專(zhuān)利名稱：多功能熱繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及低壓回路保護(hù)設(shè)備用的熱繼電器。
目前保護(hù)設(shè)備用的熱繼電器主要是雙金屬片繼電器，由于不能真實(shí)反應(yīng)電動(dòng)機(jī)繞組內(nèi)的溫度，動(dòng)作誤差大、斷相保護(hù)功能差，在電機(jī)保護(hù)中經(jīng)常失靈。于是出現(xiàn)了各種電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，企圖在這一領(lǐng)域取代它。如中國(guó)專(zhuān)利92212354、91112638、91216113、92210477等幾種多功能保護(hù)器，雖有某些改進(jìn)，但也存在許多明顯缺點(diǎn)，第一是動(dòng)作后沒(méi)有記憶功能，普通熱繼電器動(dòng)作后不經(jīng)人工復(fù)位不會(huì)再啟動(dòng)，上述專(zhuān)利卻做不到。第二是使用范圍受到限制，普通熱繼電器適用于單相、三相、平衡及不平衡的各種負(fù)載，上述專(zhuān)利卻不能兼顧，要有斷相保護(hù)就不能用在不平衡負(fù)載中。第三是故障率高，普通熱繼電器自身故障率一般較低，而上述專(zhuān)利都是從電網(wǎng)中直接吸取能量，這些小功率電源的故障率通常都較高，因而可靠性甚差。
本實(shí)用新型的目的是要克服上述各種熱繼電器的缺點(diǎn)，而提供一種包含并改善了雙金屬熱繼電器和現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)保護(hù)器全部功能的熱繼電器，有運(yùn)行反時(shí)限過(guò)載保護(hù)、啟動(dòng)定時(shí)限保護(hù)，無(wú)零線系統(tǒng)的不平衡保護(hù)，有零線系統(tǒng)的斷相保護(hù)和超溫保護(hù)等，普遍適合于各種保護(hù)場(chǎng)合。
本實(shí)用新型的解決方案包括(1)輸入電路10，(2)整流電路20，(3)中心控制器50，(4)輸出電路40，其特征在于
(1.1)輸入電路10的三相B1’、B2’、B3’各接一個(gè)具有速飽和特性和矩形磁滯回線的磁環(huán)B1、B2、B3，用于感生出脈沖電壓，輸至IC1的10腳；(2.1)整流電路20包括電容C3、C4，正半周向集成塊IC1-4供電，負(fù)半周向輸出繼電器J供電；(3.1)中心控制器50包括由電壓比較器IC1、電位器W2和電容C5組成的充放電回路，由電容器C6、C7、二極管D13和比較器IC2組成的延時(shí)電路，二者共同組成相位檢測(cè)器，經(jīng)電壓比較器IC3與BG1的基極相連，用于實(shí)現(xiàn)斷相保護(hù)；(4.1)輸出電路40由晶體管BG1、BG2、二極管D14和輸出繼電器J組成，該電磁繼電器的銜鐵D上設(shè)有能扣住動(dòng)觸頭K3的掛鉤B，以使K3與靜觸頭K2保持常閉，當(dāng)銜鐵吸合時(shí)，B與K3脫鉤，從而使K3與常開(kāi)觸頭K1接通。
上述中心控制器50內(nèi)具有由電阻R1-3、二極管D8、電容C1和或門(mén)D17組成的過(guò)電流保護(hù)線路，C1的電壓經(jīng)或門(mén)D17送至比較器IC3的4腳，以使繼電器J動(dòng)作。
上述中心控制器50內(nèi)還接有由熱敏電阻R15，比較器IC4、或門(mén)D16、比較器IC3組成的超溫保護(hù)線路，以使繼電器J動(dòng)作。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的實(shí)施例。


圖1是本多功能熱繼電器的原理方框圖。
圖2是圖1方框圖的具體電路圖。
圖3是專(zhuān)用電磁繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是繼電器工作過(guò)程中的波形圖。
圖5是采用本繼電器的控制線路圖。
參見(jiàn)圖1、圖2，方框1是輸入部分，即圖2中的三個(gè)磁環(huán)B1、B2和B3，這是一種具有速飽和特性和矩形磁滯回線的磁環(huán)，它只有一個(gè)繞組，當(dāng)載流導(dǎo)線B1’、B2’和B3’穿過(guò)磁環(huán)后就在其繞組中感應(yīng)出脈沖電壓。如果流過(guò)的電流為正弦波，則在磁環(huán)中產(chǎn)生矩形波磁通，在繞組中感生出脈沖電壓，這一脈沖幅值正比于磁通變化率，由于磁飽和的緣故，所以正比于過(guò)零點(diǎn)附近的電流變化率，或者說(shuō)正比于電流的最大值。這個(gè)輸出電壓一方面經(jīng)整流后供給器件作電源，另一方面向器件提供電流信號(hào)，其作用相當(dāng)于熱繼電器的雙金屬片發(fā)熱電阻，但它卻不受環(huán)境溫度的影響。
方框2為整流電源，它包括由二極管D1-9，穩(wěn)壓管WY1、WY2和電容C3、C4組成的整流和儲(chǔ)能元件。其正半周向各IC元件供電，負(fù)半周專(zhuān)為輸出繼電器J提供電源。
啟動(dòng)定時(shí)限保護(hù)由穩(wěn)壓管WY1和電容C1組成。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)雖然電流很大，磁環(huán)B1、B2和B3上二次線圈的感應(yīng)電壓很高，但這個(gè)電壓受到穩(wěn)壓管WY1的限制不能大于12V，所以給C1的充電電壓也被限在12V，從而不論電流多么大，C1上充電到動(dòng)作值的時(shí)間是一個(gè)定值，于是實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)定時(shí)限保護(hù)。
圖1中的方框3是測(cè)溫單元，即圖2中的熱敏電阻R15，當(dāng)溫度升高時(shí)電阻減小。
方框4是輸出單元，包括BG1、BG2、R21、D14和專(zhuān)用電磁繼電器J，該出口繼電器J是一只特制的電磁繼電器，構(gòu)造示于圖3，它有框架E，常開(kāi)靜觸頭K1，轉(zhuǎn)換動(dòng)觸頭K3，常閉靜觸頭K2，掛鉤B，銜鐵D，鐵心A、線圈C、彈簧T1、T2和復(fù)位按鈕AN等。掛鉤B固定于銜鐵D上，隨其動(dòng)作。運(yùn)行前先用手按下AN，K3下移并被B扣住，K2、K3閉合，形成自保持接點(diǎn)，彈簧T1被拉伸儲(chǔ)能。當(dāng)C通電后，D吸合帶動(dòng)掛鉤B使其松開(kāi)K3，K8在彈簧T1作用下與K2斷開(kāi)，重又接通K1。斷電后必須手動(dòng)復(fù)位才能繼續(xù)工作。
方框5是中心控制器，其中A是斷相保護(hù)控制部分，包括有零線系統(tǒng)斷相保護(hù)A1及無(wú)零線系統(tǒng)斷相保護(hù)A2。這部分由集成電路IC1、IC2及其相關(guān)的外圍元件組成。本裝置中的IC元件可采用LM339等型號(hào)集成塊。IC1為開(kāi)漏輸出的四分之一個(gè)電壓比較器，當(dāng)輸出腳13為1時(shí)，電源經(jīng)W2、R8向C5充電，當(dāng)13腳為0時(shí)C5放電。正常運(yùn)行時(shí)由D10輸入到10腳一串間隔約6.6ms的脈沖，有脈沖時(shí)10腳電平高于11腳，13腳輸出為0，否則13腳為1，結(jié)果便在C5上形成一串鋸齒波電壓并送到IC2的9腳，這一點(diǎn)的波形示于圖4的(A)，IC2第8腳電壓為E，由R9、R10分壓提供，E值略大于鋸齒波峰值，所以14腳恒為0。對(duì)于三相四線制運(yùn)行的電器，它們各相電流大小可能很不平衡，但相位卻是平衡的，所以IC1第10腳上每6.6ms總有一個(gè)脈沖，只有當(dāng)某一相電流為零，或零線斷線同時(shí)三相很不平衡時(shí)，三相脈沖的相位才會(huì)變化，當(dāng)一相電流為零時(shí)，上述二脈沖的最大間隔變?yōu)?3.2ms，鋸齒波如圖4(B)所示，這時(shí)每周波內(nèi)就有一個(gè)鋸齒波峰值超過(guò)E，這樣在IC2的14腳就出現(xiàn)了圖4(E)的矩形波。這一串矩形波經(jīng)C6，D12、D13、C7的積分電路在C7上積壘電壓，經(jīng)D15或門(mén)送到IC3的4腳，如果此電壓大于由WY4決定的5腳電壓則2腳為零，BG1便有基極電流而導(dǎo)通，接著B(niǎo)G2導(dǎo)通，J吸合，向交流接觸器C輸出控制信號(hào)，使其跳閘，切斷電源，保護(hù)電動(dòng)機(jī)免受過(guò)載損害，見(jiàn)圖5，JRD為本多功能熱繼電器，該繼電器對(duì)外接線圖與普通熱繼電器相同。
對(duì)于三相三線制的無(wú)零線系統(tǒng)，可分兩種條件分析，在星形接線系統(tǒng)中，當(dāng)一相電流為零時(shí)，另兩相電流相位差180°，幅值相等，IC1的10腳脈沖間隔為10ms，IC1的13腳電壓波形如圖4(C)所示。IC2的14腳波形如圖4(F)所示。在三角形接線系統(tǒng)中，當(dāng)三角形斷開(kāi)一條邊時(shí)，三個(gè)線電流間最大的相位差為150°，IC1的10腳脈沖最大間隔為8.33ms，IC1的13腳電壓波形如圖4(D)所示，IC2的14腳波形如圖4(G)所示。不管那種運(yùn)行方式只要在IC2的14腳上有脈沖，就會(huì)像有零線系統(tǒng)分析的一樣導(dǎo)至J的吸合。
方框5的B是過(guò)電流保護(hù)，它由圖2中R1-3、D8、C1、D17組成，作用是將正向脈沖經(jīng)分壓后向C1充電到峰值，當(dāng)C1電壓達(dá)到某一值時(shí)，如同斷相保護(hù)一樣經(jīng)D17或門(mén)送到IC3的4腳，最終導(dǎo)至J的吸合，電容器C1兩端電壓的上升速度取決于脈沖幅值高度，也即是取決于電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)了反時(shí)限動(dòng)作特性。調(diào)節(jié)W1便可改變動(dòng)作電流值。
方框5的C是超溫保護(hù)，當(dāng)熱敏電阻R15的阻值隨溫度升高而下降時(shí)，IC4的6腳電壓下降，當(dāng)?shù)陀?腳電壓時(shí)1腳變?yōu)?，經(jīng)或門(mén)D16將1電平送到IC3的4腳，最終導(dǎo)至J吸合。
本繼電器的中心控制裝置具有運(yùn)行反時(shí)限過(guò)載保護(hù)、啟動(dòng)定時(shí)限保護(hù)、無(wú)零線系統(tǒng)的不平衡保護(hù)、有零線系統(tǒng)的斷相保護(hù)和超溫保護(hù)等多種機(jī)能，使結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，零件大為減少，而且動(dòng)作十分迅速、靈敏度高，便于反應(yīng)多種信號(hào)。當(dāng)(Y)星形接線時(shí)，只要不出現(xiàn)過(guò)流其三相電流無(wú)論多么不平衡繼電器都不會(huì)動(dòng)作，而只要其中任一相電流為零，繼電器立即動(dòng)作。如果三相電流都為零時(shí)，它又不動(dòng)作。當(dāng)(△)三角形接線時(shí)，如果缺一相電流則繼電器立即動(dòng)作；如果“△”中任一相斷開(kāi)，雖三根線電流都不為零，且電流大小并非嚴(yán)重不平衡時(shí)，繼電器也能立即動(dòng)作。這些功能很像普通熱繼電器但又大大超過(guò)普通熱繼電器的精度和靈敏度，現(xiàn)有的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器做不到這一點(diǎn)。所用輸出繼電器是由一個(gè)特殊電磁式繼電器擔(dān)任，它有一個(gè)特殊的機(jī)械式自保持接點(diǎn)，當(dāng)故障動(dòng)作后，它能自己保持記憶，不經(jīng)人工復(fù)位不會(huì)再啟動(dòng)，解決了電動(dòng)機(jī)保護(hù)器無(wú)法克服的困難。這樣本繼電器在結(jié)構(gòu)與功能上實(shí)現(xiàn)了一次新變革，既集中了普通熱繼電器和電機(jī)保護(hù)器的優(yōu)點(diǎn)，又最大限度的克服了它們各自的不足之處。多功能熱繼電器是一種功能齊全、可靠性強(qiáng)、靈敏度高、穩(wěn)定性好，并可以完全取代延用半個(gè)多世紀(jì)的雙金屬片熱繼電器，是新一代理想產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.多功能熱繼電器，包括(1)輸入電路(10)，(2)整流電路(20)，(3)中心控制器(50)，(4)輸出電路(40)，其特征在于(1.1)輸入電路10的三相B1’、B2’、B3’各接一個(gè)具有速飽和特性和矩形磁滯回線的磁環(huán)B1、B2、B3，用于感生出脈沖電壓，輸至IC1的10腳；(2.1)整流電路20包括電容C3、C4，正半周向集成塊IC1-4供電，負(fù)半周向輸出繼電器J供電；(3.1)中心控制器50包括由電壓比較器IC1、電位器W2和電容C5組成的充放電回路，由電容器C6、C7、二極管D13和比較器IC2組成的延時(shí)電路，二者共同組成相位檢測(cè)器，經(jīng)電壓比較器IC3與BG1的基極相連用于實(shí)現(xiàn)斷相保護(hù)；(4.1)輸出電路40由晶體管BG1、BG2、二極管D14和輸出繼電器J組成，該電磁繼電器的銜鐵D上設(shè)有能扣住動(dòng)觸頭K3的掛鉤B，以使K3與靜觸頭K2保持常閉，當(dāng)銜鐵吸合時(shí)，B與K3脫鉤，從而使K3與常開(kāi)觸頭K1接通。
2.如權(quán)利要求1所述的熱繼電器，其特征在于中心控制器50內(nèi)具有由電阻R1-3、二極管D8、電容C1和或門(mén)D17組成的過(guò)電流保護(hù)線路，C1的電壓經(jīng)或門(mén)D17送至比較器IC3的4腳，以使繼電器J動(dòng)作。
8.如權(quán)利要求1所述的熱繼電器，其特征在于中心控制器50內(nèi)接有由熱敏電阻R15，比較器IC4、或門(mén)D16、比較器IC3組成的超溫保護(hù)線路，以使繼電器J動(dòng)作。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的熱繼電器，其特征在于輸入電路(10)內(nèi)接有穩(wěn)壓管WY1和電容C5，以實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)定時(shí)限保護(hù)。
專(zhuān)利摘要多功能熱繼電器輸入電路的三相各接一個(gè)具有速飽和特性和矩形磁滯回線的磁環(huán)，用于感生出脈沖電壓；中心控制器包括由電壓比較器、電位器和電容器組成的充放電回路及延時(shí)電路，共同組成相位檢測(cè)器。輸出電路具有一個(gè)專(zhuān)用繼電器，該電磁繼電器的銜鐵上設(shè)有能扣住動(dòng)觸頭的掛鉤，以使動(dòng)觸頭按要求動(dòng)作。不經(jīng)人工復(fù)位不會(huì)再啟動(dòng)，另外還有過(guò)電流保護(hù)、超溫保護(hù)、無(wú)零線系統(tǒng)的不平衡保護(hù)和有零線系統(tǒng)的斷相保護(hù)等多種功能。
文檔編號(hào)H01H73/36GK2239672SQ9520118
公開(kāi)日1996年11月6日 申請(qǐng)日期1995年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1995年1月29日
發(fā)明者徐樹(shù)生 申請(qǐng)人:西安開(kāi)民電子電器新技術(shù)應(yīng)用研究所