置，来实现交流电机Υ- A启动过程中其定子绕组从Y接法到△接法的平稳转换，电机启动运行安全。
[0034]请参考图1至图3，本发明还提供一种上述的基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，包括:
[0035]通过控制器22相应的输入端口接收交流电机11的外部启动信号；
[0036]通过转速检测器件20的测速转盘201和凹形对射式检测在所述交流电机11启动过程中的转子的启动转速，并通过四个十进制BCD拨码开关23设定所述交流电机11的Y-Δ启动时的转速；
[0037]所述控制器5根据所述四个十进制BCD拨码开关23设定的转速和所述转速检测器件20检测到的启动转速，对所述交流电机11的Υ- A启动转换进行控制，在开始时使所述交流电机11的定子绕组联接成Y形进行启动，当所述交流电机11的启动转速达到所述四个十进制BCD拨码开关23设定的转速时，再接着控制所述交流电机11的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，结束Y-... Δ启动。
[0038]进一步的，所述Y-Δ转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，当控制器22接到外部启动信号时，接触器KM 1的触点闭合，继电器Κ1线圈连接的控制器2 2的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机11的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机11的启动转速达到所述四个十进制BCD拨码开关23设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器22的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器22的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机11的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束。
[0039]进一步的，当控制器22接到外部停止信号时，接触器KM2的触点闭合，该触点连接的控制器2 2的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机11停止运转。
[0040]由上所述，本发明的基于转速设定的交流减压启动装置的方法，在Y-△启动过程中通过转速检测器件测量交流电机11的转子的启动转速，并在交流电机的启动转速接近四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，使控制器22发出Y-△转换信号，将定子绕组启动时的Y形接法转换成A形接法，结束Y- △启动，从而使交流电机的减压启动过程平稳、无冲击，时保证电机的启动安全。
【主权项】
1.一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，其特征在于，主要由转速检测器件、四个十进制BCD拨码开关以及控制器组成;其中，所述转速检测器件由一测速码盘和凹形对射式光电传感器组成，所述测速码盘固定安装在交流电机的转动主轴上，凹形对射式光电传感器的凹槽沿测速码盘的边缘套在测速码盘上，且凹形对射式光电传感器的输出端连接到控制器的转速检测端口 ；四个十进制BCD拨码开关分别连接至所述控制器对应的转速设定端口，用于对所述交流电机的Υ-A启动时的转速进行设定;所述控制器的输出端口连接交流电机的Υ-A转换电路，所述交流电机的外部启动/停止信号输入至所述控制器的相应的输入端口。2.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述测速码盘为10线金属测速码盘，所述凹形对射式光电传感器为凹形NPN型对射式光电传感器，当交流电机运行时，测速码盘与交流电机的主轴同轴旋转，凹形对射式光电传感器的发光管所发出的光会被测速码盘周期性的隔断，凹形对射式光电传感器的接收管接收到的光线也会周期性变化，当所述接收管接收到光线时，凹形对射式光电传感器的输出端输出低电平“0”，反之，输出高电平“1”，从而形成对应交流电机不同的转速的不同脉冲信号。3.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述测速码盘固定套装在交流电机的转动主轴上，所述凹形对射式光电传感器通过螺钉固定在交流电机的安装板上，所述测速码盘的边缘距所述凹形对射式光电传感器的凹槽内边的距离相等且不触碰到所述凹形对射式光电传感器。4.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述凹形对射式光电传感器的输出端通过一光电隔离器与所述控制器的转速检测端口相连;所述控制器根据所述凹形对射式光电传感器的输出并采用测频法计算出交流电机的转速。5.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，每个BCD拨码开关有5个引脚:8、4、2、1和A，A为公共端，接+5V电源，B⑶拨码开关上的数字从0变到9时，8、4、2、1引脚将输出相应的电平。6.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述Y-△转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，继电器K1和K2线圈的线圈分别连接所述控制器的相应的输出端口，所述交流电机的外部启动/停止信号分别通过接触器KM1、KM2的触点输入至所述控制器的输入端口，且当接触器KM1的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K 2带电，继电器K 2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束；当接触器KM2的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。7.如权利要求6所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述Y-△转换电路还包括指示灯，所述指示灯连接于所述控制器的指示灯控制端口，且当所述交流电机的定子绕组联接成Y形启动时，所述指示灯控制端口输出高电平，指示灯带电指示；当所述交流电机的定子绕组由Y形联接转为A形联接时，所述指示灯控制端口输出低电平，指示灯失电熄灭。8.—种权利要求1至7中任一项所述的基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，其特征在于，包括: 通过控制器相应的输入端口接收交流电机的外部启动信号； 通过测速转盘和凹形对射式光电传感器检测在所述交流电机启动过程中的转速，并通过四个十进制BCD拨码开关设定所述交流电机的Υ- Δ启动时的转速； 所述控制器根据所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速和所述凹形对射式光电传感器检测到的转速，对所述交流电机的Υ-A启动转换进行控制，在开始时使所述交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动，当所述交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，再接着控制所述交流电机的定子绕组由Y形联接转换为△形联接，结束Υ-Δ启动。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述Y-△转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，当控制器接到外部启动信号时，接触器KM1的触点闭合，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当控制器接到外部停止信号时，接触器KM2的触点闭合，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。
【专利摘要】本发明提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，主要由转速检测器件、四个十进制BCD拨码开关以及控制器组成；所述转速检测器件由一测速码盘和凹形对射式光电传感器组成，测速码盘固定安装在交流电机的转动主轴上，凹形对射式光电传感器的凹槽套在测速码盘上，且其输出端连接到控制器的转速检测端口；四个十进制BCD拨码开关分别连接至所述控制器对应的转速设定端口，用于对所述交流电机的Y-Δ启动时的转速进行设定；所述控制器的输出端口连接交流电机的Y-Δ转换电路，所述交流电机的外部启动/停止信号输入至所述控制器的相应的输入端口。本发明还提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，使交流电机启动过程平稳、无冲击。
【IPC分类】H02P1/32
【公开号】CN105490590
【申请号】CN201610060874
【发明人】庞科旺
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月28日
【技术领域】
[0001]本发明属于交流电机技术领域，具体涉及一种用于中小功率的交流电机减压平稳启动的基于转速设定的交流电机减压启动装置及方法。
【背景技术】
[0002]交流异步电机广泛应用于工农业生产的各个领域。目前，交流电机的启动方法很多，大功率交流电机通常采用软启动器、转子串电阻、转子串频敏电抗器等方法。而中小电机的启动大部分采用γ-A减压启动、定子串电抗等方法。
[0003]传统的Υ-Δ减压启动是采用定时的方法对电机定子绕组进行Y(星形)和Δ(三角形)联接的转换。由于电机所带负载的大小不同，启动所需的时间长短不一，如果在负载较大时启动电机，传统的定时Y - △启动会造成电机在较大电流下就进行Y - △转换，这样对负载会造成较大的冲击，缩短电机的使用寿命，严重时会烧毁电机，达不到减压启动的平稳效果Ο
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置及方法，能够实现Υ- Α启动过程中定子绕组Y接法到△接法的平稳转换，同时保证电机的启动安全。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，主要由转速检测器件、四个十进制BCD拨码开关以及控制器组成;其中，所述转速检测器件由一测速码盘和凹形对射式光电传感器组成，所述测速码盘固定安装在交流电机的转动主轴上，凹形对射式光电传感器的凹槽沿测速码盘的边缘套在测速码盘上，且凹形对射式光电传感器的输出端连接到控制器的转速检测端口；四个十进制BCD拨码开关分别连接至所述控制器对应的转速设定端口，用于对所述交流电机的Υ-A启动时的转速进行设定;所述控制器的输出端口连接交流电机的Υ- A转换电路，所述交流电机的外部启动/停止信号输入至所述控制器的相应的输入端口。
[0006]进一步的，所述测速码盘为10线金属测速码盘，所述凹形对射式光电传感器为凹形NPN型对射式光电传感器，当交流电机运行时，测速码盘与交流电机的主轴同轴旋转，凹形对射式光电传感器的发光管所发出的光会被测速码盘周期性的隔断，凹形对射式光电传感器的接收管接收到的光线也会周期性变化，当所述接收管接收到光线时，凹形对射式光电传感器的输出端输出低电平“0”，反之，输出高电平“1”，从而形成对应交流电机不同的转速的不同脉冲信号。
[0007]进一步的，所述测速码盘固定套装在交流电机的转动主轴上，所述凹形对射式光电传感器通过螺钉固定在交流电机的安装板上，所述测速码盘的边缘距所述凹形对射式光电传感器的凹槽内边的距离相等且不触碰到所述凹形对射式光电传感器。
[0008]进一步的，所述凹形对射式光电传感器的输出端通过一光电隔离器与所述控制器的转速检测端口相连。
[0009]进一步的，所述控制器根据所述凹形对射式光电传感器的输出并采用测频法计算出交流电机的转速。
[0010]进一步的，所述控制器为AT89C52系列单片机控制器。
[0011]进一步的，每个BCD拨码开关有5个引脚:8、4、2、1和A，A为公共端，接+5V电源，BCD拨码开关上的数字从0变到9时，8、4、2、1引脚将输出相应的电平。
[0012]进一步的，所述Y-Δ转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，继电器K1和K2线圈的线圈分别连接所述控制器的相应的输出端口，所述交流电机的外部启动/停止信号分别通过接触器KM1、KM2的触点输入至所述控制器的输入端口，且当接触器KM1的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为△形联接，启动结束；当接触器KM2的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。
[0013]进一步的，所述Y-△转换电路还包括指示灯，所述指示灯连接于所述控制器的指示灯控制端口，且当所述交流电机的定子绕组联接成Y形启动时，所述指示灯控制端口输出高电平，指示灯带电指示；当所述交流电机的定子绕组由Y形联接转为A形联接时，所述指示灯控制端口输出低电平，指示灯失电熄灭。
[0014]本发明提供一种上述的基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，包括:
[0015]通过控制器相应的输入端口接收交流电机的外部启动信号；
[0016]通过测速转盘和凹形对射式光电传感器检测在所述交流电机启动过程中的转速，并通过四个十进制BCD拨码开关设定所述交流电机的Y-△启动时的转速；
[0017]所述控制器根据所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速和所述凹形对射式光电传感器检测到的转速，对所述交流电机的γ-A启动转换进行控制，在开始时使所述交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动，当所述交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，再接着控制所述交流电机的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，结束Y-Δ启动。
[0018]进一步的，所述Y-Δ转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，当控制器接到外部启动信号时，接触器KM 1的触点闭合，继电器Κ1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为△形联接，启动结束。
[0019]进一步的，当控制器接到外部停止信号时，接触器KM2的触点闭合，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。
[0020]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果:
[0021]1、本发明的基于转速设定的交流电机减压启动装置，结构简单，成本低，通过测速转盘、凹形对射式光电传感器、控制器和四个十进制BCD拨码开关配合，能够通过对交流电机启动转速的设置，实现交流电机Υ- A启动过程中其定子绕组从Y接法到△接法的平稳转换，电机启动运行安全。
[0022]2、本发明的基于转速设定的交流减压启动装置的方法，在Y-△启动过程中通过测速转盘和凹形对射式光电传感器的配合测量交流电机的定子绕组的启动转速，并在电机的启动转速接近四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，使控制器发出Y-△转换信号，将定子绕组启动时的Y形接法转换成A形接法，结束Y-△启动，从而使交流电机的减压启动过程平稳、无冲击，保证电机的启动安全。
【附图说明】
[0023]图1是本发明具体实施例的基于转速设定的交流减压启动装置的结构示意图；
[0024]图2是本发明具体实施例的交流减压启动装置中的转速检测器件的安装示意图；
[0025]图3为本发明具体实施例的基于转速设定的交流减压启动装置的电路结构图。
【具 体实施方式】
[0026]下面结合附图对本发明的一种基于转速设定的交流减压启动装置及方法作进一步的详细说明。
[0027]如图1所示，本发明提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，主要由转速检测器件20、四个十进制BCD拨码开关23以及控制器22组成；其中，所述转速检测器件20由一测速码盘201和凹形对射式光电传感器202组成，所述测速码盘201固定安装在交流电机11的转动主轴上，凹形对射式光电传感器202的凹槽沿测速码盘201的边缘套在测速码盘201上，且凹形对射式光电传感器202的输出端连接到控制器22的转速检测端口 ；四个十进制BCD拨码开关23(8卩BCD拨码开关1、BCD拨码开关2、BCD拨码开关3、BCD拨码开关4)分别连接至所述控制器22对应的转速设定端口，用于对所述交流电机11的Υ- Δ启动时的转速进行设定;所述控制器22的输出端口连接交流电机11的Υ- Δ转换电路12，所述交流电机11的外部启动/停止信号输入至所述控制器22的相应的输入端口。
[0028]本实施例中，为了能准确地检测到电机运行的转速，并按设定的转速进行转换，以实现转速测量、转速设定和控制输出三部分功能，将按以下步骤具体实施:
[0029]1.按附图2所示，测速码盘201采用10线金属测速码盘，凹形对射式光电传感器202采用凹形NPN型对射式光电传感器，将测速码盘201牢固地套装在交流电机11的转动主轴110上，凹形对射式光电传感器202通过螺钉112固定在交流电机11的安装板111上。测速码盘201距凹形对射式光电传感器202的凹槽内边的距离尽可能相等，测速码盘201的边缘不能触碰到凹形对射式光电传感器202的凹槽内边，即测速码盘201不与凹形对射式光电传感器202接触。当交流电机启动运转时，测速码盘201与交流电机11的转动主轴110同轴旋转，这时凹形对射式光电传感器202的发光管所发出的光会被测速码盘201周期性的隔断，凹形对射式光电传感器202的接收管接收到的光线也会随之周期性变化，当凹形对射式光电传感器202的接收管接收到光线时，凹形对射式光电传感器202的输出端输出低电平“0”，反之，当凹形对射式光电传感器202的接收管接收不到光线时，凹形对射式光电传感器202的输出端输出高电平“1”，因此，对应交流电机11的不同的转速，凹形对射式光电传感器202就会输出频率不同的脉冲信号，控制器22接收到该脉冲信号后，可采用Μ法，即测频法，计算出交流电机的实时转速。
[0030]2.如图1和图3所示，凹形对射式光电传感器202的输出端(即图3中202的2号端)与一光电隔离器21的输入端(即发光器侧的一输入端，如图3中21的2号端所示)相连，凹形对射式光电传感器202的电源端(即图3中202的1号端)接+24V电源，并通过电阻R1与光电隔离器21的另一输入端(即发光器侧的另一输入端，如图3中21的1号端所示)相连。因此，凹形对射式光电传感器202输出端输出的高低电平，脉冲信号可经光电隔离器21输入到控制器22的转速检测端口(即图3中22的Ρ2.0端口)，光电隔离器21的输出端(S卩即受光器侧的一输入端，如图3中21的3号端所示)连接到控制器22的转速检测端口(即图3中22的Ρ2.0端口)以及通过电阻R2连接到+5V电源，光电隔离器21的另一输出端(S卩即受光器侧的另一输入端，如图3中21的4号端所示)接地，光电隔离器21的输入端被凹形对射式光电传感器202施加电信号时，光电隔离器21的发光器发出光线，光电隔离器21的受光器接受光线之后就产生光电流，从其输出端流出，从而实现了 “电一光一电”转换。
[0031]3.请参考图1和图3，控制器22采用AT89C52系列单片机控制器。在进行交流电机11启动前，通过附图3中的四个十进制BCD拨码开关23手动设置交流电机的Y-Δ启动转换的转速，通常转速设定为电机额定转速的90 %左右，四个BCD拨码开关1、2、3、4分别表示设定电流的个位-千位，可设定交流电机11的Υ- A启动时的转速到千位，满足各种中小交流电机的转速的需要。四个十进制BCD拨码开关23分别与AT89C52系列单片机控制器的P0.0-P0.3端口、P0.4-P0.7端口、P1.0-P1.3端口和P1.4-P1.7端口连接。每个BCD拨码开关有5个引脚，它们分别是8、4、2、1和A，A为公共端，接+5V电源，拨码开关上的数字从0变到9时，8421引脚将输出相应的电平，例如当BCD拨码开关拨为1时，1引脚与公共控制端A接通;当拨为3时，1和2引脚与公共控制端A接通，由此每个BCD拨码开关的输出为8421码。
[0032]4.控制器22根据四个十进制BCD拨码开关23设定的转速和转速检测器件20检测到的交流电机11的实际启动转速，对交流电机11启动用的Υ- A转换电路12进行控制。其中，γ-A转换电路12由两个继电器K1、K2和指示灯H1形成，继电器K1和K2的线圈的2号端分别连接于AT89C52系列单片机控制器的Ρ2.5和Ρ2.6端口，接触器ΚΜ1触点(对应交流电机11的外部启动控制信号)的2号端和接触器ΚΜ2触点(对应于交流电机11的外部停止控制信号)的4号端分别连接于AT89C52系列单片机控制器的Ρ2.1和Ρ2.2端口，交流电机11的外部启动/停止信号的公共端1与+5V电源相连。用于指示交流电机11的Υ-△启动过程的指示灯Η1，连接于AT89C52系列单片机控制器的Ρ2.4端口。由此，当控制器22在接到交流电机11的外部启动信号时，接触器ΚΜ1触点闭合，控制器22的Ρ2.1端口为高电平，Ρ2.5端口输出高电平，继电器Κ1带电，其辅助触头控制交流电机11的定子绕组联接成Υ形进行启动，同时，Ρ2.4端口输出高电平，指示灯Η1带电指示；当交流电机11的启动转速达到四个BCD拨动开关26设定的转速时，P2.5端□输出低电平，继电器K1失电，P2.6端□延时一定时间(例如0.5秒)后输出高电平，继电器K2带电，其辅助触头控制交流电机11的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束，交流电机11在A形联接方式下运转，P2.4端□输出低电平，指示灯H1失电熄灭；当控制器22接到外部停止信号时，接触器KM2触点闭合，P2.2端口为高电平，P2.6端口输出低电平，继电器K2失电，交流电机11停止运转。
[0033]由上可见，本发明的基于转速设定的交流电机减压启动装置，结构简单，成本低，通过测速转盘、凹形对射式光电传感器、控制器和四个十进制BCD拨码开关配合，能够通过对交流电机的转速设置，来实现交流电机Υ- A启动过程中其定子绕组从Y接法到△接法的平稳转换，电机启动运行安全。
[0034]请参考图1至图3，本发明还提供一种上述的基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，包括:
[0035]通过控制器22相应的输入端口接收交流电机11的外部启动信号；
[0036]通过转速检测器件20的测速转盘201和凹形对射式检测在所述交流电机11启动过程中的转子的启动转速，并通过四个十进制BCD拨码开关23设定所述交流电机11的Y-Δ启动时的转速；
[0037]所述控制器5根据所述四个十进制BCD拨码开关23设定的转速和所述转速检测器件20检测到的启动转速，对所述交流电机11的Υ- A启动转换进行控制，在开始时使所述交流电机11的定子绕组联接成Y形进行启动，当所述交流电机11的启动转速达到所述四个十进制BCD拨码开关23设定的转速时，再接着控制所述交流电机11的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，结束Y-... Δ启动。
[0038]进一步的，所述Y-Δ转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，当控制器22接到外部启动信号时，接触器KM 1的触点闭合，继电器Κ1线圈连接的控制器2 2的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机11的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机11的启动转速达到所述四个十进制BCD拨码开关23设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器22的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器22的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机11的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束。
[0039]进一步的，当控制器22接到外部停止信号时，接触器KM2的触点闭合，该触点连接的控制器2 2的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机11停止运转。
[0040]由上所述，本发明的基于转速设定的交流减压启动装置的方法，在Y-△启动过程中通过转速检测器件测量交流电机11的转子的启动转速，并在交流电机的启动转速接近四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，使控制器22发出Y-△转换信号，将定子绕组启动时的Y形接法转换成A形接法，结束Y- △启动，从而使交流电机的减压启动过程平稳、无冲击，时保证电机的启动安全。
【主权项】
1.一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，其特征在于，主要由转速检测器件、四个十进制BCD拨码开关以及控制器组成;其中，所述转速检测器件由一测速码盘和凹形对射式光电传感器组成，所述测速码盘固定安装在交流电机的转动主轴上，凹形对射式光电传感器的凹槽沿测速码盘的边缘套在测速码盘上，且凹形对射式光电传感器的输出端连接到控制器的转速检测端口 ；四个十进制BCD拨码开关分别连接至所述控制器对应的转速设定端口，用于对所述交流电机的Υ-A启动时的转速进行设定;所述控制器的输出端口连接交流电机的Υ-A转换电路，所述交流电机的外部启动/停止信号输入至所述控制器的相应的输入端口。2.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述测速码盘为10线金属测速码盘，所述凹形对射式光电传感器为凹形NPN型对射式光电传感器，当交流电机运行时，测速码盘与交流电机的主轴同轴旋转，凹形对射式光电传感器的发光管所发出的光会被测速码盘周期性的隔断，凹形对射式光电传感器的接收管接收到的光线也会周期性变化，当所述接收管接收到光线时，凹形对射式光电传感器的输出端输出低电平“0”，反之，输出高电平“1”，从而形成对应交流电机不同的转速的不同脉冲信号。3.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述测速码盘固定套装在交流电机的转动主轴上，所述凹形对射式光电传感器通过螺钉固定在交流电机的安装板上，所述测速码盘的边缘距所述凹形对射式光电传感器的凹槽内边的距离相等且不触碰到所述凹形对射式光电传感器。4.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述凹形对射式光电传感器的输出端通过一光电隔离器与所述控制器的转速检测端口相连;所述控制器根据所述凹形对射式光电传感器的输出并采用测频法计算出交流电机的转速。5.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，每个BCD拨码开关有5个引脚:8、4、2、1和A，A为公共端，接+5V电源，B⑶拨码开关上的数字从0变到9时，8、4、2、1引脚将输出相应的电平。6.如权利要求1所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述Y-△转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，继电器K1和K2线圈的线圈分别连接所述控制器的相应的输出端口，所述交流电机的外部启动/停止信号分别通过接触器KM1、KM2的触点输入至所述控制器的输入端口，且当接触器KM1的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K 2带电，继电器K 2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束；当接触器KM2的触点闭合时，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。7.如权利要求6所述的交流电机减压启动装置，其特征在于，所述Y-△转换电路还包括指示灯，所述指示灯连接于所述控制器的指示灯控制端口，且当所述交流电机的定子绕组联接成Y形启动时，所述指示灯控制端口输出高电平，指示灯带电指示；当所述交流电机的定子绕组由Y形联接转为A形联接时，所述指示灯控制端口输出低电平，指示灯失电熄灭。8.—种权利要求1至7中任一项所述的基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，其特征在于，包括: 通过控制器相应的输入端口接收交流电机的外部启动信号； 通过测速转盘和凹形对射式光电传感器检测在所述交流电机启动过程中的转速，并通过四个十进制BCD拨码开关设定所述交流电机的Υ- Δ启动时的转速； 所述控制器根据所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速和所述凹形对射式光电传感器检测到的转速，对所述交流电机的Υ-A启动转换进行控制，在开始时使所述交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动，当所述交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，再接着控制所述交流电机的定子绕组由Y形联接转换为△形联接，结束Υ-Δ启动。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述Y-△转换电路主要由二个继电器K1和K2组成，当控制器接到外部启动信号时，接触器KM1的触点闭合，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口为高电平，继电器K1带电，继电器K1的辅助触头控制交流电机的定子绕组联接成Y形进行启动；当交流电机的转速达到所述四个十进制BCD拨码开关设定的转速时，继电器K1线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K1失电，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出高电平，继电器K2带电，继电器K2的辅助触头控制交流电机的定子绕组由Y形联接转换为A形联接，启动结束。10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当控制器接到外部停止信号时，接触器KM2的触点闭合，该触点连接的控制器的输入端口为高电平，继电器K2线圈连接的控制器的输出端口输出低电平，继电器K2失电，所述交流电机停止运转。
【专利摘要】本发明提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置，主要由转速检测器件、四个十进制BCD拨码开关以及控制器组成；所述转速检测器件由一测速码盘和凹形对射式光电传感器组成，测速码盘固定安装在交流电机的转动主轴上，凹形对射式光电传感器的凹槽套在测速码盘上，且其输出端连接到控制器的转速检测端口；四个十进制BCD拨码开关分别连接至所述控制器对应的转速设定端口，用于对所述交流电机的Y-Δ启动时的转速进行设定；所述控制器的输出端口连接交流电机的Y-Δ转换电路，所述交流电机的外部启动/停止信号输入至所述控制器的相应的输入端口。本发明还提供一种基于转速设定的交流电机减压启动装置的方法，使交流电机启动过程平稳、无冲击。
【IPC分类】H02P1/32
【公开号】CN105490590
【申请号】CN201610060874
【发明人】庞科旺
【申请人】江苏科技大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月28日
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