專利名稱：三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及油田開采機(jī)械中使用的三相電機(jī)控制裝置，特別是涉及一種三相電機(jī)的節(jié)電控制保護(hù)器。
抽油機(jī)是一種特殊的負(fù)載，隨著地質(zhì)情況的變化而變化，上沖程與下沖程的負(fù)荷也很難調(diào)整成完全一樣，并且其中使用的三相電機(jī)重載啟動，輕載運(yùn)行(啟動電流大約是運(yùn)行電流的3-5倍)，通用的Y系列電機(jī)普遍存在大馬拉小車的現(xiàn)象，主要是功率因數(shù)低，無功損耗大，浪費(fèi)大量的電能。
現(xiàn)有技術(shù)中有一種三相電動機(jī)自動保護(hù)節(jié)電器(中國專利號CN93244642.6)，其由接在三相電源中的一個相線上的電流互感器、過載、斷相保護(hù)電路和Y/Δ轉(zhuǎn)換電路組成，上述電流互感器可提供取樣信號，并將該取樣信號送至保護(hù)電流和Y/Δ轉(zhuǎn)換電路，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對電機(jī)的保護(hù)和Y/Δ轉(zhuǎn)換，達(dá)到安全節(jié)電的目的。
以上技術(shù)的缺點(diǎn)，尤其是應(yīng)用于抽油機(jī)的三相電機(jī)時的缺點(diǎn)在于，由于采用單相電流互感器，取樣有局限，雖然能自動跟蹤負(fù)荷，隨機(jī)改變接線方法，但是，當(dāng)電網(wǎng)三相不平衡時，控制信號誤差較大，容易產(chǎn)生誤動作，特別是當(dāng)未被檢測的相線斷相時，不能立即發(fā)出指令，在瞬間內(nèi)停機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)保護(hù)動作。另外，抽油機(jī)帶載啟動，啟動電流大，直接啟動對電網(wǎng)沖擊很大，降壓啟動又不能完成啟動的全過程。
本實(shí)用新型的目的在于提出一種三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其在實(shí)現(xiàn)節(jié)電的同時，又可更好的保護(hù)三相電機(jī)，特別適用于工作條件苛刻的抽油機(jī)三相電機(jī)中。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，包含有保護(hù)電路部分、電機(jī)電流感測部分、電機(jī)電流判斷部分、繼電器J2、繼電器J3、星型降壓啟動延時部分，其中所述保護(hù)電路部分與所述繼電器J2的控制端相連，所述電機(jī)電流感測部分與所述保護(hù)電路部分相連，所述電機(jī)電流感測部分并且與所述電機(jī)電流判斷部分相連，所述星型降壓啟動延時部分與所述電機(jī)電流判斷部分的控制端相連，所述電機(jī)電流判斷部分與所述繼電器J3的控制端相連，其特征在于所述電機(jī)電流感測部分包含有三個電流感應(yīng)器，及三個可控電子開關(guān)，該三個電流感應(yīng)器的輸出端一一對應(yīng)地與三個可控電子開關(guān)的控制端相連，該三個可控電子開關(guān)串聯(lián)在一起并且連接到所述保護(hù)電路部分，其中一個電流感應(yīng)器的輸出端與所述電機(jī)電流判斷部分的信號輸入端相連；所述電機(jī)電流判斷部分至少包含有一與所述電機(jī)電流感測部分相連接的信號輸入端、一控制該部分工作與否的控制端，一與所述繼電器J3相連接的輸出端，所述星型降壓啟動延時部分與所述控制端相連。
本實(shí)用新型的原理是工作狀態(tài)下，電機(jī)電流感測部分的三個電流感應(yīng)器分別用于感應(yīng)電機(jī)的三相電源線，由于本實(shí)用新型的連接方式，任何一相斷電，都會導(dǎo)致串聯(lián)的三個可控電子開關(guān)同時截止，并將感測信號傳送至保護(hù)電路部分，由保護(hù)電路部分控制繼電器J2的動作，從而實(shí)現(xiàn)斷相保護(hù)；電機(jī)電流感測部分的感測信號并且送至電機(jī)電流判斷電路，由電機(jī)電流判斷部分對三相電機(jī)的電流進(jìn)行判斷，根據(jù)其大小決定對三相電機(jī)采用角接或星接，并進(jìn)一步控制繼電器J3動作，對三相電機(jī)實(shí)行角接或星接，從而達(dá)到節(jié)電的目的；星型降壓啟動延時部分的作用在于，在電機(jī)啟動后的一小段時間內(nèi)(例如2秒內(nèi))，控制使電機(jī)電流判斷部分不工作(Disable)，在該段時間之后(例如2秒)，再控制電機(jī)電流判斷部分工作(Enable)，在使用當(dāng)中，對電機(jī)適當(dāng)連線，令電機(jī)的默認(rèn)工作狀態(tài)為星型連接，從而實(shí)現(xiàn)星型降壓啟動。
所述星型降壓啟動延時部分至少包含有串聯(lián)在電源兩極之間的一個電阻器和一個電容器，該電阻器與該電容器之間的連接點(diǎn)，并且與所述電機(jī)電流判斷部分的控制端相連。
星型降壓啟動延時部分可進(jìn)一步包含有一個運(yùn)算放大器，其連接在所述電機(jī)電流判斷部分的控制端與所述的電阻器與電容器的連接點(diǎn)之間。
本保護(hù)器可進(jìn)一步包含有遙控接收部分、繼電器J1，所述遙控接收部分與所述繼電器J1的控制端相連，所述繼電器J1的一常開觸點(diǎn)串接在除所述遙控接收部分以外各部分的供電通路上，所述繼電器J1的另一常開觸點(diǎn)串接在抽油機(jī)電機(jī)的供電通路上。
所述的保護(hù)電路部分至少包含有漏電保護(hù)部分，其一端與電機(jī)殼體相連接，其另一端與繼電器J2的控制端相連接。
本保護(hù)器可進(jìn)一步包含有時間繼電器、角接交流接觸器、星接交流接觸器，其中所述的時間繼電器串接在抽油機(jī)電機(jī)的供電通路上，其與繼電器J2的常閉觸點(diǎn)相連接；所述的角接交流接觸器串接在抽油機(jī)電機(jī)按角型接法供電的供電通路上，其與繼電器J3的常開觸點(diǎn)相連接；所述的星接交流接觸器串接在抽油機(jī)電機(jī)按星型接法供電的供電通路上，其與繼電器J3的常閉觸點(diǎn)相連接。
其中在抽油機(jī)電機(jī)的三相供電線的任兩線之間，可均連接有自愈式金屬化膜電容器。
所述星型降壓啟動延時部分的延時設(shè)置為2秒。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于，其應(yīng)用于抽油機(jī)的三相電機(jī)，可以避免現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)電網(wǎng)三相不平衡時，控制信號誤差較大，容易產(chǎn)生誤動作的缺點(diǎn)，特別是可以避免當(dāng)未被檢測的相線斷相時，不能立即發(fā)出指令在瞬間內(nèi)停機(jī)，實(shí)現(xiàn)電機(jī)保護(hù)動作的缺點(diǎn)。另外，本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)在啟動時在一個合適的降壓時間內(nèi)電機(jī)星型工作，然后再跟蹤負(fù)荷，隨機(jī)改變接線方式，減小了開機(jī)時對電網(wǎng)的沖擊。
以下參照附圖，并舉實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明，其中

圖1示出了本實(shí)用新型的框圖；圖2示出了本實(shí)用新型的第一較佳實(shí)施例的電路原理圖；圖3示出了本實(shí)用新型的第二較佳實(shí)施例在使用狀態(tài)下的連線方法；圖2示出了本實(shí)用新型的第一較佳實(shí)施例的電路原理圖。其中使用的IC1、IC2、IC3、IC4、IC5、IC6、IC7、IC8為運(yùn)算放大器HI17324。由于有部分油井處于低洼地，長年在水中，工作環(huán)境惡劣，如果啟停機(jī)沒有遙控功能，給采油工帶來一定困難。因此本實(shí)施例中設(shè)置了遙控部分。其中選用無線型遙控器，接收機(jī)置于保護(hù)器內(nèi)，當(dāng)接到遙控發(fā)射器啟動鈕發(fā)出的編碼信號，接收機(jī)收到并識別后，發(fā)出高電平，使T8導(dǎo)通，帶動繼電器J1吸合，J1-1和J1-2兩組常斷觸點(diǎn)導(dǎo)通，使保護(hù)器和電動機(jī)通電，完成遙控啟動電動機(jī)的動作。
當(dāng)按動遙控器發(fā)訊器“停止”鈕，發(fā)出相應(yīng)的停機(jī)編碼信號，接收機(jī)收到并識別后，發(fā)出低電平，使T8截止，兩觸點(diǎn)斷開，使保護(hù)器和電動機(jī)都斷電，完成電動機(jī)停機(jī)動作。
本實(shí)施例由B1，B2，B3三只簡易電流互感器分別對A，B，C三相電流進(jìn)行檢測，所檢測到的信號經(jīng)過D5，D6，D7，D8四只二極管，整流成直流信號，提供斷相保護(hù)電路或過流保護(hù)電路，作為動作依據(jù)，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。
斷相保護(hù)功能由T2，T3，T4，T5四只三級管和IC4比較器組成斷相保護(hù)電路，當(dāng)B1，B2，B3三只簡易電流互感器有一只出現(xiàn)“0”電流(斷相電流)，必然使T3，T4，T5中與之對應(yīng)的三極管截止，串聯(lián)三管中，有一只截止，T3集電極為高電平，電壓比較器IC4輸出高電平，通過R7，LED2加到T2管基極，T2飽和導(dǎo)通，從而使保護(hù)斷電器J2吸合，常通觸點(diǎn)J2-1斷開，切斷交流接觸器電源，電機(jī)停電，實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)斷相保護(hù)，同時LED2亮，顯示斷相保護(hù)狀態(tài)。
過載保護(hù)功能由比較器Ic1，Ic2，Ic3和T1組成過載保護(hù)電路。B1檢測到的電流信號，經(jīng)D8整流后加到電位器W2上，由W2中心頭取出可調(diào)的電流對應(yīng)信號，加至比較器IC1負(fù)輸入端，調(diào)節(jié)適當(dāng)，當(dāng)電機(jī)電流超過2倍額定負(fù)載電流時，Ic1翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，加到Ic2負(fù)端，Ic2輸出高電平，同時LED1燈亮，顯示過載保護(hù)狀態(tài)。
Ic2輸出的高電平，通過R5，W1對C2充電，UC2逐漸增，UC2高于參考電壓時，Ic3翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，通過D2，R7加至三極管T1基極，T1飽和導(dǎo)能，使保護(hù)斷電器J2吸合，常通觸點(diǎn)J2-1斷開，切斷交流接觸器線圈電源，電機(jī)停電，實(shí)現(xiàn)了過載保護(hù)功能。
調(diào)節(jié)W1可以改變C2的充電時間常數(shù)，即可改變電機(jī)啟動延時時間，因?yàn)槌橛蜋C(jī)在啟動時都是帶載啟動，啟動電流很大，會大大超過2倍額定電流保護(hù)值，如果不延時，則會產(chǎn)生誤保護(hù)，本機(jī)延時時間，在一定范圍內(nèi)可任意調(diào)節(jié)，達(dá)到即能有效保護(hù)電動機(jī)，又不能產(chǎn)生誤動作。
漏電保護(hù)功能由DW3、DW4、D14，T1組成漏電保護(hù)電路，當(dāng)電路出現(xiàn)漏電時，電機(jī)殼體有交流電通過R25，經(jīng)DW3，DW4穩(wěn)壓，D14整流，給T1基極一個高電平，T1飽和導(dǎo)通，使保護(hù)繼電器J2吸合，常通觸點(diǎn)J2-1斷開，切斷交流接觸器線圈電源，電機(jī)停電，實(shí)現(xiàn)了漏電保護(hù)功能，同時LED4燈亮，顯示漏電保護(hù)狀態(tài)。
Y-Δ-Y轉(zhuǎn)換功能由比較器IC5、IC6、IC7、IC8三極管T6、T7組成電動機(jī)Y-Δ-Y自動切換電路，控制“Y-Δ-Y切換繼電器”J3，實(shí)現(xiàn)抽油機(jī)電動機(jī)Y-Δ-Y轉(zhuǎn)換。
在啟動之初，2秒左右，電動機(jī)為Y連接，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)降壓啟動。比較器IC5負(fù)輸入端接固定門限電壓，正輸入端在啟動時，電源電壓通過R13對C10充電，其電壓逐漸上升，當(dāng)高于門限電壓時，IC5翻轉(zhuǎn)，輸出高電平，通過R15使T7管導(dǎo)通，此時T6也導(dǎo)通，Y-Δ轉(zhuǎn)換繼電器J3才能吸合，從圖2可見，繼電器吸合，J3-1斷開，交流接觸器CY斷電，J3-2通，CΔ通電，實(shí)現(xiàn)電動機(jī)角型連接，反之，繼電器J3釋放，J3-1通，CY通電，J3-2斷開，CΔ斷，實(shí)現(xiàn)Y型連接，所以適當(dāng)選擇R14和C11可以控制IC5的翻轉(zhuǎn)時間，保正在2秒鐘內(nèi)，T7不可能導(dǎo)通，也就實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)啟動的初2秒鐘內(nèi)，Y型連接，降壓啟動的功能。
運(yùn)行中，根據(jù)電動機(jī)負(fù)載電流大小，自動實(shí)現(xiàn)Y-Δ-Y轉(zhuǎn)換從電位器W3中心頭取出電流信號，加對比較器IC8負(fù)端，當(dāng)電動機(jī)電流增大，所取電壓超過門限電壓，IC8翻轉(zhuǎn)，輸出低電平，加至IC6負(fù)端，輸出高電平，通過R17注入T6管，使T6導(dǎo)通，T7早已導(dǎo)通，則Y-Δ轉(zhuǎn)換繼電器J3吸合，常通觸點(diǎn)J3-1斷開，常斷觸點(diǎn)J3-2接通，CΔ通電，電動機(jī)實(shí)現(xiàn)角型連接。
當(dāng)電機(jī)負(fù)載太輕，IC8負(fù)端電壓降低，代于門限電壓，IC8翻轉(zhuǎn)，輸出高電平IC6則輸出低電平，T6截止，J3釋放，CY通電，Y電動機(jī)回到星型連接，達(dá)到節(jié)電運(yùn)行的目的。
在本實(shí)用新型的第二較佳實(shí)施例中，其中進(jìn)一步包含有時間繼電器SJ、角接交流接觸器、星接交流接觸器，其中所述的時間繼電器SJ串接在抽油機(jī)電機(jī)的供電通路上，其與繼電器J2的常閉觸點(diǎn)相連接；所述的角接交流接觸器串接在抽油機(jī)電機(jī)按角型接法供電的供電通路上，其與繼電器J3的常開觸點(diǎn)相連接；所述的星接交流接觸器串接在抽油機(jī)電機(jī)按星型接法供電的供電通路上，其與繼電器J3的常閉觸點(diǎn)相連接；并且其中在抽油機(jī)電機(jī)的三相供電線的任兩線之間，均連接有自愈式金屬化膜電容器。
圖3示出了本實(shí)用新型的第二較佳實(shí)施例在使用狀態(tài)下的連線方法；本控制保護(hù)器在采用了Y-Δ-Y自動轉(zhuǎn)換電路的同時，選用了金屬化膜自愈式電容器，以提高電機(jī)運(yùn)行時的功率因數(shù)，進(jìn)行無功補(bǔ)償，達(dá)到節(jié)電的目的。
權(quán)利要求1.一種三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，包含有保護(hù)電路部分、電機(jī)電流感測部分、電機(jī)電流判斷部分、繼電器J2、繼電器J3、星型降壓啟動延時部分，其中所述保護(hù)電路部分與所述繼電器J2的控制端相連，所述電機(jī)電流感測部分與所述保護(hù)電路部分相連，所述電機(jī)電流感測部分并且與所述電機(jī)電流判斷部分相連，所述星型降壓啟動延時部分與所述電機(jī)電流判斷部分的控制端相連，所述電機(jī)電流判斷部分與所述繼電器J3的控制端相連，其特征在于所述電機(jī)電流感測部分包含有三個電流感應(yīng)器，及三個可控電子開關(guān)，該三個電流感應(yīng)器的輸出端一一對應(yīng)地與三個可控電子開關(guān)的控制端相連，該三個可控電子開關(guān)串聯(lián)在一起并且連接到所述保護(hù)電路部分，其中一個電流感應(yīng)器的輸出端與所述電機(jī)電流判斷部分的信號輸入端相連；所述電機(jī)電流判斷部分至少包含有一與所述電機(jī)電流感測部分相連接的信號輸入端、一控制該部分工作與否的控制端，一與所述繼電器J3相連接的輸出端，所述星型降壓啟動延時部分與所述控制端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其特征在于所述星型降壓啟動延時部分至少包含有串聯(lián)在電源兩極之間的一個電阻器和一個電容器，該電阻器與該電容器之間的連接點(diǎn)，并且與所述電機(jī)電流判斷部分的控制端相連。
3.如權(quán)利要求2所述的三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其特征在于星型降壓啟動延時部分進(jìn)一步包含有一個運(yùn)算放大器，其連接在所述電機(jī)電流判斷部分的控制端與所述的電阻器與電容器的連接點(diǎn)之間。
4.如權(quán)利要求1所述的三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其特征在于其中進(jìn)一步包含有遙控接收部分、繼電器J1，所述遙控接收部分與所述繼電器J1的控制端相連，所述繼電器J1的一常開觸點(diǎn)串接在除所述遙控接收部分以外各部分的供電通路上，所述繼電器J1的另一常開觸點(diǎn)串接在抽油機(jī)電機(jī)的供電通路上。
5.如權(quán)利要求1所述的三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其特征在于所述的保護(hù)電路部分至少包含有漏電保護(hù)部分，其一端與電機(jī)殼體相連接，其另一端與繼電器J2的控制端相連接。
6.如權(quán)利要求1所述的三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其特征在于其中進(jìn)一步包含有時間繼電器、角接交流接觸器、星接交流接觸器，其中所述的時間繼電器串接在抽油機(jī)電機(jī)的供電通路上，其與繼電器J2的常閉觸點(diǎn)相連接；所述的角接交流接觸器串接在抽油機(jī)電機(jī)按角型接法供電的供電通路上，其與繼電器J3的常開觸點(diǎn)相連接；所述的星接交流接觸器串接在抽油機(jī)電機(jī)按星型接法供電的供電通路上，其與繼電器J3的常閉觸點(diǎn)相連接。
7.如權(quán)利要求1或6所述的三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其特征在于其中在抽油機(jī)電機(jī)的三相供電線的任兩線之間，均連接有自愈式金屬化膜電容器。
8.如權(quán)利要求1所述的三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器，其特征在于所述星型降壓啟動延時部分的延時設(shè)置為2秒。
專利摘要一種三相電機(jī)節(jié)電控制保護(hù)器,其中的電機(jī)電流感測部分包含三個電流感應(yīng)器及三個可控電子開關(guān),該三個電流感應(yīng)器的輸出端與三個可控電子開關(guān)的控制端一一對應(yīng)相連,該三個可控電子開關(guān)相互串聯(lián)并連接到保護(hù)電路部分,其中一個電流感應(yīng)器的輸出端與電機(jī)電流判斷部分的信號輸入端相連,電機(jī)電流判斷部分至少包含一與電機(jī)電流感測部分相連的信號輸入端、一控制端,一與繼電器J3相連的輸出端,星型降壓啟動延時部分與該控制端相連。
文檔編號H02P1/26GK2407492SQ0020106
公開日2000年11月22日 申請日期2000年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月24日
發(fā)明者張芝, 梁巍 申請人:張芝, 梁巍