豪意電器開關(guān)控制電路

1、555定時(shí)器的電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)開關(guān)控制電路 研究 ? 開發(fā) 基于 555 定時(shí)器的電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)開關(guān)控制電路 基于 555 定時(shí)器的電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)開關(guān)控制電路王立新 (山東理工大學(xué) , 255049 ) 摘要 : 本文是基于 555 定時(shí)器雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路和雙向晶閘管組成的電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)開關(guān)控制電路 , 利用雙穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)電路輸出的兩種穩(wěn)定狀態(tài) (高電平和低電平 ) ,通過繼電器控制雙向晶閘管的通斷 ,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng) 、 停止控制和 斷相 、 過載保護(hù) 。 關(guān)鍵詞 : 555 定時(shí)器 ; 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 ; 無觸點(diǎn) ; 雙向晶閘管 刀開關(guān) 、 接觸器 、 磁力啟 動(dòng)器 、 斷路器等均屬于有觸點(diǎn)開關(guān) 。在它

2、們所控制的 線路中 ,電動(dòng)機(jī)三相交流電源的接通與斷開 ,是通過這 些開關(guān)觸點(diǎn)的閉合與斷開來實(shí)現(xiàn)的 。在這些主觸點(diǎn)通 斷的瞬間 ,都會(huì)不同程度產(chǎn)生拉弧和火花 ,嚴(yán)重時(shí)會(huì)使 觸點(diǎn)灼傷熔化 ,造成主回路相間短路 ,觸點(diǎn)灼傷后也會(huì) 出現(xiàn)接觸不良 ,造成電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行而損壞電機(jī) ,在易 燃易爆場合易引起火災(zāi) ,觸點(diǎn)閉合 、 斷開時(shí)還伴有較大 的噪聲等等 。雙向晶閘管可以雙向?qū)ú⒕哂辛己玫?開關(guān)特性 ,是較理想的無觸點(diǎn)開關(guān)器件 。在電動(dòng)機(jī)控 制線路中用雙向晶閘管作為開關(guān)器件有不少優(yōu)點(diǎn) 1 器 ,單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器和施密特觸發(fā)器等 ,它在定時(shí) 、 檢測(cè) 、 控制 、 報(bào)警等方面都有廣泛的應(yīng)用 。利用雙穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)

3、電路輸出的兩種穩(wěn)定狀態(tài) (高電平和低電平 ) , 通過 繼電器控制雙向晶閘管的通斷 , 能可靠的實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī) 的控制和保護(hù) 。 2 1 555 定時(shí)器的電路結(jié)構(gòu)和功能表 555 定時(shí)器有 CMOS 型與雙極型兩種 , CMOS 型 555 電路在總體結(jié)構(gòu)上與雙極型 555 電路是基本相同 的 ,但在具體組成上也有一些區(qū)別 。雙極型 555 定時(shí) 器的內(nèi)部邏輯圖如圖 1 所示 。雙極型 555 定時(shí)器由電 阻分壓器 、 比較器 、 基本 RS 觸發(fā)器 、 雙極型三極管 T 和輸出緩沖器組成 ,其外部有八個(gè)引腳 ,第 8 腳為電源 端 ,第 1 腳為接地端 , 第 3 腳為輸出端 , 第 4 腳為直

4、接 復(fù)位端 ,第 5 腳為控制電壓輸入端 ,第 6 腳為復(fù)位控制 端 ,第 2 腳為置位控制端 , 第 7 腳為放電端 。雙極型 555 定時(shí)器電路的功能表輸入 RD 3 : ( 1 )無火花 、 壽命長 、 體積小 、 無噪音 ; ( 2 ) 雙向晶閘管 為弱電控制強(qiáng)電 ,控制回路耗電少 ,控制回路采用 5 15 V 直流電源供電 ,便于安全操作 。 本文設(shè)計(jì)的電路采用 555 定時(shí)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸 發(fā)電路作為控制回路 , 555 定時(shí)器是一種能夠產(chǎn)生定 時(shí)信號(hào) (時(shí)鐘信號(hào) ) ,能完成各種定時(shí)或延時(shí)功能的集 成電路 。它是將模擬功能與數(shù)字邏輯功能巧妙地結(jié)合 在一起的中規(guī)模集成電路 。電路功

5、能靈活 ,適用范圍 廣 ,只要在外部配上幾個(gè)阻容元件 ,就可以構(gòu)成性能穩(wěn) 定而精確的矩形波發(fā)生器 (多諧振蕩器 ) ,雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā) 如表 1 所示 。 表 1 集成 555 定時(shí)器功能表 TH X > 2 / 3V CC 機(jī)床電器 200913 輸出 VO TR X T 0 1 1 1 1 < 2 /3V CC > 2 /3VCC < 2 /3V CC > 1 /3V CC > 1 /3V CC < 1 /3V CC < 1 /3V CC 低 低 不變 高 高 導(dǎo)通 導(dǎo)通 不變 截止 截止 7 2 555 定時(shí)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路由 555 功能

6、表可知 ,當(dāng) 555 定時(shí)器的 U TR < 1 /3VCC 時(shí) ,則 555 定時(shí)器輸出 V0 (引腳 3 )為高電平 ; 當(dāng) 555 定 時(shí)器的 U TR > 1 /3VCC , U TH < 2 /3VCC時(shí) ,則 555 定時(shí)器輸 出 V0 保持原狀態(tài)不變 ;當(dāng) 555 定時(shí)器的 U TR > 1 /3VCC , U TH > 2 /3VCC時(shí) , 則 555 定時(shí)器輸出 V0 為低電平 。由 555 定時(shí)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路如圖 2 所示 ,由 555 定時(shí)器的功能表可知 : 按下 SA , U TR = 0 < 1 /3VCC , 555 定時(shí)

7、器輸出高電平 , 松開 SA , U TR > 1 /3VCC , U TH = 0 < 2 /3VCC , 555 定時(shí)器輸出高電平不變 ; 按下 SB , U TH = VCC > 2 /3VCC , U TR = VCC > 1 /3VCC , 555 定時(shí)器輸出低電 平 ,松開 SB , U TH = 0 < 2 /3VCC , 此 時(shí) , U TR = VCC > 1 / 3VCC , 555 定時(shí)器輸出低電平不變 。 3 三相異步電動(dòng)機(jī) 控制電 路及工作 利用 555 定時(shí)器的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路設(shè)計(jì)三相異步 電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)開關(guān)控制電路如圖 3 所示 。

8、其中雙向晶 閘管 V12 、 13 、 14作為無觸點(diǎn)開關(guān)器件串在主回路中 , V V 電流互感器 LH1 、 2 、 3 采用零序接線方式 ,用于檢 LH LH 測(cè)主回路中的電流 , LH4 用于主回路中過載電流的檢 測(cè) 。由 555 定時(shí)器構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路通過繼電器 KA 控制雙向晶閘管 V12 、 13 、 14 的通斷 , 實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng) V V 機(jī)的控制 。 3. 1 電動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制 機(jī)床電器 200913 研究 ? 開發(fā) 基于 555 定時(shí)器的電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)開關(guān)控制電路 U TR = 0,小于 1 /3VCC , 555 定時(shí)器引腳 3 輸出 V0 為高電 平 ,繼電器 KA 得電

9、,其常開觸點(diǎn) KA 閉合 ,雙向晶閘管 V12 、 13 、 14被觸發(fā)導(dǎo)通 ,主電路接通 ,電動(dòng)機(jī) M 得電運(yùn) V V 行 。松開 SA ,則 555定時(shí)器引腳 2 的 U TR = VCC ,大于 1 / 3VCC ,由于在三相電動(dòng)機(jī)的主回路中 ,接入的三只電流 互感器 LH1 、 2 、 3 采用零序接線方式 ,在電動(dòng)機(jī)正 LH LH 常運(yùn)行時(shí) ,三只電流互感器二次側(cè)電流之和為零 ,即 : ) i + i + i = I sin t + I sin ( t - 120 ° + I sin U V w m m m ( t - 240 ° = Im sin (t - 15

10、0 ° cos 90 ° 0 ) ) = 555 定時(shí)器引腳 6 的電壓 U TH = ( i + i + i ) R4 = U V W 0,小于 2 /3 VCC , 555 定時(shí)器輸出 V0 仍為高電平 , 繼電 圖 1 雙極型 555 定時(shí)器內(nèi)部邏輯圖 器 KA 保持吸合狀態(tài)不變 ,雙向晶閘管 V12 、 13 、 14保 V V 持導(dǎo)通狀態(tài)不變 ,電動(dòng)機(jī)保持運(yùn)行狀態(tài)不變 。 圖 3 電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)控制電路 3. 2 電動(dòng)機(jī)停車控制 圖 2 雙穩(wěn)態(tài)觸發(fā)電路 按下停止按鍵 SB , 則 555 定時(shí)器引腳 6 的電壓 U TH = VCC , 大于 2 /3VCC , 引

11、 腳 2 的電 壓 U TR , 大 于 1 / 3VCC , 555 定時(shí)器輸出 (引腳 3 ) VO = 0 為低電平 , 繼電 器 KA 失電 ,其常開觸點(diǎn)斷開 ,雙向晶閘管 V12 、 13 、 14 V V 由于失去觸發(fā)電壓而截止 ,切斷主電路 ,電動(dòng)機(jī)失電退 出運(yùn)行 。 3. 3 電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù) 原理 三相異步電動(dòng)機(jī)斷相運(yùn)行時(shí)極易燒損 ,因此 ,電路 中應(yīng)具有斷相保護(hù)環(huán)節(jié) , 以鑒別和取出斷相時(shí)的電壓 或電流信號(hào) , 經(jīng)過檢測(cè)環(huán)節(jié)后 , 發(fā)出動(dòng)作信號(hào) ,切斷控 制電路 ,使電動(dòng)機(jī)停止工作 。斷相保護(hù)有電壓和電流 傳感型兩種 ,電壓型斷相保護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)是電路比較 簡單 、 價(jià)格較低

12、、 維修方便 。但當(dāng)檢測(cè)點(diǎn)與負(fù)載之間 產(chǎn)生斷相 (如電動(dòng)機(jī)繞組斷線 ) 時(shí) , 則無法進(jìn)行檢測(cè) 。 本文設(shè)計(jì)的電路采用電流型斷相保護(hù)方式 , 電流互感 器 LH1 LH3 用來檢測(cè)主電路中的電流 , 并將檢測(cè)到 電流信號(hào)經(jīng) R2 轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)送到 555 定時(shí)器的控 4 按下啟動(dòng)按鍵 SA , 則 555 定時(shí)器引腳 2 的電壓 8 研究 ? 開發(fā) 基于 555 定時(shí)器的電動(dòng)機(jī)無觸點(diǎn)開關(guān)控制電路 制電壓輸入端 ,實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的斷向保護(hù) 。 當(dāng)電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)缺相或斷相時(shí) ,不論故障點(diǎn)發(fā)生在 主電路的任何位置 , 電流互感器二次側(cè)電流之和不再 為零 ,即 iU + iV + i 0。 W ) 缺 W

13、相時(shí) : i + iV = Im sint + Im sin (t - 120 ° = U ) I sin ( t - 60 ° m ) 缺 V 相時(shí) : iU + i = Im sint + Im sin (t - 240 ° = W ( t - 120 ° ) - I sin m ) 缺 U 相時(shí) : iV + i = Im sin (t - 120 ° + Im sin (t W ) ) - 240 ° = Im sin ( t - 180 ° 三相電路中不論缺哪一相 ,其余兩相電流之和都 表現(xiàn)為正弦函數(shù)關(guān)系 ,正半周

14、時(shí)兩相電流之和大于 0, 555 定時(shí)器引腳 6 的電壓為 U TH = ( i + i + i ) R2 , U V W U TH大于 2 /3VCC , 此時(shí) U TR = VCC 也大于 1 /3VCC , 因此 , 低電平 ,繼電器 KA 失電 , 其常開觸點(diǎn)斷開 , 雙向晶閘 管 V12 、 13 、 14 由于失去觸發(fā)電壓而截止 , 切斷主電 V V 路 ,電動(dòng)機(jī)失電退出運(yùn)行 。 4 小結(jié) 本論文所設(shè)計(jì)的電路 ,是以弱電控制強(qiáng)電 ,以電動(dòng) 機(jī)的電流為檢測(cè)對(duì)象 , 對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行的斷相和過載保 護(hù) ,只要合理選擇器件 、 整定好參數(shù)就可以使電路起到 很好的控制和保護(hù)作用 。此電路主要優(yōu)

15、點(diǎn)有 : ( 1 ) 具 有電動(dòng)機(jī)內(nèi) 、 外部斷相保護(hù) ; ( 2 ) 具有過載 、 過流保護(hù) ; ( 3 )電路簡捷 ,控制及時(shí) 、 安全可靠 ,成本低 。參考文獻(xiàn) : 出版社 , 1988. 11. 版社 , 2000. 8. 津大學(xué)出版社 , 1989. 12. 北京 : 煤炭工業(yè)出版社 , 2004. 11. 工業(yè)出版社 , 1981. 12. 1 蔣光祖 . 晶閘管交流電力控制器 M . 北京 : 機(jī)械工業(yè) 2 郭培源 . 電子電路及電子器件 M . 北京 : 高等教育出 3 楊兆選 . 555 定時(shí)器原理及使用電路集錦 M . 天津 : 天 4 武予魯 . 電動(dòng)機(jī)及其綜合保護(hù)裝置的

16、原理與使用 M . 5 陸文偉 . 三相異步電動(dòng)機(jī)的控制線路 M . 北京 : 電力 555 定時(shí)器引腳 3 的輸出 V0 為低電平 ,負(fù)半周時(shí)兩相 電流之和小于 0, U TH小于 2 /3VCC , 大于 1 /3VCC , 555 定 時(shí)器引腳 3 的輸出 V0 保持不變 , 仍為低電平 , 繼電器 KA 失電 ,其常開觸點(diǎn)斷開 ,雙向晶閘管 V12 、 13 、 14由 V V 于失去觸發(fā)電壓而截止 ,切斷主電路 ,電動(dòng)機(jī)失電退出 運(yùn)行 。 3. 4 過載保護(hù) 由電流互感器 LH4 檢測(cè)出的電流信號(hào)經(jīng)橋式整 流電路轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟妷盒盘?hào) , 調(diào)節(jié) RW 便可調(diào)節(jié)過流 值 ,當(dāng)電流超過規(guī)定值

17、后 ,穩(wěn)壓管 V11被擊穿 ,則 555 定 時(shí)器引腳 6 的電壓 U TH大于 2 /3VCC ,引腳 2 的電壓 U TR = VCC ,大于 1 /3VCC , 555 定時(shí)器輸出 (引腳 3 ) V0 = 0 為 收稿日期 : 2009 - 03 - 16 作者簡介 : 王立新 ( 1966 - ) , 講師 , 主要從事電工及電子技術(shù) 教學(xué)工作 。 天水二一三電器有限公司使用的“ 二一三及圖 ” 注冊(cè)商標(biāo)被認(rèn)定為“ 中國馳名商標(biāo) ” 2009 年 4 月 25 日 ,中華人民共和國國家工商行政管理總局通過其官方門戶網(wǎng)站 、 中國商標(biāo)網(wǎng)等網(wǎng)絡(luò)媒體 ,隆重發(fā)布 2009 年 4 月在商標(biāo)管理案件中認(rèn)定的 277 件馳名商標(biāo)名單 ,天水二一三電器有限公司使用在注冊(cè)類商品和服務(wù)國際分類第 9 類繼電器 、 接觸器商品上的“ 二一三及圖 ” 注冊(cè)商標(biāo)被評(píng)為“ 中國馳名商標(biāo) ” 。這是公司在企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù) 商標(biāo)權(quán)保護(hù)領(lǐng)域取得的重大 成就 ,也是啟今為止 ,企業(yè)獲得的最高榮譽(yù) 。 “ 二一三及圖 ” 注冊(cè)商標(biāo)被認(rèn)定為中國馳名商標(biāo) ,是甘肅省第四家 、 天水第二家 。這表明“ 二一三及圖 ” 注冊(cè)商標(biāo)享有很高的 知名度和社會(huì)影響力 ,為相關(guān)公眾廣為知曉并享有良好的聲譽(yù) 。獲此殊榮 ,可使“ 二一三及圖 ” 注冊(cè)商標(biāo)獲得跨類保護(hù) ,尤其是可 以對(duì)抗其他人