專利名稱：多時控自切換保護控制器的制作方法
技術領域：
該實用新型涉及機電設備控制領域。
目前，根據各種原理設計的電機保護器或時間控制器，它們側重保護或時控。功能比較單一，而需要的多時控，自切換、多保護的一體化產品還沒有。
本實用新型發明的目的在于為長期運行的機電設備研制一種多時控、自切換、多保護控制器。
實現本實用新型的主要措施如下設計主體由殼體、控制系統、執行機構、電源、輸入、輸出等構成。
設計一個可調低頻振蕩器和計數電路組成的定時單元按給定時間不斷發出信號，以便滿足被控設備的時間要求。
設計雙穩電路，接受定時單元來的觸發信號，形成兩路輪流的開、關信號，即切換信號。
設計由門電路、延時比較等電路組成的輸出通道接受切換信號，全故障信號，模擬人工“開”、“關”。推動執行機構，帶動被控設備。
設計由電流互感器等組成的取樣電路。取電流信號，提供故障信號檢測源。設計由電壓比較器等組成的故障分析電路。分析取樣電路取出的電流信號，輸出故障信號。
設計由積分電路、電壓比較器等組成的故障判斷，把故障分析輸出的一切故障信號進一步判斷，檢出真正的故障信號，去觸發切換、報警和故障記憶。
設計由門電路，計數器等組成的故障記憶。記憶故障信號處理故障信號，使時控、切換、保護諧調有序地工作。
從定時單元輸出端接一通路到故障記憶輸入端，實現延時開或定時關功能。
本實用新型由殼體(1)電源(2)三相閘刀(3)交流接觸器(4)電流互感器(5)5孔輸入接線板(6)10孔輸出接線板(7)控制板(8)構成。
該實用新型的附圖為
圖1是該實用新型的示意圖。
圖2是該實用新型的原理框圖。
圖3是該實用新型的定時單元線路圖。
圖4是該實用新型的記憶單元線路圖。
圖5是該實用新型的輸出通道線路圖。
圖6是該實用新型的取樣電路線路圖。
圖7是該實用新型的故障分析線路圖。
圖8是該實用新型的故障判斷線路圖。
圖9是該實用新型的故障記憶線路圖。
圖10是該實用新型的延時開或定時關電路。
圖11是該實用新型的報警電路。
圖12是該實用新型的電路總圖。
殼體(1)可由鐵皮鋁型材等制成。
電源(2)為＋12V串聯型直流穩壓電源。
三相閘刀(3)為標準電器配件。
交流接觸器(4)為標準電器配件。
電流互感器(5)為一體化6孔電流互感器。
5孔輸入接線板(6)為電源輸入接線板。
10孔輸出接線板(7)為電源輸出接線板。
控制板(8)電子線路構成。
該實用新型結構中的核心是控制板(8)。控制板(8)由定時單元(8－1)、記憶單元(8－2)、輸出通道(8－3)、取樣電路(8－4)。故障分析(8－5)、故障判斷(8－6)、故障記憶(8－7)、延時開或定時關(8－8)、報警電路(8－9)構成。
①定時單元(8－1)、由C1、RP1、IC1等組成低頻可調振蕩器，調節RP1可改變頻率的快慢。發光二極管DX1用于頻率顯示。串接的IC2、IC3、IC4三級異步計數器，接受IC1的輸出信號，當計滿900個脈充后，計數器輸出電平由低變高，形成觸發信號觸發記憶單元。振蕩器的周期乘900，構成工作時間。R3、C3、D2構成延時自動清零電路。目的是使A點經常處于低電平狀態。以免“堵塞”D7來的故障信號或是手動切換開關K1給出的手動切換信號。C2、R2構成開機清零。
該單元的主要作用是滿足被控設備的時間要求。
②記憶電路(8－2)。R4、C4構成微分電路，確保IC5可靠觸發。IC5是雙穩電路。定時單元來的信號，每觸發一次就翻轉一次，輸出兩路開關信號，該信號就是定時的切換信號。C5能保證初加電時D路輸出為低電平。
該單元的主要作用是造就了兩路輪流“開”、“關”的定時切換信號。
③輸出通道(8－3)。IC6接受C、D來的開關信號，也接受E來的全故障信號即電網故障或所控設備都出現故障發出的信號。IC7是C6的放電回路。R5、C6構成積分電路。當積分電壓超過IC9反相端設置的電壓時，IC9輸出高電平，J1觸頭接通，完成對所控雙向可控硅的觸發。J2觸頭這時處于斷開狀態。以后J1、J2的觸頭周期性地輪流開關。
該通道的主要作用；傳輸切換信號，接受全故障信號模擬人工啟訂，即要停的設備立即斷電，啟動的設備延時接通。
④取樣電路(8－4)，有相同的兩套電路。電流互感器T1、T2、T3取出電流，經半波整流，濾波，由F、G兩端輸出。為了適應單相或三相供電設備的檢測，特設斷相開關K3、K4、K5(K6、K7、K8未畫出)。這6個開關的組合，實現了對單相或三相供電設備的斷相控制，而且還實現了對單臺或兩臺設備的斷相控制。大大拓寬了使用范圍。
⑤故障分析(8－5)有套相同電路。該電路主要由IC11、IC12、IC13三個電壓比較器構成。F來的電流經RP7、R8、R9入地。R9乘I產生的電壓加在IC11的同相端與加在IC11反相端的電壓相比較。當同相端大于反相端電壓時輸出端電壓由低變高，電流故障就被反映出來。在IC11的同相端和反相端設置了二個活動電阻RP7、RP10，這兩個活動電阻的設置大大拓寬了IC11同相端與反相端的電壓比較范圍。也就意味著拓寬了被控設備的容量。
取樣電路中的D4、D5、D6與IC12整體構成三端與非門，當任斷一相，輸入端出現一個低電平，IC12輸出端電壓由低變高，斷相就被反映出來。
本電路的主要作用是，分析故障信號并給予輸出。
⑥故障判斷。(8－6)IC14是光電耦合器，是C7的放電回路，有故障時H為低電平，C7的放電回路被“堵塞”。電源通過R11對C7充電。并與加在IC15反相端的電壓相比較。當C7上的電壓高于比較電壓時，IC15輸出高電平，再由二極管D7、D8、D9分三路輸出，完成三種任務。
a、D7輸出到A使IC5翻轉，切斷故障設備，啟動另一設備。
b、D8觸發報警電路。
c、D9觸發故障記憶。
RP12是可變電阻，改變RP12的阻值，就改變了電壓比較器的門限電壓，也就改變了C7上的充電時間，利用此時間可檢出真正的故障信號。排除因瞬間過流，電網波動，電動機啟動電流造成的“假”故障信號。
本單元的主要作用是檢出真正的故障信號，并分三路輸出。
⑦故障記憶(8－7)。IC16為計數電路。當D9輸出第一次故障信號時，IC16記憶并從“1”端輸出經IC17與非門電路傳輸，又經C9、R13組成的微分電路使GT瞬間導通，C7迅速放電。使故障判斷重新回到判斷狀態。以便接受新啟動設備來的故障信號。當IC16記憶到第二個故障信號，IC16記憶并從“2”端輸出，通過IC17傳輸作為全故障信號觸發E。使全部被控設備脫離電網。C8、R14構成開機清零電路。K9是記憶手動清零開關。
該單元的主要作用是記憶故障信號，處理故障信號。
⑧延時開或定時關由(8－8)構成。在A到D9負端之間加了一個開關K2。K2關閉時定時單元輸出端和故障記憶輸入端之間構成通路。定時單元發出的脈充信號被當故障信號記憶。記憶到二個信號時就發出全故障信號，鎖住全部設備。實現了延時開或定時關。
⑨報警電路(8－9)D8來的故障信號先觸發單向可控硅，報警電路得電報警，這樣設計的好處是解決了新設備啟動后，不因故障信號消失而停止報警。K10是報警復位按鈕。
工作過程1、把三相交流電接入5孔輸入接線板(6)。10孔輸出接線板(7)接工作設備。加電后，首先調節定時單元(8－1)的RP1以滿足被控設備的時間要求，并輸出給記憶單元(8－2)。該單元記憶給定時間并以兩路周期性的開、關信號輸出給輸出通道(8－3)輸出通道(8－3)傳輸這兩路信號，并模擬人工啟停，去控制執行機構。實現了時控和切換。
當取樣電路(8－4)取出故障信號后，經故障分析(8－5)分析輸出，再由故障判斷(8－6)進一步分析，排除瞬間過流等“假”故障信號，分三路輸出。一路給“記憶單元”(8－2)讓其迅速翻轉，切斷故障設備，啟動另一設備。二路給“故障判斷”使其回到對新啟動設備的判斷狀態。并記憶故障，當記憶到2個故障信號時，就發出全故障信號給輸出通道(8－3)輸入端，鎖住全部設備實現自動保護，并報警。
如果把開關K2搬到“2”的位置，被控設備可實現延時開或定時關。
一、該實用新型的用途及功能1、控制兩臺設備按給定時間周期性輪流長期工作。
2、控制兩臺電機使一臺設備長期工作。
3、控制一臺設備延時開啟或定時關閉，以實現定時無人值守。
4、控制一臺設備按“開啟——關閉”周期性長期工作。
5、對工作設備具有過流、過載、斷相、報警等多種自動檢測和保護。
6、兩臺設備輪流工作時，工作設備出現故障可自動停機，報警并自動啟動另一設備運行，保證系統不間斷工作。
7、因電網或兩臺設備同時出現故障，兩臺設備先后延時停機(小于30秒)故障未排除而人為硬性開機仍將延時停機。
8、聲光報警，以提醒工作人員及時排除故障。
二、該實用新型的安裝1、外控設備接用三相電的情況輸入將三根相線和零線按序接入5孔輸入接線板(6)的1孔、2孔、3孔、4孔。
輸出接10孔接輸出接線板(7)。1孔、2孔、3孔為一組相線接孔，4孔為零線，5孔、6孔不接線，7孔為零線，8孔、9孔、10孔為另一組相線接孔。
開關設置1、外接兩臺設備接通K3、K4、K5、K6、K7、K8。斷開K2(實現用途功能中的1項、2項)。
2、外接一臺設備a、接通K3、K4、K5斷開K2、K6、K7、K8進入“開啟——關閉”狀態。
b、接通K2、K3、K4、K5斷開K6、K7、K8進入延時開或定時關狀態。
2、外控設備接用單相電情況輸入將一根相線和零線按序接入5孔輸入接線板(6)的1孔、4孔。
輸出接10孔輸出接線板(7)。3孔(相線)4孔(零線)為一組。10孔(相線)7孔(零線)為另一組。
開關設置1、外接兩臺設備。
接通K3、K6斷開K2、K4、K5、K7、K8(實現用途及功能中的1項2項)。
2、外接一臺設備a、接通K3，斷開K2、K4、K5、K6、K7、K8進入“開啟——關閉”狀態。
b接通K2、K3斷開K4、K5、K6、K7、K8進入延時開或定時關狀態。
三、該實用新型的調整1、設置工作時間所需工作時間÷900＝周期時間。旋轉調頻電位器RP1用手表校準周期時間即可。(周期時間周期燈DX1亮一滅一亮的時間)。
2、調故障判斷時間電動機啟動過流時間＋5秒＝故障判斷時間。電動機啟動過流時間有指示燈DX2指示，5秒時間有RP12校正。
3、過流整定調整過流電位器RP7到過流臨界點，即指示燈DX2剛亮，然后調電流電位RP7在指示燈DX2剛滅再旋一點即可。(靈敏度可調)。
四、該實用新型的主要參數1、濕度－30℃－、＋45℃2、空氣相對濕度不超85％。
3、消耗功率20VA4、工作時間置定范圍1分鐘－24小時(根據需要可擴大時間范圍)5、切換時間＜2秒(可調)6、被控設備容量3－10千瓦(根據需要可擴大容量)。
7、保護判斷時間＜15秒(可調)8、保護方式①過流、過載為正常電流的1.2倍(可調)②斷相、任數一相即保護
9、報警方式聲光報警10、外型尺寸62×42×12cm11、重量20kg該實用新型控制器，具有工作可靠，控制靈敏度高，抗干擾能力強，安裝簡單等優點，對長期運行的設備、能實現無人值守的智能化管理。
權利要求1.一種多時控自切換保護控制器，主要由殼體(1)、電源(2)、三相閘刀(3)、交流接觸器(4)、一體化6孔電流互感器(5)、5孔輸入接線板(6)，10孔輸出接線板(7)、控制板(8)構成，其特征是在控制板(8)上設計有定時單元(8-1)、記憶單元(8-2)、輸出通道(8-3)、取樣電路(8-4)，故障分析(8-5)，故障判斷(8-6)、故障記憶(8-7)、延時開或定時關(8-8)、報警電路(8-9)。
2.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是定時單元(8－1)，由C1、RP1、IC1組成低頻可調振蕩器，調節RP1可改變頻率的快慢發光二極管DX1用于頻率顯示，串接的IC2、IC3、IC4三級異步計數器，接受IC1的輸出信號，當計滿900個脈充后，計數器輸出電平由低變高，形成觸發信號觸發記憶單元，振蕩器的周期乘900，構成工作時間，R3、C3、D2構成延時自動清零電路，目的是使A點經常處于低電平狀態，以免“堵塞”D7來的故障信號或是手動切換開關K1給出的手動切換信號，C2、R2構成開機清零，該單元的是要作用是滿足被控設備的時間要求。
3.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是記憶電路(8－2)R4、C4構成微分電路，確保IC5可靠觸發IC5是雙穩電路，定時單元來的信號，每觸發一次就翻轉一次，輸出兩路開關信號，該信號就是定時的切換信號，C5能保證初加電路D路輸出為低電平，該單元的主要作用是造就了兩路輪流開、關的定時切換信號。
4.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是輸出通道(8－3)有兩套相同電路，IC6接受C、D來的開關信號，也接受E來的全故障信號即電網故障或所控設備都出現故障發出的信號，IC7是C6的放電回路，R5、C6構成積分電路，當積分電壓超過IC9反相端設置的電壓時，IC9輸出高電平，J1觸點接通，完成對所控雙向可控硅的觸發，J2觸點這時處于斷開狀態，以后J1、J2的觸頭周期性地輪流開關，該通道的主要作用是傳輸切換信號，接受全故障信號模擬人工啟訂即要停的設備立即斷電，啟動的設備延時接通。
5.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是取樣電路(8－4)，有相同的兩套電路，電流互感器T1、T2、T3取出電流，經半波整流，濾波由F、G兩端輸出，為了適應單相或三機供電設備的檢測，特設斷相開關K3、K4、K5(K6、K7、K8未畫出)，這6個開關的組合，實現了對單相或三相供電設備的斷相控制，而且還實現了對單臺或兩臺設備的斷相控制，大大拓寬了使用范圍。
6.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是故障分板(8－5)有套相同電路，該電路主要由IC11、IC12、IC13三個電壓比較器構成，F來的電流經RP7、R8、R9入地，R9乘i產生的電壓加在IC11的同相端與加在IC11反相端的電壓相比較，當同相端電壓大于反相端電壓時輸出端電壓由低變高，電流故障就被反映出來，在IC11的同相端和反相端設置了二個活動電阻RP7、RP10，這兩個活動電阻的設置大大拓寬了IC11同相端與反相端的電壓比較范圍，也就意味著拓寬了被控設備的容量，取樣電路中的D4、D5、D6與IC12整體構成三端與非門，當任斷一相，輸入端出現一個低電平，IC12輸出端電壓由低變高，斷相就被反映出來，本電路的作用是分析故障信號并給予輸出。
7.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是故障判斷(8－6)IC14是光電耦合器，是C7的放電回路，有故障時H為低電平，C7的放電回路被“堵塞”，電源通過R11對C7充電，并與加在IC15反相端的電壓相比較，當C7上的電壓高于比較電壓時，IC15輸出高電平，再由二極管D7、D8、D9分三路輸出，完成三種任務。a、D7輸出到A使IC6翻轉，切斷故障設備，啟動另一設備b、D8觸發警報電路c、D9觸發故障記憶RP12是可變電阻，改變RP12的阻值，就改變了電壓比較器的門限電壓，也就改變了C7上的充電時間，利用此時間可檢出真正的故障信號，排除因瞬間過流，電網波動，電動機啟動電流造成的“假”故障信號，本單元的主要作用是檢出真正的故障信號，并分三路輸出。
8.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是故障記憶(8－7)，IC16為計數電路。當D9輸出第一次故障信號時，IC16記憶并從“1”端輸出經IC17與非門電路傳輸，又經C9、R13組成的微分電路使GT瞬間導通，C7迅速放電，使故障判斷重新回到判斷狀態，以便接受新啟動設備來的故障信號，當IC16記憶到第二個故障信號，IC16記憶并從“2”端輸出，通過IC17傳輸作為全故障信號觸發E，使全部被控設備脫離電網，C8、R14構成開機清零電路，K9是記憶手動清零，該單元的主要作用是，記憶故障信號、處理故障信號。
9.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是延時開或定時關由(8－8)構成，在A到D9負端之間加了一個開關K2，K2關閉時定時單元輸出端和故障記憶輸入端之間構成通路，定時單元發出的信號被當做故障信號記憶，記憶到二個信號時就發出全故障信號鎖住全部設備，實現了延時開或定時關。
10.如權利要求1所述的多時控自切換保護控制器，其特征是報警電路(8－9)，D8來的故障信號觸發單向可控硅，報警電路得電報警，這樣設計的好處是解決了新設備啟動后，不因故障信號消失而停止報警，K10是報警復位按鈕。
專利摘要該實用新型控制器是一種多時控自切換保護控制器。由殼體(1)、電源(2)、三相閘刀(3)、交流接觸器(4)、電流互感器(5)、5孔輸入線板(6)、10孔輸出接線板(7)、控制板(8)構成。其中控制板由定時單元、記憶單元、輸出通道、取樣電路、故障分析、故障判斷、故障記憶、報警電路組成。該控制器具有工作可靠，控制靈敏，抗干擾能力強，安裝簡單等優點。對長期運行的設備，能實現無人值守的智能化管理。
文檔編號H02H3/253GK2153161SQ9321136
公開日1994年1月12日 申請日期1993年4月30日 優先權日1993年4月30日
發明者李林生 申請人:李林生