專利名稱：三相交流電動機缺相保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三相交流電動機缺相保護裝置。
背景技術(shù)：
三相交流電動機在運行中，由于電源缺相而燒毀的占電機損壞問題的80％以上，現(xiàn)有的缺相保護器有電流式或電壓式。電流式缺相保護器存在以下問題一、安裝接線麻煩，電源線需在保護器空芯互感線圈中進行穿線，適用功率范圍窄；二、體積大，不適用于老設(shè)備增裝；三、保護器內(nèi)使用繼電器作為觸點控制，防震性能差，不適用于震動大的流動設(shè)備；四、在Y/Δ形起動運行線路中，對Y/Δ形接觸器觸點燒壞而引起的缺相不會起到保護作用。電壓式的缺相保護器，因為保護器內(nèi)設(shè)“人為中點”進行監(jiān)控，但是由于電機在線運行缺相時，電機進入發(fā)電狀態(tài)，缺相的電機繞組端會輸出一個發(fā)電電壓，使“人為中點”的電壓變化莫測，而對電動機起不到保護作用。
實用新型內(nèi)容本實用新型提供一種無觸點控制的三相交流電動機缺相保護裝置，它安全可靠，安裝方便，抗干擾能力強，保護動作準(zhǔn)確靈敏。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的三相交流電動機缺相保護裝置，它由缺相信號監(jiān)測電路、控制電路和電源電路組成，所述缺相信號監(jiān)測電路包括，分別與三相線串接的由電阻R1、R2、R3和二極管D1、D2、D3組成的半波整流電路；與上述三個二極管的并聯(lián)端相串接的由電阻R4，電容C1、C2，二極管D4、D5，穩(wěn)壓管DZ1，開關(guān)管V1組成的脈沖波發(fā)生電路，二極管D4和電容C2串聯(lián)后與電阻R4、電容C1并聯(lián)，二極管D4的負(fù)極端與開關(guān)管V1的基極之間串接有穩(wěn)壓管DZ1，二極管D4的正極端與開關(guān)管V1的射極之間串接二極管D5，開關(guān)管V1的射極與二極管D6相串接將缺相脈沖信號輸出。
所述的控制電路為光耦合過零觸發(fā)雙向硅開關(guān)電路，它包括由電阻R5、R6、電容C 3、穩(wěn)壓管DZ2、可控硅VS1組成的脈沖波識別電路，電阻R5和R6串聯(lián)，電容C3與電容R6并聯(lián)，電容C3的輸出經(jīng)穩(wěn)壓管DZ2作為可控硅VS1的觸發(fā)極信號；由穩(wěn)壓管DZ3、光耦合器IC和主可控硅VS組成的控制部分，穩(wěn)壓管DZ3和光耦合器IC的輸入端串聯(lián)后與可控硅VS1并聯(lián)，主可控硅VS以光耦合器IC的輸出作為觸發(fā)極信號，主可控硅VS控制三相電源開關(guān)的通斷。
電源電路為微功率振蕩抑制開關(guān)電路，它包括由電阻R16、電容C8并聯(lián)組成的限流降壓電路；與限流降壓電路的輸出連接的整流電路；與整流電路的輸出連接的由電容C7、電阻R15和穩(wěn)壓管DZ4組成的限壓保護電路，電阻R15和穩(wěn)壓管DZ4串聯(lián)后與電容C7并聯(lián)；與限壓保護電路的輸出相連接的由開關(guān)管V2、V3組成的振蕩抑制電路，開關(guān)管V2的集電極與開關(guān)變壓器T的初級線圈相連接，變壓器T的次級線圈與二極管D9串聯(lián)后再與電容C5并聯(lián)輸出直流電壓。電源電路中，所述限流降壓電路使交流電源限流后的電流遠(yuǎn)小于主可控硅VS的維持電流。
缺相信號監(jiān)測電路中，三相電源的任一相線在半波整流二極管后串接有缺相檢測電路，它由常閉按鈕J和電阻Re并聯(lián)組成；控制電路中的可控硅VS1串接有發(fā)光二極管LED進行缺相顯示。
采用如上技術(shù)方案后，三相電源正常時，電容C1和C2均按電阻R4的分壓值進行充電，充電電壓值由當(dāng)時三相電源的電壓值所決定，A、B兩點的電壓差小于穩(wěn)壓管DZ1、開關(guān)管V1的be結(jié)、二極管D5之間的擊穿電壓，此時開關(guān)管V1截止，輸出低電平。當(dāng)三相電源缺一相時，電阻R4上的分壓突然下降，電容C1、C2進入放電過程，開關(guān)管V1導(dǎo)通，輸出一次高電平，因此只要三相電源開關(guān)不釋放，將連續(xù)不斷地輸出高電平至電阻R5、R6和電容C3組成的充放電回路中，而電容C3上的充電電壓值是不斷累加的，當(dāng)電壓達一定值時，穩(wěn)壓管DZ2被擊穿，可控硅VS1導(dǎo)通，穩(wěn)壓管DZ3截止，光耦合器IC的1、2腳無電流輸入，主可控硅VS無觸發(fā)信號而關(guān)斷，三相電源開關(guān)釋放，從而使電動機免受損壞。
三相交流電動機缺相保護裝置不需要附加電源，電源電路與主可控硅VS共點同時獲得交流電源E，交流電源經(jīng)電阻R16和電容C8限流后所得電流遠(yuǎn)小于主可控硅VS的維持電流，使控制開關(guān)K打開時，主可控硅VS關(guān)斷，保護裝置停止運行。
控制電路中的脈沖波識別電路抗干擾能力極強，設(shè)計電容C3的大小和穩(wěn)壓管DZ2的擊穿電壓，使電容C3在一定數(shù)量的脈沖波作用下，才能將穩(wěn)壓管DZ2擊穿，從而使可控硅VS1導(dǎo)通，也即該電路只能對頻率恒定，幅度、寬度一致和脈沖數(shù)量達一定值的脈沖波響應(yīng)，可以防止上電時感應(yīng)脈沖及干擾脈沖對線路的沖擊，抗干擾能力強，動作準(zhǔn)確可靠。
本實用新型體積小，安裝簡易，接線方便，無需附加電源和改動原控制線路，特別適合在原電器箱內(nèi)增設(shè)，適用于不同功率，不同接法和各種控制方式的各類型三相低壓電動機的缺相保護。本實用新型設(shè)有三相電源和缺相LED顯示，應(yīng)用了無觸點控制，特別耐震動，適用于震動大的流動性設(shè)備，如空壓機、行車或建筑機械等。三相電源失衡時，其中一相與其它兩相電壓誤差±20V時，本實用新型也具有保護作用。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型實施例一的缺相信號監(jiān)測電路的電路原理圖。
圖2為本實用新型實施例一的控制電路的電路原理圖。
圖3為本實用新型實施例一的電源電路的電路原理圖圖4為圖1中三相電源正常時A、B兩點的電壓波形圖圖5為圖1中缺相時A、B兩點的電壓波形圖圖6為圖1中缺相時輸出的電壓波形圖圖7為缺相時圖2中電容C3兩端的電壓波形圖具體實施方式
本實用新型三相交流電動機缺相保護裝置，它由缺相信號監(jiān)測電路、控制電路和電源電路組成。
實施例一根據(jù)圖1、圖4、圖5、圖6所示，電動機M通過開關(guān)與三相電源線連接，三相線為L1、L2和L3，每一相線上都串接有電阻和二極管構(gòu)成半波整流電路，分別為電阻R1、R2、R3和二極管D1、D2、D3。常閉按鈕J和電阻Re并聯(lián)構(gòu)成缺相檢測電路，與二極管D1的負(fù)極端串接。半波整流電路的輸出端與中線N之間跨接由電阻R4，電容C1、C2，二極管D4、D5，穩(wěn)壓管DZ1和開關(guān)管V1組成的脈沖波發(fā)生電路，二極管D4和電容C2串聯(lián)后與電阻R4、電容C1并聯(lián)，二極管D4的負(fù)極端與開關(guān)管V1的基極之間串接有穩(wěn)壓管DZ1，二極管D4的正極端與開關(guān)管V1的射極之間串接二極管D5；開關(guān)管V1的射極與二極管D6相串接將缺相脈沖信號輸出。三相電源經(jīng)電阻R1、R2和R3降壓，再經(jīng)二極管D1、D2和D3半波整流后將脈動直流電壓加至負(fù)載電阻R4上。三相電源正常時，電容C1、C2均按電阻R4的分壓值進行充電，這個電壓的具體數(shù)值是由當(dāng)時的三相電源電壓所決定，此時二極管D4兩端A、B點的電壓波形如圖4。在圖4中，前2π/3個周期內(nèi)二極管D1導(dǎo)通，中間2π/3個周期內(nèi)二極管D2導(dǎo)通，后2π/3個周期內(nèi)二極管D3導(dǎo)通，ΔU＝UB-UA，為BA兩點瞬時電壓差的最大值，設(shè)計使ΔU小于穩(wěn)壓管DZ1、開關(guān)管V1的be結(jié)、二極管D5之間的擊穿電壓，開關(guān)管V1截止，輸出為低電平。
當(dāng)三相電源缺一相時，例如L3缺相，這時A、B兩點的電壓波形如圖5，二極管D3是在缺相繞組發(fā)電電壓下導(dǎo)通的，由于電動發(fā)電的可逆原理，這個電壓的相位、波形與原缺相電源是一致的，只是幅度小些，致使電阻R4上的分壓值突然下降，電容C1上電壓經(jīng)電阻R4進行放電，當(dāng)ΔU大于等于穩(wěn)壓管DZ1、開關(guān)管V1的be結(jié)、二極管D5之間的擊穿電壓，電容C2經(jīng)穩(wěn)壓管DZ1、開關(guān)管V1的be結(jié)、二極管D5放電，開關(guān)管V1導(dǎo)通，輸出端輸出一次高電平。接著進入第二個周期，電容C1、C2又開始充電，至二極管D3導(dǎo)通時，輸出端又一次高電平輸出。因此只要三相電源開關(guān)不釋放，這個高電平脈沖將以0.02S周期連續(xù)輸出，其波形如圖6。
按動常閉按鈕J，使電阻Re串入來獲得模擬缺相信號，用來檢查保護裝置接線是否正確，以及保護裝置的性能是否良好。
根據(jù)圖2和圖7所示，控制電路為光耦合過零觸發(fā)雙向硅開關(guān)電路。開關(guān)管V1通過二極管D6將缺相監(jiān)測信號輸出至控制電路的脈沖波識別電路，它由電阻R5、R6、電容C 3、穩(wěn)壓管DZ2、可控硅VS1組成，電阻R5和R6串聯(lián)，電容C3與電容R6并聯(lián)，電容C3的輸出經(jīng)穩(wěn)壓管DZ2作為可控硅VS1的觸發(fā)極信號，可控硅VS1串接有發(fā)光二極管LED進行缺相顯示；穩(wěn)壓管DZ3、光耦合器IC和主可控硅VS組成控制部分，穩(wěn)壓管DZ3和光耦合器IC的輸入端串聯(lián)后與可控硅VS1并聯(lián)，主可控硅VS以光耦合器IC的輸出作為觸發(fā)極信號，主可控硅VS控制三相電源開關(guān)線包的通電與否，從而使開關(guān)動作。
圖2中VC受穩(wěn)壓管DZ3，光耦合器IC的1、2腳的穩(wěn)壓作用作為開關(guān)管V1的集電極電源。
缺相時，即開關(guān)管V1經(jīng)二極管D6輸出脈沖高電平時，電容C3的充放電波形如圖7，可見電容C3上充電電壓值是不斷積累增加的，當(dāng)達到穩(wěn)壓管DZ2的擊穿電壓時，穩(wěn)壓管DZ2被擊穿，可控硅VS1導(dǎo)通，穩(wěn)壓管DZ3截止，光耦合器1C的1、2腳無電流，主可控硅VS關(guān)斷，三相電源開關(guān)釋放。
根據(jù)圖3所示，電源電路為低電壓、微功率振蕩抑制開關(guān)電路，電源電路包括限流降壓電路、整流電路、限壓保護電路和振蕩抑制電路。限流降壓電路是由電阻R16、電容C8并聯(lián)組成；限壓保護電路由電容C7、電阻R15和穩(wěn)壓管DZ4組成，電阻R15和穩(wěn)壓管DZ4串聯(lián)后與電容C7并聯(lián)；振蕩抑制電路包括開關(guān)管V2、V3，開關(guān)管V2的集電極與開關(guān)變壓器T的初級線圈相連接，變壓器T的次級線圈與二極管D9串聯(lián)后再與電容C5并聯(lián)輸出直流電壓。
電源電路輸入交流電源E，經(jīng)電容C8限流降壓，使其輸入交流電流遠(yuǎn)小于主可控硅VS的維持電流。上電后開關(guān)管V2由偏流電阻R12提供足夠的基射電流，立即進入飽和狀態(tài)，變壓器T初級線圈有強電流流過，次級線圈出現(xiàn)一次感應(yīng)脈沖。當(dāng)電容C6充電電壓上升至一定值時，開關(guān)管V3導(dǎo)通達飽和，拉低開關(guān)管V2基極電壓，使開關(guān)管V2截止，這時電阻R12為開關(guān)管V3的集電極負(fù)載，電阻R12阻值很大，所以流經(jīng)電流很小，使電容C7因開關(guān)管V2飽和而消耗的電量得到補充。當(dāng)電容C6通過電阻R13放電，電壓降低又促使開關(guān)管V3截止，開關(guān)管V2轉(zhuǎn)入導(dǎo)通飽和，變壓器T次級線圈又得到感應(yīng)脈沖，這樣循環(huán)下去經(jīng)二極管D9整流，電容C5濾波后輸出直流電壓V+供缺相信號監(jiān)測電路、控制電路使用，整個裝置無需附加電源。
權(quán)利要求1.一種三相交流電動機缺相保護裝置，它由缺相信號監(jiān)測電路、控制電路和電源電路組成，其特征在于所述缺相信號監(jiān)測電路包括，分別與三相線串接的由電阻R1、R2、R3和二極管D1、D2、D3組成的半波整流電路；與上述三個二極管的并聯(lián)端相串接的由電阻R4，電容C1、C2，二極管D4、D5，穩(wěn)壓管DZ1和開關(guān)管V1組成的脈沖波發(fā)生電路，二極管D4和電容C2串聯(lián)后與電阻R4、電容C1并聯(lián)，二極管D4的負(fù)極端與開關(guān)管V1的基極之間串接有穩(wěn)壓管DZ1，二極管D4的正極端與開關(guān)管V1的射極之間串接二極管D5，開關(guān)管V1的射極與二極管D6相串接將缺相脈沖信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動機缺相保護裝置，其特征在于所述的控制電路為光耦合過零觸發(fā)雙向硅開關(guān)電路，它包括由電阻R5、R6、電容C3、穩(wěn)壓管DZ2、可控硅VS1組成的脈沖波識別電路，電阻R5和R6串聯(lián)，電容C3與電容R6并聯(lián)，電容C3的輸出經(jīng)穩(wěn)壓管DZ2作為可控硅VS1的觸發(fā)極信號；由穩(wěn)壓管DZ3、光耦合器IC和主可控硅VS組成的控制部分，穩(wěn)壓管DZ3和光耦合器I C的輸入端串聯(lián)后與可控硅VS1并聯(lián)，主可控硅VS以光耦合器IC的輸出作為觸發(fā)極信號，主可控硅VS控制三相電源開關(guān)的通斷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或者2所述的三相交流電動機缺相保護裝置，其特征在于電源電路為微功率振蕩抑制開關(guān)電路，它包括由電阻R16、電容C8并聯(lián)組成的限流降壓電路；與限流降壓電路的輸出連接的整流電路；與整流電路的輸出連接的由電容C7、電阻R15和穩(wěn)壓管DZ4組成的限壓保護電路，電阻R15和穩(wěn)壓管DZ4串聯(lián)后與電容C7并聯(lián)；與限壓保護電路的輸出相連接的由開關(guān)管V2、V3組成的振蕩抑制電路，開關(guān)管V2的集電極與開關(guān)變壓器T的初級線圈相連接，變壓器T的次級線圈與二極管D9串聯(lián)后再與電容C5并聯(lián)輸出直流電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的三相交流電動機缺相保護裝置，其特征在于所述限流降壓電路使交流電源限流后的電流遠(yuǎn)小于主可控硅VS的維持電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動機缺相保護裝置，其特征在于缺相信號監(jiān)測電路中，三相電源的任一相線在半波整流二極管后串接有缺相檢測電路，它由常閉按鈕J和電阻Re并聯(lián)組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相交流電動機缺相保護裝置，其特征在于可控硅VS1串接有發(fā)光二極管LED進行缺相顯示。
專利摘要本實用新型公開了一種三相交流電動機缺相保護裝置，它由缺相信號監(jiān)測電路、控制電路和電源電路組成，所述缺相信號監(jiān)測電路在缺相時輸出連續(xù)的脈沖信號，控制電路的主可控硅VS在脈沖信號的作用下觸發(fā)三相電源開關(guān)的通斷。它應(yīng)用了無觸點控制，特別耐震動，安全可靠，安裝方便，抗干擾能力強，保護動作準(zhǔn)確靈敏。
文檔編號H02H7/08GK2847636SQ200520078119
公開日2006年12月13日 申請日期2005年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月1日
發(fā)明者孫啟寅 申請人:孫啟寅, 樓文俊