專利名稱：三相交流電動機缺相保護裝置的制作方法
技術領域：
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：
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，不適用于老設備增裝；三、保護器內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，因為保護器內設“人為中點”進行監控，但是由于電機在線運行缺相時，電機進入發電狀態，缺相的電機繞組端會輸出一個發電電壓，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，保護動作準確靈敏。
本實用新型是這樣實現的三相交流電動機缺相保護裝置，它由缺相信號監測電路、控制電路和電源電路組成，所述缺相信號監測電路包括，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端相串接的由電阻R4，電容C1、C2，二極管D4、D5，穩壓管DZ1，開關管V1組成的脈沖波發生電路，二極管D4和電容C2串聯后與電阻R4、電容C1并聯，二極管D4的負極端與開關管V1的基極之間串接有穩壓管DZ1，二極管D4的正極端與開關管V1的射極之間串接二極管D5，開關管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雙向硅開關電路，它包括由電阻R5、R6、電容C 3、穩壓管DZ2、可控硅VS1組成的脈沖波識別電路，電阻R5和R6串聯，電容C3與電容R6并聯，電容C3的輸出經穩壓管DZ2作為可控硅VS1的觸發極信號；由穩壓管DZ3、光耦合器IC和主可控硅VS組成的控制部分，穩壓管DZ3和光耦合器IC的輸入端串聯后與可控硅VS1并聯，主可控硅VS以光耦合器IC的輸出作為觸發極信號，主可控硅VS控制三相電源開關的通斷。
電源電路為微功率振蕩抑制開關電路，它包括由電阻R16、電容C8并聯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和穩壓管DZ4組成的限壓保護電路，電阻R15和穩壓管DZ4串聯后與電容C7并聯；與限壓保護電路的輸出相連接的由開關管V2、V3組成的振蕩抑制電路，開關管V2的集電極與開關變壓器T的初級線圈相連接，變壓器T的次級線圈與二極管D9串聯后再與電容C5并聯輸出直流電壓。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小于主可控硅VS的維持電流。
缺相信號監測電路中，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并聯組成；控制電路中的可控硅VS1串接有發光二極管LED進行缺相顯示。
采用如上技術方案后，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，充電電壓值由當時三相電源的電壓值所決定，A、B兩點的電壓差小于穩壓管DZ1、開關管V1的be結、二極管D5之間的擊穿電壓，此時開關管V1截止，輸出低電平。當三相電源缺一相時，電阻R4上的分壓突然下降，電容C1、C2進入放電過程，開關管V1導通，輸出一次高電平，因此只要三相電源開關不釋放，將連續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，當電壓達一定值時，穩壓管DZ2被擊穿，可控硅VS1導通，穩壓管DZ3截止，光耦合器IC的1、2腳無電流輸入，主可控硅VS無觸發信號而關斷，三相電源開關釋放，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，交流電源經電阻R16和電容C8限流后所得電流遠小于主可控硅VS的維持電流，使控制開關K打開時，主可控硅VS關斷，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，設計電容C3的大小和穩壓管DZ2的擊穿電壓，使電容C3在一定數量的脈沖波作用下，才能將穩壓管DZ2擊穿，從而使可控硅VS1導通，也即該電路只能對頻率恒定，幅度、寬度一致和脈沖數量達一定值的脈沖波響應，可以防止上電時感應脈沖及干擾脈沖對線路的沖擊，抗干擾能力強，動作準確可靠。
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增設，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。本實用新型設有三相電源和缺相LED顯示，應用了無觸點控制，特別耐震動，適用于震動大的流動性設備，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，它由缺相信號監測電路、控制電路和電源電路組成。
實施例一根據圖1、圖4、圖5、圖6所示，電動機M通過開關與三相電源線連接，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并聯構成缺相檢測電路，與二極管D1的負極端串接。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，穩壓管DZ1和開關管V1組成的脈沖波發生電路，二極管D4和電容C2串聯后與電阻R4、電容C1并聯，二極管D4的負極端與開關管V1的基極之間串接有穩壓管DZ1，二極管D4的正極端與開關管V1的射極之間串接二極管D5；開關管V1的射極與二極管D6相串接將缺相脈沖信號輸出。三相電源經電阻R1、R2和R3降壓，再經二極管D1、D2和D3半波整流后將脈動直流電壓加至負載電阻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，這個電壓的具體數值是由當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個周期內二極管D1導通，中間2π/3個周期內二極管D2導通，后2π/3個周期內二極管D3導通，ΔU＝UB-UA，為BA兩點瞬時電壓差的最大值，設計使ΔU小于穩壓管DZ1、開關管V1的be結、二極管D5之間的擊穿電壓，開關管V1截止，輸出為低電平。
當三相電源缺一相時，例如L3缺相，這時A、B兩點的電壓波形如圖5，二極管D3是在缺相繞組發電電壓下導通的，由于電動發電的可逆原理，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上電壓經電阻R4進行放電，當ΔU大于等于穩壓管DZ1、開關管V1的be結、二極管D5之間的擊穿電壓，電容C2經穩壓管DZ1、開關管V1的be結、二極管D5放電，開關管V1導通，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導通時，輸出端又一次高電平輸出。因此只要三相電源開關不釋放，這個高電平脈沖將以0.02S周期連續輸出，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。
根據圖2和圖7所示，控制電路為光耦合過零觸發雙向硅開關電路。開關管V1通過二極管D6將缺相監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、穩壓管DZ2、可控硅VS1組成，電阻R5和R6串聯，電容C3與電容R6并聯，電容C3的輸出經穩壓管DZ2作為可控硅VS1的觸發極信號，可控硅VS1串接有發光二極管LED進行缺相顯示；穩壓管DZ3、光耦合器IC和主可控硅VS組成控制部分，穩壓管DZ3和光耦合器IC的輸入端串聯后與可控硅VS1并聯，主可控硅VS以光耦合器IC的輸出作為觸發極信號，主可控硅VS控制三相電源開關線包的通電與否，從而使開關動作。
圖2中VC受穩壓管DZ3，光耦合器IC的1、2腳的穩壓作用作為開關管V1的集電極電源。
缺相時，即開關管V1經二極管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，當達到穩壓管DZ2的擊穿電壓時，穩壓管DZ2被擊穿，可控硅VS1導通，穩壓管DZ3截止，光耦合器1C的1、2腳無電流，主可控硅VS關斷，三相電源開關釋放。
根據圖3所示，電源電路為低電壓、微功率振蕩抑制開關電路，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并聯組成；限壓保護電路由電容C7、電阻R15和穩壓管DZ4組成，電阻R15和穩壓管DZ4串聯后與電容C7并聯；振蕩抑制電路包括開關管V2、V3，開關管V2的集電極與開關變壓器T的初級線圈相連接，變壓器T的次級線圈與二極管D9串聯后再與電容C5并聯輸出直流電壓。
電源電路輸入交流電源E，經電容C8限流降壓，使其輸入交流電流遠小于主可控硅VS的維持電流。上電后開關管V2由偏流電阻R12提供足夠的基射電流，立即進入飽和狀態，變壓器T初級線圈有強電流流過，次級線圈出現一次感應脈沖。當電容C6充電電壓上升至一定值時，開關管V3導通達飽和，拉低開關管V2基極電壓，使開關管V2截止，這時電阻R12為開關管V3的集電極負載，電阻R12阻值很大，所以流經電流很小，使電容C7因開關管V2飽和而消耗的電量得到補充。當電容C6通過電阻R13放電，電壓降低又促使開關管V3截止，開關管V2轉入導通飽和，變壓器T次級線圈又得到感應脈沖，這樣循環下去經二極管D9整流，電容C5濾波后輸出直流電壓V+供缺相信號監測電路、控制電路使用，整個裝置無需附加電源。
權利要求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端相串接的由電阻R4，電容C1、C2，二極管D4、D5，穩壓管DZ1和開關管V1組成的脈沖波發生電路，二極管D4和電容C2串聯后與電阻R4、電容C1并聯，二極管D4的負極端與開關管V1的基極之間串接有穩壓管DZ1，二極管D4的正極端與開關管V1的射極之間串接二極管D5，開關管V1的射極與二極管D6相串接將缺相脈沖信號輸出。
2.根據權利要求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雙向硅開關電路，它包括由電阻R5、R6、電容C3、穩壓管DZ2、可控硅VS1組成的脈沖波識別電路，電阻R5和R6串聯，電容C3與電容R6并聯，電容C3的輸出經穩壓管DZ2作為可控硅VS1的觸發極信號；由穩壓管DZ3、光耦合器IC和主可控硅VS組成的控制部分，穩壓管DZ3和光耦合器I C的輸入端串聯后與可控硅VS1并聯，主可控硅VS以光耦合器IC的輸出作為觸發極信號，主可控硅VS控制三相電源開關的通斷。
3.根據權利要求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電路，它包括由電阻R16、電容C8并聯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和穩壓管DZ4組成的限壓保護電路，電阻R15和穩壓管DZ4串聯后與電容C7并聯；與限壓保護電路的輸出相連接的由開關管V2、V3組成的振蕩抑制電路，開關管V2的集電極與開關變壓器T的初級線圈相連接，變壓器T的次級線圈與二極管D9串聯后再與電容C5并聯輸出直流電壓。
4.根據權利要求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小于主可控硅VS的維持電流。
5.根據權利要求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并聯組成。
6.根據權利要求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，它由缺相信號監測電路、控制電路和電源電路組成，所述缺相信號監測電路在缺相時輸出連續的脈沖信號，控制電路的主可控硅VS在脈沖信號的作用下觸發三相電源開關的通斷。它應用了無觸點控制，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 優先權日2005年12月1日
發明者孫啟寅 申請人:孫啟寅, 樓文俊