專利名稱：一種三相線路或負(fù)載保護(hù)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高精度線性三相線路或負(fù)載保護(hù)模塊，適應(yīng)各種等級電壓、等級電流的三相交流線路或負(fù)載(包括三相電動機(jī))。
市場上一般線路或負(fù)載保護(hù)器件都有工作電壓與工作電流范圍，給選型與使用帶來十分不方便；并且由于受鐵芯飽和等因數(shù)的影響，其線性度與精度不十分理想。
本發(fā)明的目的就是克服上述存在的缺陷，結(jié)合了王正存先生發(fā)明的三相交流電動機(jī)保護(hù)專利線路(專利號ZL94245583.5)，提供一種沒有供電電源、具有標(biāo)準(zhǔn)電流范圍(例如3-5A)高精度線性保護(hù)模塊適應(yīng)各種等級電壓、等級電流的三相交流線路或負(fù)載。
本發(fā)明的技術(shù)方案①采用工廠常用電流互感器，將所有等級電流變換成5A等級電流，并將不同電位三相電流直接耦合，與直流電源地端相連，克服了市場上保護(hù)器外電流信號耦合受鐵芯飽和非線性缺陷；②采用一種合金銅電阻串聯(lián)在互感器次級5A回路，將5A級交流電流信號變換成微伏級交流電壓信號，線性度高；③將二相5A級交流電流經(jīng)過電流變換器兩組初級線圈，在其次級產(chǎn)生毫安級交流電流作為直流電源正常工作電流，不需要外接電源；④以調(diào)節(jié)集成電流調(diào)節(jié)電路運(yùn)算放大器電壓放大倍數(shù)達(dá)到改變電流值的目的，與市場上電位器分壓式電流調(diào)節(jié)相比，克服了高的過電流倍數(shù)，電路進(jìn)入飽和非線性的缺陷，提高元件利用率。
詳細(xì)內(nèi)容由下面實施例說明，本實施例選用電流互感器變比500∶5，電動機(jī)額定電流450A為例。


圖1是電子保護(hù)模塊、空氣斷路器、交流電動機(jī)工作原理方框圖。
圖2是電子保護(hù)模塊工作原理總圖。
由圖1、圖2本實施例是一個具有過載、斷相、短路、以及三相電流不平衡保護(hù)的電子保護(hù)模塊，電子主電路包括電流取樣電路、有源半波整流電路、二極管耦合電路、濾波電路、集成電流調(diào)節(jié)電路、反時限電路、電壓比較電路、輸出繼電器，支電路包括平均電路、電流不平衡保護(hù)電路、非過載放電電路、大電流保護(hù)電路。電流取樣電路采用工廠常用電流互感器(Ta、Tb、Tc)與銅電阻(Ra、Rb、Rc)、電流變換器B以及整流二極管(VD1、VD2、VD3、VD4)、電容C1、穩(wěn)壓二極管V1、調(diào)整電阻R1等組成。銅電阻Ra并聯(lián)在電流互感器Ta次級，銅電阻Rb、銅電阻Rc分別與電流變換器B兩初級線圈串聯(lián)組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在電流互感器(Tb、Tc)同名端與非同名端之間，電流互感器(Ta、Tb、Tc)次級同名端連接在一起；電流變換器B次級接橋式整流二級管、電容C1濾波、穩(wěn)壓二極管V1等組成直流電源；電流互感器(Ta、Tb、Tc)次級端連接的同名公共端與直流電源地端連接；電流互感器(Ta、Tb、Tc)穿在保護(hù)主電路中，銅電阻(Ra、Rb、Rc)非公共端分別與有源半波整流電路集成運(yùn)算放大器(N1、N2、N3)正端相連。三相交流主電流經(jīng)過電流互感器(Ta、Tb、Tc)，在其次級回路上產(chǎn)生一具有同電位三相對稱5A級交流取樣電流，該電流在銅電阻(Ra、Rb、Rc)上產(chǎn)生三相微伏級交流電壓取樣信號，其大小與主電流成正比，由于其同電位端就是直流電源地端，因此，該取樣信號可以直接接在后級電路輸入端，通過一系列信號變換與放大，由于元件全部工作在線性區(qū)，放大后的信號電壓與主電流存在線性關(guān)系。主電流經(jīng)過電流互感器(Ta、Tb、Tc)，在次級回路上產(chǎn)生三相對稱5A級交流取樣電流，該電流經(jīng)過電流變換器B初級線圈，在次級回路上產(chǎn)生毫安級交流電流，該電流將保證直流電源輸出正常工作電壓。由于電流互感器(Ta、Tb、Tc)的變流作用，無論主電路額定電流值大小，選用合適的電流互感器變比，或改變穿過電流互感器初級匝數(shù)，次級回路將獲得正常5A級交流電流。如果主電路電流小于額定值，不需要保護(hù)，只要主電路電流接近或達(dá)到額定值，直流電源將輸出額定電壓值；主電路電流繼續(xù)增大，由于穩(wěn)壓電路吸收電能作用，直流電源輸出端仍是正常工作電壓，一旦主電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于額定值(例如8Ie)，大電流保護(hù)電路將起作用，切斷主電路，達(dá)到保護(hù)的目的。由于B、C兩相主電流相位差120度，合成后的電壓幅值與單相值相同，因此A、B、C三相任一相斷相，不會影響電流變換器B次級輸出電壓。濾波電路與反時限電路之間串聯(lián)集成電流調(diào)節(jié)電路，該電路由集成運(yùn)算放大器N4、電位器RP、電阻R10、電阻R11組成的。電位器RP與電阻R10組成的串聯(lián)電路接在集成運(yùn)算放大器N4輸出端、負(fù)端與地端之間，集成運(yùn)算放大器N4正端經(jīng)電阻R11接在濾波電路電阻R6高位端，集成運(yùn)算放大器N4輸出端接反時限電路電阻R14高電位端。濾波電路輸出端電壓幅值反映主電流大小，該電壓信號經(jīng)集成電流調(diào)節(jié)電路放大后加在反時限電路輸入端，如果保護(hù)主電流額定值大，減小集成電流調(diào)節(jié)電路中電位器RP阻值，達(dá)到減少集成電流調(diào)節(jié)電路電壓放大倍數(shù)，使其輸出端電壓維持某一恒定值。如果保護(hù)主電流額定值小，增加集成電流調(diào)節(jié)電路電位器RP阻值，達(dá)到增加集成電流調(diào)節(jié)電路電壓放大倍數(shù)，使其輸出端電壓保持某一恒定值，因此設(shè)置該集成電流調(diào)節(jié)電路的優(yōu)點(diǎn)是有源半波整流電路在大的電流倍數(shù)時，不易進(jìn)入飽和區(qū)，提高元件利用率。在集成電流調(diào)節(jié)電路輸出端與輸出繼電器之間接大電流保護(hù)電路，由集成運(yùn)算放大器N6及電阻R17、電阻R18、二極管VD6組成的，電阻R17、電阻R18組成的串聯(lián)電路，接在電源正端、集成運(yùn)算放大器N6負(fù)端與電源地端之間，集成運(yùn)算放大器N6輸出端經(jīng)隔離二極管VD6接在輸出繼電器輸入端R19高電位端，集成運(yùn)算放大器N6正端接反時限電路R14高電位端。當(dāng)主電流大于額定值6倍時(例如8Ie)，集成運(yùn)算放大器N6正端電壓大于負(fù)端電壓，其輸出端將出現(xiàn)高電位，經(jīng)二極管VD6與電阻R19使輸出繼電器動作，帶動主開關(guān)將主電路分?jǐn)?，實現(xiàn)保護(hù)目的。
如果采用單一電流互感器，取消平均值電路與電流不平衡保護(hù)電路，該三相線路或負(fù)載保護(hù)模塊變成單相線路或負(fù)載保護(hù)模塊；增加模數(shù)轉(zhuǎn)換電路與數(shù)碼顯示表頭，該電路變?yōu)榫哂须娏髦碉@示，廣泛應(yīng)用自動化控制與保護(hù)線路中。
綜上所述，本三相線路與負(fù)載綜合保護(hù)模塊，具有如下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1.不需要外加供電電源、設(shè)計合理、使用可靠、適應(yīng)范圍廣、有廣闊的市場前景。
2.元件工作在線性區(qū)，電流保護(hù)精度高，規(guī)格單一，易實現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化大批量生產(chǎn)。
3.功能齊全，并有大電流限流保護(hù)，與交流接觸器、空氣斷路器等主開關(guān)結(jié)合廣泛應(yīng)用于電力或工礦企業(yè)的線路或負(fù)載保護(hù)。
4.結(jié)合電流數(shù)碼顯示表頭，生產(chǎn)出一種集保護(hù)與顯示于一體的新的器件，廣泛應(yīng)用于自動化控制線路中。
權(quán)利要求
1.一種三相線路或負(fù)載保護(hù)模塊由電流取樣電路、有源半波整流電路、濾波電路、反時限電路、電壓比較電路、輸出繼電器及主開關(guān)等組成，其特征是電流取樣電路由工廠常用電流互感器(Ta、Tb、Tc)、銅電阻(Ra、Rb、Rc)、電流變換器(B)、以及整流二極管(VD1、VD2、VD3、VD4)、電容(C1)、穩(wěn)壓二極管(V1)、調(diào)整電阻(R1)等組成，將銅電阻(Ra)并聯(lián)在電流互感器(Ta)次級，銅電阻(Rb、Rc)分別與電流變換器(B)兩初級線圈串聯(lián)組成的串聯(lián)電路并聯(lián)在電流互感器(Tb、Tc)同名端與非同名端之間，電流互感器(Ta、Tb、Tc)次級同名端連接在一起；電流變換器(B)次級接由二極管(VD1、VD2、VD3、VD4)整流、電容(C1)濾波、穩(wěn)壓二極管(V1)、調(diào)整電阻(R1)等組成直流電源；電流互感器(Ta、Tb、Tc)次級同名端連接的公共端與直流電源地端連接；電流互感器(Ta、Tb、Tc)穿在保護(hù)主電路中，銅電阻(Ra、Rb、Rc)非公共端分別與有源半波整流電路集成運(yùn)算放大器(N1、N2、N3)正端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的三相線路或負(fù)載保護(hù)模塊，濾波電路與反時限電路之間串聯(lián)集成電流調(diào)節(jié)電路，該電路由集成運(yùn)算放大器(N4)、電位器(RP)、電阻(R10、R11)組成，電位器(RP)與電阻(R10)組成串聯(lián)電路分別接在集成運(yùn)算放大器(N4)輸出端、負(fù)端與地端之間，集成運(yùn)算放大器(N4)正端經(jīng)電阻(R11)接濾波電路電阻(R6)高電位端，集成運(yùn)算放大器(N4)輸出端接在反時限電路電阻(R14)高電位端。
3.根據(jù)權(quán)利要求書1所述的三相線路或負(fù)載保護(hù)模塊，在集成電流調(diào)節(jié)電路與輸出繼電器之間接大電流保護(hù)電路，該電路由集成運(yùn)算放大器(N6)及電阻(R17)、電阻(R18)、二極管(VD6)組成的，電阻(R17)與電阻(R18)組成的串聯(lián)電路，接在電源正端、集成運(yùn)算放大器(N6)負(fù)端與電源地端之間，集成運(yùn)算放大器(N6)輸出端經(jīng)隔離二極管(VD6)接在輸出繼電器輸入端電阻(R19)高電位端，集成運(yùn)算放大器(N6)正端接反時限電路電阻(R14)高電位端。
全文摘要
一種三相線路或負(fù)載保護(hù)模塊由電流取樣電路、有源半波整流電路、濾波電路、集成電路調(diào)節(jié)電路、反時限電路、電壓比較電路、輸出繼電器及主開關(guān)等組成,其特征是電流取樣電路由工廠常用電流互感器、銅電阻、電流變換器等組成。不需要外接電源,電流規(guī)格單一,電流調(diào)節(jié)精度高,線性,適應(yīng)各種等級電壓與等級電流,具有過電流、缺相、短路、三相電流不平衡等保護(hù),與三相斷路器,交流接觸器等開關(guān)器件結(jié)合廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、電廠、工礦企業(yè)等場合線路或負(fù)載過電流保護(hù)。
文檔編號H02H3/12GK1271196SQ00100310
公開日2000年10月25日 申請日期2000年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月3日
發(fā)明者王正存 申請人:王正存