專利名稱：電動(dòng)機(jī)斷相過流保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電動(dòng)機(jī)的斷相過流保護(hù)裝置，使用在三相電動(dòng)機(jī)的電源輸入端。
為保護(hù)電動(dòng)機(jī)的使用安全，防止因輸入電源的斷相和過流燒壞電動(dòng)機(jī)，近年來(lái)研究開發(fā)出諸多電動(dòng)機(jī)的斷相過流保護(hù)裝置。但從原理結(jié)構(gòu)上講基本上是兩種類型，一是利用電容器或變壓器組成中性點(diǎn)監(jiān)測(cè)電路，以監(jiān)測(cè)三相輸入電源的線電壓或線電流的平衡，當(dāng)斷相發(fā)生時(shí)，其三相線電壓或線電流發(fā)生嚴(yán)重不平衡，從中性點(diǎn)檢出電壓或電流控制信號(hào)，直接或經(jīng)過整形延時(shí)放大后去驅(qū)動(dòng)繼電器，切斷電動(dòng)機(jī)的電源，達(dá)到保護(hù)的目的；二是利用互感器次級(jí)線圈，檢測(cè)三相輸入線電流的有無(wú)，以判斷是否發(fā)生了斷相。此種結(jié)構(gòu)通常是把三相感應(yīng)交流電壓信號(hào)，變成直流電壓信號(hào)，再送入晶體管或集成電路組成的門電路，未有斷相故障時(shí)，門電路輸出低電平，電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)某相斷路時(shí)，門電路輸出高電平，經(jīng)延時(shí)放大后控制繼電器，切斷電動(dòng)機(jī)的電源的。第一種類型的保護(hù)裝置，由于供電電網(wǎng)自身就存在著線電流或線電壓的不平衡，尤其是用電戶自己的變壓器容量較小，而負(fù)載功率較大的情況下，線電流或電壓的不平衡的情況更甚，所以這種以直接檢測(cè)不平衡信號(hào)的控制保護(hù)裝置適用范圍很窄，基本沒有推廣價(jià)值，市場(chǎng)上也很少見有此類產(chǎn)品。第二種類型比較實(shí)用，系市場(chǎng)常見產(chǎn)品。但是，實(shí)踐證明此類保護(hù)器也有較大的局限性。因該類保護(hù)器是基于斷相時(shí)，認(rèn)定互感器一次側(cè)的交流線電流為零或是一個(gè)很小的數(shù)值基礎(chǔ)上的，這種情況只局限于三相電源僅有一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的保護(hù)，或者在該被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)之前有三相負(fù)載，但斷相僅發(fā)生在被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)與其前的三相負(fù)載之間的那段三相電源線路方可，若斷相發(fā)生在前面的三相負(fù)載之前，那么在后的被保護(hù)的電動(dòng)機(jī)的三相電源輸入變成了380V的單相交流電源，由于前面負(fù)載的耦合作用，斷相線的電流并不為零，而是一個(gè)隨前面負(fù)載大小變化而變化的電流，因而這類保護(hù)裝置在很多情況下，就起不到保護(hù)作用了。
本實(shí)用新型的目的，就是為了克服上述現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)斷相保護(hù)裝置的不足，提供一種保護(hù)范圍寬，工作可靠的電動(dòng)機(jī)斷相過流保護(hù)裝置。
本實(shí)用新型是采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，它由信號(hào)檢出與變換電路1，斷相信號(hào)檢出、比較控制結(jié)構(gòu)，過流信號(hào)檢出及比較控制電路(5)，延時(shí)執(zhí)行電路6，工作電源7組成，其特征是所說的斷相信號(hào)檢出、比較控制結(jié)構(gòu)，由偏差電壓檢出電路2，偏置電源3、量化比較控制電路4構(gòu)成；偏差電壓檢出電路2由六只二極管D15-D20組成，其電路連接是D15、D16、D17的正極并接，它們的負(fù)極分別連接D18、D19、D20的正極，D18、D19、D20的負(fù)極并接；偏置電源3的電路連接為從交流降壓變壓器T次級(jí)經(jīng)二極管D1-D4橋式整流，經(jīng)電容器C5、C6濾波和三端穩(wěn)壓器IC1穩(wěn)壓所構(gòu)成的直流穩(wěn)壓電源，電阻R4、R5串聯(lián)后與電位器Rw1一起并入該直流穩(wěn)壓電源；量化比較控制電路4的電路連接是從偏差電壓檢出電路2中的D18、D19、D20的負(fù)極并聯(lián)接點(diǎn)引線和從偏置電源3中電位器Rw1的滑動(dòng)點(diǎn)引線接入光電耦合器GE的兩個(gè)輸入端，GE的兩個(gè)輸出端，一路接電位器Rw3的一端并接入比較器IC3的同相輸入端，另一路接工作電源7的正電源端，電位器Rw3的滑動(dòng)點(diǎn)與其另一端短接后接地，亦即接工作電源7的負(fù)極端，電阻R8、R9串接后并接于工作電源7的正、負(fù)端，其兩電阻的串接點(diǎn)引線接入比較器IC3的反相輸入端，IC3的輸出端接二極管D21的負(fù)極，D21的正極端接延時(shí)執(zhí)行電路6的電阻R11的一端。
以下結(jié)合附圖
對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，本說明書附圖是電路結(jié)構(gòu)方框圖和其元器件電連接的原理圖結(jié)合在一起的附圖，圖中用虛線框標(biāo)示1、2、3、4、5、6、7，依次分別表示其信號(hào)檢出與變換電路、偏差電壓檢出電路、偏置電源、量化比較控制電路、過流信號(hào)檢出比較控制電路、延時(shí)執(zhí)行電路和工作電源。圖中A、B、C系IN380V交流電源的三個(gè)相線，圖中M是三相電動(dòng)機(jī)。信號(hào)檢出與變換電路1的元器件連接為從電流互感器TL1、TL2、TL3的一端各分別串接二極管D9、D10、D11,TL1、TL2、TL3的另一端均接地，D9、D10、D11的正極端與地之間分別并接電容C1和電阻R1、電容C2和電阻R2、電容C3和電阻R3，并從D9、D10、D11的正級(jí)引導(dǎo)線分別接到D15和D18的串接點(diǎn)及二極管D12的負(fù)極、D16和D19的串接點(diǎn)及二極管D13的負(fù)極、D17和D20的串接點(diǎn)及二極管D14的負(fù)極。
偏差電壓檢出電路2、偏置電源3、量化比較控制電路4的元器件電連接前面已敘過，不再重述。過流信號(hào)檢出、比較控制電路5的電連接為二極管D12、D13、D14的負(fù)極端與信號(hào)檢出變換電路1的連接前面已指出，它們的正極端共接于電阻R6的一端，R6的另一端即電接比較器IC4的同相端，又與地端并接電阻R7，電阻R10與電位器Rw4的串接點(diǎn)電接IC4的反相端，R10、Rw4的另一端分別與工作電源7的正、負(fù)(地)端相接，Rw4的滑動(dòng)點(diǎn)接地，IC4的輸出端接二極管D22的負(fù)極，D22的正極接電阻R11的一端。
延時(shí)執(zhí)行電路6的電連接為電阻R11前端的連接前面已敘述，其后端既電接穩(wěn)壓二極管Dw的正極端，又與地端之間并接有電阻R12和電容器C7,Dw的負(fù)極端與可控硅SCR控制極相連，SCR陰極接地，陽(yáng)極接繼電器K2的線圈的一端，K2的線圈的另一端接工作電源7的正極端。繼電器K2的一對(duì)常閉觸點(diǎn)K2-0一端接C相交流電源，另一端接交流接觸器K1的勵(lì)磁線圈的一端，該線圈的另一端接常閉(停止)按鈕AN2的一端，AN2另一端接常開(啟動(dòng))按鈕AN1的一端，AN1的另一端接B相交流電源，在AN1的兩端還并接K1的一對(duì)常開觸點(diǎn)K1-4,K1的三對(duì)常開觸點(diǎn)K1-1、K1-2、K1-3，分別接在A、B、C三相交流電源與電動(dòng)機(jī)M的三相輸入線之間。
工作電源7是從交流降壓變壓器T另一次級(jí)線圈兩端經(jīng)四只二極管D5-D8橋式整流，電容器C4濾波，三端穩(wěn)壓器IC2穩(wěn)壓的常見直流電源。它是比較器IC3、IC4以及可控硅SCR的工作電源。
本實(shí)用新型的工作過程及原理簡(jiǎn)述如下，當(dāng)按下啟動(dòng)按鈕AN1后，K1得電吸合，其常開點(diǎn)K1-1、K1-2、K1-3閉合，電動(dòng)機(jī)M的三相輸入電源接通，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。K1-4閉合，使K1控制回路自鎖。在正常情況下，即三相交流電流平衡時(shí)，經(jīng)信號(hào)檢出變換電路1的電流互感器所得的交流感應(yīng)電壓亦相等，該交流電壓輸入信號(hào)分別經(jīng)同規(guī)格型號(hào)的二極管D9、D10、D11整流，C1、C2、C3濾波，負(fù)載電阻R1、R2、R3后，變換得到的直流電壓信號(hào)設(shè)為V1、V2、V3也相等。它們送入偏差電壓檢出電路2后，因沒有偏差電壓，所以偏差電壓檢出電路輸出為0，進(jìn)而其后的電路均不工作，電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)三相電流不平衡時(shí)，則經(jīng)信號(hào)檢出變換電路1，變換得到的上述直流電壓信號(hào)V1、V2、V3不相等，設(shè)V1＞V2，這個(gè)差值電壓信號(hào)，經(jīng)偏差電壓檢出電路2，輸出一個(gè)上正下負(fù)的偏差電壓，通過電位器Rw2與由偏置電源3輸出的偏置電壓串聯(lián)后，加在量化比較控制電路4中光電耦合器GE的輸入端，于是在GE的輸入端有直流電流流過，設(shè)該電流為Ig，當(dāng)偏置電源的電壓為一定值時(shí)，則Ig隨偏差電壓的變化而變化，并且呈正比例關(guān)系，而偏差電壓是隨著三相電流的不平衡的差值大小變化的。所以Ig是隨三相交流電流不平衡之差的大小而變化的，進(jìn)而在GE的輸出端產(chǎn)生了一個(gè)隨三相交流電流不平衡之差的大小而變化的電阻，該電阻與Rw3串聯(lián)形成分壓電路，當(dāng)Rw3調(diào)到一定值時(shí)，則其兩端的電壓VRw3僅隨不平衡電流的差值大小而正比變化，故VRw3亦可稱為偏差信號(hào)電壓，它送入IC3的同相端，當(dāng)VRw3的值大于由R8、R9分壓產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓VR9時(shí)，IC3輸出高電平，經(jīng)D21、R11向C7充電，當(dāng)Vc7的值達(dá)到Dw的擊穿電壓時(shí)，Dw導(dǎo)通，觸發(fā)SCR導(dǎo)通，K2得電吸合，其常閉點(diǎn)K2-0斷開，K1失電，其常開點(diǎn)K1-4斷開解除自鎖，K1-1、K1-2、K1-3斷開，電動(dòng)機(jī)M失電得到保護(hù)。
在偏置電源電路設(shè)置Rw1，用途是通過調(diào)整Rw1，可使偏差電壓檢出電路2的工作狀態(tài)，設(shè)置在反向截止到正向?qū)▍^(qū)間內(nèi)的任一位置上，這樣就相當(dāng)于給GE的輸入端設(shè)置了一個(gè)門電壓，使該門電壓的值與三相交流失衡而產(chǎn)生的偏差電壓的大小相對(duì)應(yīng)。當(dāng)偏差電壓小于該門電壓時(shí)，由前可知，IC3輸出低電平，Dw不會(huì)被擊穿導(dǎo)通，延時(shí)執(zhí)行電路6不工作；而當(dāng)斷相時(shí)或雖未斷相，但三相電流嚴(yán)重不平衡時(shí)，偏差電壓大于門電壓，如前所述延時(shí)執(zhí)行電路6就會(huì)工作，使電動(dòng)機(jī)得到保護(hù)。
在實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，最好在偏差電壓檢出電路2的D15、D16、D17的正極并接點(diǎn)與偏置電源3的R4和R5的串接點(diǎn)之間串入電位器Rw2，它是加入GE輸入端的偏差電壓的限流電阻，調(diào)整Rw2的阻值，即可起到調(diào)整GE對(duì)偏差電壓變化反應(yīng)靈敏度的作用。
因?yàn)檫^流保護(hù)電路是采用現(xiàn)有技術(shù)，其動(dòng)作原理不再重述。
實(shí)施本實(shí)用新型時(shí)，其元器件型號(hào)、規(guī)格的選擇如下交流降壓變壓器T規(guī)格為
W；電流互感器線圈TL1、TL2、TL3，可用μ04000磁環(huán)自繞，其參數(shù)根據(jù)電動(dòng)機(jī)M的功率而定；所用二極管，除D5、D6、D7、D8選用IN4001外，其它均選用IN4148，穩(wěn)壓二極管Dw選用0.5W/6V，可控硅SCR選用BTl69型；三端穩(wěn)壓器集成塊IC1、IC2分別選用78L06和7812型。比較器集成塊IC3、IC4均可選用1/4LM324；K1選用
一般交流接觸器，K2選用HG4123-2-12V繼電器；GE選用光敏二極管輸出型；Rw1、Rw2均選用WS20實(shí)芯電位器；Rw3、Rw4均選用WS1實(shí)芯電位器；所有電阻均可用1/8W碳膜電阻；電容器C1、C2、C3可為10μ/16V,C4可為330μ/25V,C5、C6、C7可為220μ/16V。
由上所述，因本實(shí)用新型所檢測(cè)的不是各相電流的有無(wú)，而是三相電流中最大值與最小值的偏差值，并且把這個(gè)偏差程度進(jìn)行了量化比較，這就既可以把因斷相造成的偏差檢測(cè)出來(lái)，并給以自動(dòng)斷電保護(hù)，也可以把三相電源因電網(wǎng)自身的嚴(yán)重不平衡，以及其它負(fù)載不平衡造成的有可能引起電動(dòng)機(jī)損壞的情況，檢測(cè)出來(lái)，并給出自動(dòng)斷電保護(hù)。并且這個(gè)保護(hù)范圍可以根據(jù)實(shí)際情況方便地進(jìn)行調(diào)整。把所有影響被保護(hù)對(duì)象的斷相狀態(tài)都列入保護(hù)范圍，所以本實(shí)用新型具有保護(hù)范圍寬，保護(hù)可靠的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)機(jī)斷相過流保護(hù)裝置，它由信號(hào)檢出與變換電路(1)，斷相信號(hào)檢出、比較控制結(jié)構(gòu)，過流信號(hào)檢出、比較控制電路(5)，延時(shí)執(zhí)行電路(6)，工作電源(7)組成，其特征是所說的斷相信號(hào)檢出、比較控制結(jié)構(gòu)，由偏差電壓檢出電路(2)、偏置電源(3)、量化比較控制電路(4)構(gòu)成；偏差電壓檢出電路(2)由六只二極管D15～D20組成，其電路連接是D15、D16、D17的正極并接，它們的負(fù)極分別串接D18、D19、D20的正極，D18、D19、D20的負(fù)極并接；偏置電源(3)的電路連接為從交流降壓變壓器T次級(jí)經(jīng)二極管D1～D4橋式整流，經(jīng)電容器C5、C6濾波，和三端穩(wěn)壓器IC1穩(wěn)壓所得直流穩(wěn)壓電源，電阻R4、R5串聯(lián)后與電位器Rw1一起并聯(lián)于該直流穩(wěn)壓電源；量化比較控制電路(3)的電路連接是從偏差電壓檢出電路(2)中的D18、D19、D20的負(fù)極并接點(diǎn)引線和從偏置電源(3)中電位器Rw1的滑動(dòng)點(diǎn)引線接入光電耦合器GE的兩個(gè)輸入端，GE的兩輸出端，一路接電位器Rw3的一端并接入比較器IC3的同相輸入端，另一路接工作電源(7)的正電源端，電位器Rw3的滑動(dòng)點(diǎn)與其另一端短接后接地，亦即接工作電源的負(fù)極端，電阻R8、R9串接后并接于工作電源(7)的正、負(fù)端，兩者的串接點(diǎn)引線接入比較器IC3的反相輸入端，IC3的輸出端接二極管D21的負(fù)極，D21的正極接延時(shí)執(zhí)行電路(6)中的電阻R11的一端。
2.如權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)斷相過流保護(hù)裝置，其特征是，在偏差電壓檢出電路(2)的D15、D16、D17的正極并接點(diǎn)，與偏置電源(3)的R4、R5的串接點(diǎn)之間的連接中串入電位器Rw2。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種三相交流電動(dòng)機(jī)的斷相過流保護(hù)裝置,它由信號(hào)輸入與變換電路1,斷相信號(hào)檢出比較控制結(jié)構(gòu),過流信號(hào)檢出比較控制電路5,延時(shí)執(zhí)行電路6,工作電源7組成,其特征是所說的斷相信號(hào)檢出比較控制結(jié)構(gòu),由偏差電壓檢出電路2、偏置電源3、量化比較控制電路4構(gòu)成。它克服了現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置的局限性,具有保護(hù)范圍寬、保護(hù)可靠的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2312537SQ9724493
公開日1999年3月31日 申請(qǐng)日期1997年12月1日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月1日
發(fā)明者姜廷良 申請(qǐng)人:姜廷良