基于电压保护的电机快速制动式炭素焙烧炉用排料装置技术领域
本发明涉及铝电解领域，具体是指一种基于电压保护的电机快速制动式炭
素焙烧炉用排料装置。
背景技术
焙烧炉是炭素生产的关键设备，在炭素焙烧出炉时，人们通常采用抓斗挖
取和人工挖掘相结合的作业方法将作为炉内填充料的冶金焦或石油焦取出，然
而这种作业方法对现场操作人员来讲不但身处高温、重扬尘环境，给操作人员
带来了很大的人身安全隐患。同时，这种操作方法劳动强度大，效率低，给企
业带来了很大的成本压力。因此，如何克服上述缺陷，而是目前的当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的焙烧炉清渣方法劳动强度大，且清渣过程环
境恶劣，无法确保操作人员人身安全的缺陷，提供一种基于电压保护的电机快
速制动式炭素焙烧炉用排料装置。
本发明的目的用以下技术方案实现：基于电压保护的电机快速制动式炭素
焙烧炉用排料装置，主要由底部设有排料口的罐体，设置在排料口上的密封盖，
与密封盖相连接并控制密封盖开关的第一电机，设置在罐体顶部的抽风机，与
抽风机电连接并驱动抽风机的第二电机，以及设置在罐体上并分别与第一电机
和第二电机电连接的控制单元组成；所述罐体侧壁设置有吸料管，且罐体内部
上侧设置有滤网；所述的控制单元由空气开关QF，三相电源相序保护电路，电
机正转控制电路，电机反转控制电路、电机制动电路以及过压保护电路组成；
所述空气开关QF串接在动力线上，第一电机和第二电机则分别与空气开关QF
的输出端相连接，三相电源相序保护电路则串接在第二电机的电源线上，而电
机正转控制电路和电机反转控制电路则分别串接在动力线的L2相火线和L3相
火线之间，电机制动电路则与电机反转控制电路相连接，过压保护电路则与第
一电机的电源线的任两条火线相连接。
进一步的，所述的过压保护电路由三端稳压器U3，放大器P1，放大器P2，
三极管VT5，三极管VT6，三极管VT7，正极与三端稳压器U3的IN管脚相连
接、负极则经电阻R8后与三极管VT6的基极相连接的电容C8，串接在三极管
VT6的集电极和放大器P2的正极之间的电阻R9，N极与放大器P2的负极相连
接、P极接地的稳压二极管D9，串接在三极管VT5的基极与放大器P2的输出
端之间的电阻R11，串接在放大器P1的输出端和三极管VT7的基极之间的电阻
R10，正极与三端稳压器U3的OUT管脚相连接、负极则与放大器P1的正极相
连接的电容C9，N极与三端稳压器U3的OUT管脚相连接、P极则与三极管
VT7的集电极相连接的二极管D10，以及与二极管D10相并联的继电器K3组
成；所述电容C8的正极还与第一电机的电源线的其中一条火线相连接，其负极
则与第一电机的电源线的另一条火线相连接；所述三极管VT6的发射极与放大
器P1的负极相连接；所述三极管VT5的集电极与三极管VT7的基极相连接、
其发射极接地；所述三极管VT7的发射极接地，所述继电器K3的常闭触点K3-1
则设置在电机正转控制电路中；所述三端稳压器U3的GND管脚接地。
所述电机正转控制电路包括按钮SB1和接触器KM1；所述电机反转控制电
路包括按钮SB2和接触器KM2；所述按钮SB1的输入端与L3相火线相连接，
其输出端则顺次经接触器KM1和继电器K3的常闭触点K3-1后与L2相火线相
连接；所述按钮SB2的输入端与按钮SB1的输入端相连接，其输出端则经接触
器KM2后与接触器KM1的输出端相连接；所述接触器KM1和接触器KM2的
常开触点KM1-1和KM2-1均设置在第一电机的电源线上，且相互并联。
所述电机制动电路由变压器T，设置在变压器T原边的电感线圈L1，设置
在变压器T副边的电感线圈L2和电感线圈L3，与电感线圈L2相连接的第一控
制电路，以及与电感线圈L3相连接的第二控制电路组成；所述电感线圈L1的
同名端与按钮SB1的输入端相连接、其非同名端则与接触器KM1的输出端相连
接。
所述第一控制电路由二极管整流器U1，三极管VT3，正极与二极管整流器
U1的负极输出端相连接、负极则经电阻R6后与三极管VT3的基极相连接的电
容C4；正极与电容C4的正极相连接、负极则与三极管VT3的发射极相连接的
电容C5；N极与三极管VT3的集电极相连接、P极则经接触器KM1的常开触
点KM1-2后与二极管整流器U1的正极输出端相连接的二极管D5；输入端与电
容C4的正极相连接、输出端则经接触器KM1的常闭触点KM1-3后与三极管
VT3的发射极相连接的继电器K1；以及N极与电容C4的正极相连接、P极则
与三极管VT3的发射极相连接的二极管D6组成；所述三极管VT3的基极与二
极管D5的P极相连接；所述电感线圈L2的非同名端与二极管整流器U1的一
个输入端相连接、其同名端则与二极管整流器U1的另一个输入端相连接；所述
继电器K1的常开触点K1-1则与按钮SB2相并联。
所述第二控制电路由二极管整流器U2，三极管VT4，正极与二极管整流器
U2的负极输出端相连接、负极则经电阻R7后与三极管VT4的基极相连接的电
容C6；正极与电容C6的正极相连接、负极则与三极管VT4的发射极相连接的
电容C7；N极与三极管VT4的集电极相连接、P极则经接触器KM2的常开触
点KM2-2后与二极管整流器U2的正极输出端相连接的二极管D7；输入端与电
容C6的正极相连接、输出端则经接触器KM2的常闭触点KM2-3后与三极管
VT4的发射极相连接的继电器K2；以及N极与电容C6的正极相连接、P极则
与三极管VT4的发射极相连接的二极管D8组成；所述三极管VT4的基极与二
极管D7的P极相连接；所述电感线圈L3的非同名端与二极管整流器U2的一
个输入端相连接、其同名端则与二极管整流器U2的另一个输入端相连接；所述
继电器K2的常开触点K2-1则与按钮SB1相并联。
所述三相电源相序保护电路由二极管整流器U，三极管VT1，三极管VT2，
正极与第二电机的电源线的L2相火线相连接、负极则经电阻R1后与第二电机
的电源线的L1相相连接的电容C1，正极经稳压二极管D1后与二极管整流器U
的正极输出端相连接、负极则经二极管D3后与三极管VT2的发射极相连接的
电容C2，一端与电容C2的正极相连接、另一端则与三极管VT2的基极相连接
的电阻R2，一端与三极管VT2的基极相连接、另一端则与二极管整流器U的
负极输出端相连接的压敏电阻R3，N极与三极管VT1的集电极相连接、P极则
与二极管整流器U的负极输出端相连接的二极管D2，串接在三极管VT1的基
极和三极管VT2的基极之间的电容C3，串接在三极管VT1的发射极和三极管
VT2的集电极之间的电阻R4，N极与三极管VT1的发射极相连接、P极则经电
阻R5后与电容C2的负极相连接的二极管D4，与二极管D4相并联的继电器K
组成；所述继电器K的常开触点K-1则串接在第二电机的电源线上，所述二极
管整流器U的一个输入端与第二电机的电源线的L3相火线相连接、其另一输入
端则与电容C1的负极相连接。
所述的三端稳压器U3为7812型稳压芯片。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
(1)本发明可以对炭素焙烧炉内的冶金焦或石油焦排出，而不需要人工进
行排料，从而可以降低人工成本，保护操作人员的人身安全。
(2)本发明采用控制单元来控制吸料和排料，其自动化高、控制精准度高。
(3)本发明的控制单元设置有三相电源相序保护电路，其可以防止电源相
序接错时电机由于运转方向相反而造成的机械损坏或生产事故。
(4)本发明设置有电机制动电路其可以控制电机快速停转，从而很好的解
决了电机停机后的惯性运转问题，提高了密封盖打开、关闭的准确度。
(5)本发明设置有过压保护电路，其可以对第一电机进行过压保护，使第
一电机免受过电压损坏。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的控制单元的电气结构图。
图3为本发明的过压保护电路的结构图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式
不限于此。
实施例
如图1所示，本发明的基于电压保护的电机快速制动式炭素焙烧炉用排料
装置，主要由底部设有排料口3的罐体1，设置在排料口3上的密封盖5，与密
封盖5相连接并控制密封盖5开关的第一电机6，设置在罐体1顶部的抽风机7，
与抽风机7电连接并驱动抽风机7的第二电机8，以及设置在罐体1上并分别与
第一电机6和第二电机8电连接的控制单元9组成；所述罐体1侧壁设置有吸
料管2，且罐体1内部上侧设置有滤网4。
在工作时，吸料管2伸入到炭素焙烧炉内，第一电机6正转并带动密封盖5
关闭，第二电机8启动并驱动抽风机7抽风，由于罐体1内产生负压，这时吸
料管2开始把炭素焙烧炉内的废料吸入到罐体1内，由于滤网4的过滤作用，
废料不会进入到由滤网4与罐体1顶壁所形成的腔体内而影响抽风机7工作。
当罐体1内装满废料后，控制第一电机6反转，从而使密封盖5打开排出废料。
控制单元9则用于控制第一电机6和第二电机8的工作。
如图2、3所示，所述的控制单元由空气开关QF，三相电源相序保护电路，
电机正转控制电路、电机反转控制电路、电机制动电路以及过压保护电路组成。
其中，所述空气开关QF串接在动力线上，第一电机6和第二电机8则分别
与空气开关QF的输出端相连接，三相电源相序保护电路则串接在第二电机8的
电源线上，而电机正转控制电路和电机反转控制电路则分别串接在动力线的L2
相火线和L3相火线之间，电机制动电路则与电机反转控制电路相连接，过压保
护电路则与第一电机的电源线的任两条火线相连接。
所述的过压保护电路由三端稳压器U3，放大器P1，放大器P2，三极管VT5，
三极管VT6，三极管VT7，正极与三端稳压器U3的IN管脚相连接、负极则经
电阻R8后与三极管VT6的基极相连接的电容C8，串接在三极管VT6的集电极
和放大器P2的正极之间的电阻R9，N极与放大器P2的负极相连接、P极接地
的稳压二极管D9，串接在三极管VT5的基极与放大器P2的输出端之间的电阻
R11，串接在放大器P1的输出端和三极管VT7的基极之间的电阻R10，正极与
三端稳压器U3的OUT管脚相连接、负极则与放大器P1的正极相连接的电容
C9，N极与三端稳压器U3的OUT管脚相连接、P极则与三极管VT7的集电极
相连接的二极管D10，以及与二极管D10相并联的继电器K3组成。
所述电容C8的正极还与第一电机6的电源线的其中一条火线相连接，其负
极则与第一电机6的电源线的另一条火线相连接。所述三极管VT6的发射极与
放大器P1的负极相连接。所述三极管VT5的集电极与三极管VT7的基极相连
接、其发射极接地。所述三极管VT7的发射极接地，所述继电器K3的常闭触
点K3-1则设置在电机正转控制电路中；所述三端稳压器U3的GND管脚接地。
为了达到更好的实施效果，所述的三端稳压器U3优选为7812型稳压芯片来实
现。
所述电机正转控制电路包括按钮SB1和接触器KM1。所述电机反转控制电
路包括按钮SB2和接触器KM2。
连接时，所述按钮SB1的输入端与L3相火线相连接，其输出端则顺次经接
触器KM1和继电器K3的常闭触点K3-1后与L2相火线相连接。所述按钮SB2
的输入端与按钮SB1的输入端相连接，其输出端则经接触器KM2后与接触器
KM1的输出端相连接。所述接触器KM1和接触器KM2的常开触点KM1-1和
KM2-1均设置在第一电机6的电源线上，且相互并联。
所述电机制动电路由变压器T，设置在变压器T原边的电感线圈L1，设置
在变压器T副边的电感线圈L2和电感线圈L3，与电感线圈L2相连接的第一控
制电路，以及与电感线圈L3相连接的第二控制电路组成。所述电感线圈L1的
同名端与按钮SB1的输入端相连接、其非同名端则与接触器KM1的输出端相连
接。
另外，所述第一控制电路由二极管整流器U1，三极管VT3，电阻R6，电
容C4，电容C5，二极管D5，二极管D6以及继电器K1组成。
连接时，电容C4的正极与二极管整流器U1的负极输出端相连接、其负极
则经电阻R6后与三极管VT3的基极相连接。电容C5的正极与电容C4的正极
相连接、其负极则与三极管VT3的发射极相连接。二极管D5的N极与三极管
VT3的集电极相连接、其P极则经接触器KM1的常开触点KM1-2后与二极管
整流器U1的正极输出端相连接。继电器K1的输入端与电容C4的正极相连接、
其输出端则经接触器KM1的常闭触点KM1-3后与三极管VT3的发射极相连接。
二极管D6的N极与电容C4的正极相连接、其P极则与三极管VT3的发射极
相连接。
同时，所述三极管VT3的基极与二极管D5的P极相连接；所述电感线圈
L2的非同名端与二极管整流器U1的一个输入端相连接、其同名端则与二极管
整流器U1的另一个输入端相连接。所述继电器K1的常开触点K1-1则与按钮
SB2相并联。
所述第二控制电路由二极管整流器U2，三极管VT4，电阻R7，电容C6，
电容C7，二极管D7，二极管D8以及继电器K2组成。
连接时，电容C6的正极与二极管整流器U2的负极输出端相连接、其负极
则经电阻R7后与三极管VT4的基极相连接。电容C7的正极与电容C6的正极
相连接、其负极则与三极管VT4的发射极相连接。二极管D7的N极与三极管
VT4的集电极相连接、其P极则经接触器KM2的常开触点KM2-2后与二极管
整流器U2的正极输出端相连接。继电器K2的输入端与电容C6的正极相连接、
其输出端则经接触器KM2的常闭触点KM2-3后与三极管VT4的发射极相连接。
二极管D8的N极与电容C6的正极相连接、其P极则与三极管VT4的发射极
相连接。
同时，所述三极管VT4的基极与二极管D7的P极相连接；所述电感线圈
L3的非同名端与二极管整流器U2的一个输入端相连接、其同名端则与二极管
整流器U2的另一个输入端相连接。所述继电器K2的常开触点K2-1则与按钮
SB1相并联。
工作时，按下空气开关QF和按钮SB1，使接触器KM1得电，其常开触点
KM1-1闭合，第一电机6开始正转并带动密封盖5关闭。同时接触器KM1的常
开触点KM1-2闭合，而常闭触点KM1-3则断开，变压器T得电，二极管整流
器U1输出直流电，该直流电经三极管VT3后对电容C5进行充电。当密封盖5
关闭好后断开按钮SB1，这时接触器KM1失电其常开触点KM1-1重新断开使
第一电机6断电。同时，接触器KM1的常开触点KM1-2重新断开，其常闭触
点KM1-3则重新闭合，而电容C5则开始放电使继电器K1得电，继电器K1的
常开触点K1-1闭合，这时接触器KM2瞬间得电其常开触点KM2-1瞬间闭合，
给第一电机6施加一个瞬间反转电流，第一电机6在此反转电流的作用下快速
停转，从而解决了电动机停机后的惯性运转问题。
当罐体1内装满废料后，按下按钮SB2，使接触器KM2得电，其常开触点
KM2-1闭合，第一电机6开始反转并带动密封盖5打开。同时接触器KM2的常
开触点KM2-2闭合，而常闭触点KM2-3则断开，变压器T得电，二极管整流
器U2输出直流电，该直流电经三极管VT4后对电容C7进行充电。当密封盖5
打开到限定位置时断开按钮SB2，这时接触器KM2失电其常开触点KM2-1重
新断开使第一电机6断电。同时，接触器KM2的常开触点KM2-2重新断开，
其常闭触点KM2-3则重新闭合，而电容C7则开始放电使继电器K2得电，继电
器K2的常开触点K2-1闭合，这时接触器KM1瞬间得电其常开触点KM1-1瞬
间闭合，给第一电机6施加一个瞬间正转电流，第一电机6在此正转电流的作
用下快速停转。
当电源正常时，由于三极管VT6的阻隔，放大器P1和放大器P2的输出端
输出低电平，这时三极管VT7和三极管VT5的基极输入低电平，因此不会导通，
继电器K3不得电其常闭触点K3-1保持闭合，电机正转控制电路和电机反转控
制电路可以正常工作。
当电源出现过电压现像时，放大器P1和放大器P2的输出端输出高电平，
这时三极管VT7和三极管VT5的基极输入高电平，这时三极管VT5开始导通，
电压从其集电极输出并叠加到三极管VT7的基极，从而使三极管VT4迅速导通，
进而使继电器K3得电其常闭触点K3-1断开，电机正转控制电路和电机反转控
制电路失电而无法动作，这时则无法启动第一电机6，如此则可以对第一电机6
进行保护。
所述三相电源相序保护电路可以防止当电源相序接错时第二电机8由于运
转方向相反而造成机械损坏或生产事故，其由二极管整流器U，三极管VT1，
三极管VT2，电阻R1，电阻R2，压敏电阻R3，电阻R4，电阻R5，电容C1，
电容C2，电容C3，稳压二极管D1，稳压二极管D2，二极管D3，二极管D4
以及继电器K组成。
连接时，电容C1的正极与第二电机8的电源线的L2相火线相连接、其负
极则经电阻R1后与第二电机8的电源线的L1相相连接，电容C2的正极经稳
压二极管D1后与二极管整流器U的正极输出端相连接、其负极则经二极管D3
后与三极管VT2的发射极相连接，电阻R2的一端与电容C2的正极相连接、其
另一端则与三极管VT2的基极相连接，压敏电阻R3的一端与三极管VT2的基
极相连接、其另一端则与二极管整流器U的负极输出端相连接，稳压二极管D2
的N极与三极管VT1的集电极相连接、其P极则与二极管整流器U的负极输出
端相连接，电容C3则串接在三极管VT1的基极和三极管VT2的基极之间，电
阻R4串接在三极管VT1的发射极和三极管VT2的集电极之间，二极管D4的N
极与三极管VT1的发射极相连接、其P极则经电阻R5后与电容C2的负极相连
接，继电器K则与二极管D4相并联。所述继电器K的常开触点K-1则串接在
第二电机8的电源线上，所述二极管整流器U的一个输入端与第二电机8的电
源线的L3相火线相连接、其另一输入端则与电容C1的负极相连接。
工作时，闭合空气开关QF，二极管整流器U把交流电转换为直流电输出，
并由稳压二极管D1和稳压二极管D2稳压，同时，三极管VT1和三极管VT2
导通，继电器K得电其常开触点K-1闭合，第二电机8得电工作。其中，压敏
电阻R3正常情况下不导通，当二极管整流器U出现过电压时，压敏电阻R3导
通并吸收过电压，从而可以保护后续电路不被损坏，继电器K不产生误动作。
当三相电源的L1相、L2相以及L3相为正向相序时，继电器K上的电压约为
20V，其得电吸合，第二电机8可以起动。当三相电源的L1相、L2相以及L3
相火线相序接错时，继电器K上的电压约为5V，其不工作常开触点保持断开，
第二电机8不工作，如此则可以给第二电机8提供相序保护。
如上所述，便可很好的实现本发明。