專利名稱：電動機斷相過流保護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電動機的斷相過流保護裝置，使用在三相電動機的電源輸入端。
為保護電動機的使用安全，防止因輸入電源的斷相和過流燒壞電動機，近年來研究開發出諸多電動機的斷相過流保護裝置。但從原理結構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監測電路，以監測三相輸入電源的線電壓或線電流的平衡，當斷相發生時，其三相線電壓或線電流發生嚴重不平衡，從中性點檢出電壓或電流控制信號，直接或經過整形延時放大后去驅動繼電器，切斷電動機的電源，達到保護的目的；二是利用互感器次級線圈，檢測三相輸入線電流的有無，以判斷是否發生了斷相。此種結構通常是把三相感應交流電壓信號，變成直流電壓信號，再送入晶體管或集成電路組成的門電路，未有斷相故障時，門電路輸出低電平，電動機正常運轉，當某相斷路時，門電路輸出高電平，經延時放大后控制繼電器，切斷電動機的電源的。第一種類型的保護裝置，由于供電電網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不平衡信號的控制保護裝置適用范圍很窄，基本沒有推廣價值，市場上也很少見有此類產品。第二種類型比較實用，系市場常見產品。但是，實踐證明此類保護器也有較大的局限性。因該類保護器是基于斷相時，認定互感器一次側的交流線電流為零或是一個很小的數值基礎上的，這種情況只局限于三相電源僅有一臺電動機的保護，或者在該被保護的電動機之前有三相負載，但斷相僅發生在被保護的電動機與其前的三相負載之間的那段三相電源線路方可，若斷相發生在前面的三相負載之前，那么在后的被保護的電動機的三相電源輸入變成了380V的單相交流電源，由于前面負載的耦合作用，斷相線的電流并不為零，而是一個隨前面負載大小變化而變化的電流，因而這類保護裝置在很多情況下，就起不到保護作用了。
本實用新型的目的，就是為了克服上述現有電動機斷相保護裝置的不足，提供一種保護范圍寬，工作可靠的電動機斷相過流保護裝置。
本實用新型是采用以下技術方案實現的，它由信號檢出與變換電路1，斷相信號檢出、比較控制結構，過流信號檢出及比較控制電路(5)，延時執行電路6，工作電源7組成，其特征是所說的斷相信號檢出、比較控制結構，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，它們的負極分別連接D18、D19、D20的正極，D18、D19、D20的負極并接；偏置電源3的電路連接為從交流降壓變壓器T次級經二極管D1-D4橋式整流，經電容器C5、C6濾波和三端穩壓器IC1穩壓所構成的直流穩壓電源，電阻R4、R5串聯后與電位器Rw1一起并入該直流穩壓電源；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的負極并聯接點引線和從偏置電源3中電位器Rw1的滑動點引線接入光電耦合器GE的兩個輸入端，GE的兩個輸出端，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的滑動點與其另一端短接后接地，亦即接工作電源7的負極端，電阻R8、R9串接后并接于工作電源7的正、負端，其兩電阻的串接點引線接入比較器IC3的反相輸入端，IC3的輸出端接二極管D21的負極，D21的正極端接延時執行電路6的電阻R11的一端。
以下結合附圖
對本實用新型做進一步說明，本說明書附圖是電路結構方框圖和其元器件電連接的原理圖結合在一起的附圖，圖中用虛線框標示1、2、3、4、5、6、7，依次分別表示其信號檢出與變換電路、偏差電壓檢出電路、偏置電源、量化比較控制電路、過流信號檢出比較控制電路、延時執行電路和工作電源。圖中A、B、C系IN380V交流電源的三個相線，圖中M是三相電動機。信號檢出與變換電路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的正級引導線分別接到D15和D18的串接點及二極管D12的負極、D16和D19的串接點及二極管D13的負極、D17和D20的串接點及二極管D14的負極。
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。過流信號檢出、比較控制電路5的電連接為二極管D12、D13、D14的負極端與信號檢出變換電路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的串接點電接IC4的反相端，R10、Rw4的另一端分別與工作電源7的正、負(地)端相接，Rw4的滑動點接地，IC4的輸出端接二極管D22的負極，D22的正極接電阻R11的一端。
延時執行電路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的負極端與可控硅SCR控制極相連，SCR陰極接地，陽極接繼電器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的一對常閉觸點K2-0一端接C相交流電源，另一端接交流接觸器K1的勵磁線圈的一端，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)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的一對常開觸點K1-4,K1的三對常開觸點K1-1、K1-2、K1-3，分別接在A、B、C三相交流電源與電動機M的三相輸入線之間。
工作電源7是從交流降壓變壓器T另一次級線圈兩端經四只二極管D5-D8橋式整流，電容器C4濾波，三端穩壓器IC2穩壓的常見直流電源。它是比較器IC3、IC4以及可控硅SCR的工作電源。
本實用新型的工作過程及原理簡述如下，當按下啟動按鈕AN1后，K1得電吸合，其常開點K1-1、K1-2、K1-3閉合，電動機M的三相輸入電源接通，電機運轉。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，經信號檢出變換電路1的電流互感器所得的交流感應電壓亦相等，該交流電壓輸入信號分別經同規格型號的二極管D9、D10、D11整流，C1、C2、C3濾波，負載電阻R1、R2、R3后，變換得到的直流電壓信號設為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，進而其后的電路均不工作，電機正常運轉。當三相電流不平衡時，則經信號檢出變換電路1，變換得到的上述直流電壓信號V1、V2、V3不相等，設V1＞V2，這個差值電壓信號，經偏差電壓檢出電路2，輸出一個上正下負的偏差電壓，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，設該電流為Ig，當偏置電源的電壓為一定值時，則Ig隨偏差電壓的變化而變化，并且呈正比例關系，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，進而在GE的輸出端產生了一個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串聯形成分壓電路，當Rw3調到一定值時，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亦可稱為偏差信號電壓，它送入IC3的同相端，當VRw3的值大于由R8、R9分壓產生的基準電壓VR9時，IC3輸出高電平，經D21、R11向C7充電，當Vc7的值達到Dw的擊穿電壓時，Dw導通，觸發SCR導通，K2得電吸合，其常閉點K2-0斷開，K1失電，其常開點K1-4斷開解除自鎖，K1-1、K1-2、K1-3斷開，電動機M失電得到保護。
在偏置電源電路設置Rw1，用途是通過調整Rw1，可使偏差電壓檢出電路2的工作狀態，設置在反向截止到正向導通區間內的任一位置上，這樣就相當于給GE的輸入端設置了一個門電壓，使該門電壓的值與三相交流失衡而產生的偏差電壓的大小相對應。當偏差電壓小于該門電壓時，由前可知，IC3輸出低電平，Dw不會被擊穿導通，延時執行電路6不工作；而當斷相時或雖未斷相，但三相電流嚴重不平衡時，偏差電壓大于門電壓，如前所述延時執行電路6就會工作，使電動機得到保護。
在實施本實用新型時，最好在偏差電壓檢出電路2的D15、D16、D17的正極并接點與偏置電源3的R4和R5的串接點之間串入電位器Rw2，它是加入GE輸入端的偏差電壓的限流電阻，調整Rw2的阻值，即可起到調整GE對偏差電壓變化反應靈敏度的作用。
因為過流保護電路是采用現有技術，其動作原理不再重述。
實施本實用新型時，其元器件型號、規格的選擇如下交流降壓變壓器T規格為
W；電流互感器線圈TL1、TL2、TL3，可用μ04000磁環自繞，其參數根據電動機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，穩壓二極管Dw選用0.5W/6V，可控硅SCR選用BTl69型；三端穩壓器集成塊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實芯電位器；Rw3、Rw4均選用WS1實芯電位器；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，因本實用新型所檢測的不是各相電流的有無，而是三相電流中最大值與最小值的偏差值，并且把這個偏差程度進行了量化比較，這就既可以把因斷相造成的偏差檢測出來，并給以自動斷電保護，也可以把三相電源因電網自身的嚴重不平衡，以及其它負載不平衡造成的有可能引起電動機損壞的情況，檢測出來，并給出自動斷電保護。并且這個保護范圍可以根據實際情況方便地進行調整。把所有影響被保護對象的斷相狀態都列入保護范圍，所以本實用新型具有保護范圍寬，保護可靠的優點和積極效果。
權利要求1.一種電動機斷相過流保護裝置，它由信號檢出與變換電路(1)，斷相信號檢出、比較控制結構，過流信號檢出、比較控制電路(5)，延時執行電路(6)，工作電源(7)組成，其特征是所說的斷相信號檢出、比較控制結構，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，它們的負極分別串接D18、D19、D20的正極，D18、D19、D20的負極并接；偏置電源(3)的電路連接為從交流降壓變壓器T次級經二極管D1～D4橋式整流，經電容器C5、C6濾波，和三端穩壓器IC1穩壓所得直流穩壓電源，電阻R4、R5串聯后與電位器Rw1一起并聯于該直流穩壓電源；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的負極并接點引線和從偏置電源(3)中電位器Rw1的滑動點引線接入光電耦合器GE的兩個輸入端，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的滑動點與其另一端短接后接地，亦即接工作電源的負極端，電阻R8、R9串接后并接于工作電源(7)的正、負端，兩者的串接點引線接入比較器IC3的反相輸入端，IC3的輸出端接二極管D21的負極，D21的正極接延時執行電路(6)中的電阻R11的一端。
2.如權利要求1所述的電動機斷相過流保護裝置，其特征是，在偏差電壓檢出電路(2)的D15、D16、D17的正極并接點，與偏置電源(3)的R4、R5的串接點之間的連接中串入電位器Rw2。
專利摘要本實用新型涉及一種三相交流電動機的斷相過流保護裝置,它由信號輸入與變換電路1,斷相信號檢出比較控制結構,過流信號檢出比較控制電路5,延時執行電路6,工作電源7組成,其特征是所說的斷相信號檢出比較控制結構,由偏差電壓檢出電路2、偏置電源3、量化比較控制電路4構成。它克服了現有電動機保護裝置的局限性,具有保護范圍寬、保護可靠的優點和積極效果。
文檔編號H02H7/08GK2312537SQ9724493
公開日1999年3月31日 申請日期1997年12月1日 優先權日1997年12月1日
發明者姜廷良 申請人:姜廷良