專利名稱：三相交流電機(jī)的保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相交流電機(jī)的保護(hù)器，尤其涉及一種三相交流電機(jī)的過(guò)載和缺相保護(hù)的裝置。
三相交流電機(jī)的缺相或過(guò)流保護(hù)廣泛地用于現(xiàn)代控制領(lǐng)域，如開(kāi)關(guān)電源中用于保護(hù)功率管的過(guò)流保護(hù)裝置，異步電機(jī)的缺相，過(guò)流保護(hù)等，由于這些裝置在人們的生產(chǎn)，生活中使用非常廣泛，一旦出現(xiàn)故障，會(huì)帶來(lái)很大的不便。因此對(duì)裝置的運(yùn)行可靠性，長(zhǎng)壽命及出現(xiàn)故障的及時(shí)保護(hù)有較高的要求。而目前電機(jī)過(guò)載保護(hù)系統(tǒng)中用得最多，最普遍的是雙金屬片式熱繼電器，此外，還有電機(jī)保護(hù)用斷路器，電子式電機(jī)保護(hù)繼電器以及直接檢測(cè)繞組溫升的溫度繼電器。這些裝置都存在功耗大，受環(huán)境影響大，精度低，壽命短等問(wèn)題，同時(shí)，熱繼電器對(duì)三相電機(jī)缺相保護(hù)無(wú)能為力。
本實(shí)用新型目的在于提供一種三相交流電機(jī)的保護(hù)器，電路功耗小，受環(huán)境影響小，精度高且使用壽命長(zhǎng)。另外本裝置還可進(jìn)行缺相保護(hù)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的本實(shí)用新型提供一種三相交流電機(jī)的保護(hù)器，包括過(guò)載保護(hù)裝置，所述的過(guò)載保護(hù)裝置包括依次串聯(lián)的巨磁電阻傳感裝置、放大電路、整流電路、延遲電路、比較電路和驅(qū)動(dòng)電路。
本實(shí)用新型由于使用磁敏感元件GMR傳感器作為電流檢測(cè)元件，具有極高的磁場(chǎng)靈敏度，因此保護(hù)精度高；并且此磁性元件的使用壽命長(zhǎng)。
另外，由于使用了磁敏感元件GMR傳感器，可進(jìn)行缺相探測(cè)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型具體實(shí)施例的電路框圖；圖2a為巨磁電阻傳感器磁屏蔽示意圖2b為三相巨磁電阻傳感器磁屏蔽示意圖；圖3為三相交流電機(jī)的保護(hù)器的電源電路圖；圖4為巨磁電阻傳感裝置的接線線路圖；圖5為如圖1所示的放大電路原理圖；圖6為如圖1所示的有源整流及有源整流延遲電路圖；圖7為如圖1所示的比較電路圖；圖8為如圖1所示斷相判別電路與斷相判別延遲電路圖；圖9為如圖1所示的驅(qū)動(dòng)電路圖。
如圖1所示，為本實(shí)用新型三相交流電機(jī)的保護(hù)器具體實(shí)施例的電路框圖，它包括巨磁電阻傳感裝置、過(guò)載保護(hù)裝置12和斷相判別裝置13。如圖2a、b所示巨磁電阻傳感裝置包括巨磁電阻傳感器2和磁屏蔽體3，輸出端接放大電路的輸入端，磁屏蔽體3位于巨磁電阻傳感器的周圍，為高磁導(dǎo)率的鐵磁性材料。材料，形狀，厚度依具體要求而定。圖中1為載流導(dǎo)體。過(guò)載保護(hù)裝置12包括放大電路1A、1B、1C，整流電路2A、2B、2C，延遲電路3A、3B、3C和比較電路4A1、4A2、4B1、4B2、4C1、4C2和驅(qū)動(dòng)電路7。而缺相判別裝置13包括依次串聯(lián)的斷相判別電路5和斷相判別延遲電路6。其輸入端與比較電路的輸出端相聯(lián)，輸出端與驅(qū)動(dòng)電路7的輸入端相聯(lián)。即可根據(jù)需要控制主回路的通斷，從而達(dá)到保護(hù)的目的。
如圖3所示為該三相交流電機(jī)的保護(hù)器的供給電源電路，由于從巨磁電阻傳感器到驅(qū)動(dòng)電路都有功率消耗，因此需要有供給電源。如圖4巨磁電阻傳感器(GMR)由+5V和-5V直流電源供電，其輸出接放大電路，由于GMR元件對(duì)電流的高靈敏度及大的輸出信號(hào)，因此對(duì)放大沒(méi)有高的要求，從幾倍到十幾倍，主要作用是增大帶載能力。如圖5所示放大電路的放大倍數(shù)為47/10＝4.7。
圖6為有源整流及延遲電路。所述的整流電路2A、2B、2C和延遲電路3A、3B、3C分別包括運(yùn)算放大器F和第五電容C5，第五電阻R5，所述運(yùn)算放大器F的一輸入端接電阻R1，另一輸入端11與輸出端10之間并接有電阻R2和電容C2，在比較器的輸入端11和輸出端10之間有依次串聯(lián)的電容C1、電阻R3和二極管D1，二極管D1的負(fù)向端接輸出端10，電阻R3兩端并聯(lián)有電容C3，在比較器的輸出端10與電容C1之間串接有二極管D2和相并聯(lián)的電阻R4和電容C4，二極管D2的正向端接比較器的輸出端10，在電容C4的兩端還并聯(lián)有電阻R5、電容C5、電阻R6，電容C5與電阻R6的接點(diǎn)接地。整流電路的作用為對(duì)經(jīng)過(guò)放大的交流信號(hào)進(jìn)行整流以便和給定的電流信號(hào)比較，采用有源整流的目的是消除二極管整流的非線形。延遲電路用以避免電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)或由于干擾引起的短時(shí)過(guò)電流引起誤動(dòng)作。其作用原理如下正弦波輸入信號(hào)加在放大器的同相輸入端，正半周時(shí)，放大器的輸出電壓大于零，二極管D1截止，D2導(dǎo)通，電阻R2，電容C2相當(dāng)于虛斷，則U(R4＋R6)＝(R4＋R6)/R6×U1，AU＋＝(R4＋R6)/R6；在負(fù)半周時(shí)，放大器輸出小于零，D1導(dǎo)通，D2截止，輸出等于輸入。因此UC5等于正負(fù)半周輸出的平均值，即UC5＝0.45(AU＋－1)UI。電阻R5與電容C5共同組成滯后電路，避免電機(jī)在啟動(dòng)時(shí)及干擾情況下誤動(dòng)作。
如圖7所示為第一至六比較電路4A1、4B1、4C1、4A2、4B2、4C2，在過(guò)載保護(hù)中比較主回路電流與給定值，判斷是否過(guò)載。在斷相保護(hù)中，判斷主回路中是否有電流通過(guò)。
如圖8所示為斷相判別電路與斷相判別延遲電路。所述的斷相判別電路5和斷相判別延遲電路6包括兩個(gè)異或門O1、O2，比較器的其中兩輸出端4A2、4C2分別接至兩異或門(O1、O2)的輸入端，比較器的另一輸出端4B2與兩異或門O1、O2剩余的輸入端相接，兩異或門的輸出端與電阻R80同一端相串聯(lián)至輸出，在電阻R80的另一端與地之間并聯(lián)有電阻R81和電容C80。當(dāng)4A2、4B2、4C2三相電流信號(hào)不同時(shí)為零或不同時(shí)為1時(shí)，電路輸出為1，表明缺相，給出相應(yīng)保護(hù)。電阻R81和電容C80組成延時(shí)電路，避免啟動(dòng)時(shí)誤動(dòng)作。電阻R82起到放電作用。如圖9所示為驅(qū)動(dòng)電路，其作用為將過(guò)載或斷相信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)控制回路。由于本實(shí)用新型使用具有自旋閥結(jié)構(gòu)的GMR磁敏傳感器作為電流檢測(cè)元件，具有極高的磁場(chǎng)靈敏度，而電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，因此該傳感器能檢測(cè)很微小的電流變化，從而該保護(hù)器能實(shí)現(xiàn)高精度的電流過(guò)流或缺相保護(hù)。由于GMR傳感器對(duì)磁場(chǎng)敏感，易于受到雜散磁場(chǎng)的干擾，因此該實(shí)用新型還包括對(duì)GMR傳感器的磁屏蔽保護(hù)，避免非監(jiān)測(cè)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的干擾。由于三相交流電機(jī)的保護(hù)器為有源器件，因此其電源接線應(yīng)在接觸器的前端。同時(shí)應(yīng)盡量排除強(qiáng)的磁場(chǎng)干擾。當(dāng)使用時(shí)，GMR元件作為電流檢測(cè)器固定在電流線附近。其對(duì)磁場(chǎng)敏感性與方向有關(guān)，具體依實(shí)用要求而定。
權(quán)利要求1.一種三相交流電機(jī)的保護(hù)器，包括過(guò)載保護(hù)裝置，其特征是所述的過(guò)載保護(hù)裝置包括依次串聯(lián)的巨磁電阻傳感裝置、第一至三放大電路(1A、1B、1C)、第一至三整流電路(2A、2B、2C)、第一至三延遲電路(3A、3B、3C)、第一至六比較電路(4A1、4B1、4C1、4A2、4B2、4C2)和驅(qū)動(dòng)電路(7)。
2.如權(quán)利要求1所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器還包括缺相保護(hù)裝置，該裝置包括依次相連的斷相判別電路(5)和斷相判別延遲電路(6)，所述斷相判別電路(5)的三相輸入端分別接第四至六比較電路(4A2、4B2、4C2)，斷相判別延遲電路(6)的三相輸出端分別接至驅(qū)動(dòng)電路(7)的三相輸入端。
3.如權(quán)利要求1或2所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的整流電路(2A、2B、2C)和延遲電路(3A、3B、3C)分別包括運(yùn)算放大器(F)和第五電容(C5)第五電阻(R5)，所述運(yùn)算放大器(F)的一輸入端接第一電阻(R1)，另一輸入端(11)與輸出端(10)之間并接有第二電阻(R2)和第二電容(C2)，在比較器的輸入端(11)和輸出端(10)之間有依次串聯(lián)的第一電容(C1)、第三電阻(R3)和第一二極管(D1)，第一二極管(D1)的負(fù)向端接輸出端(10)，第三電阻(R3)兩端并聯(lián)有第三電容(C3)，在比較器的輸出端(10)與第一電容(C1)之間串接有二極管(D2)和相并聯(lián)的第四電阻(R4)和第四電容(C4)，二極管(D2)的正向端接比較器的輸出端(10)，在第四電容(C4)的兩端還并聯(lián)有第五電阻(R5)、第五電容(C5)、第六第六電阻(R6)，第五電容(C5)與第六電阻(R6)的接點(diǎn)接地。
4.如權(quán)利要求1或2所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的巨磁電阻傳感裝置包括巨磁電阻傳感器(2)和磁屏蔽體(3)，所述磁屏蔽體(3)位于巨磁電阻傳感器的周圍，為高磁導(dǎo)率的磁性材料。
5.如權(quán)利要求3所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的巨磁電阻傳感裝置包括巨磁電阻傳感器(2)和磁屏蔽體(3)，所述磁屏蔽體(3)位于巨磁電阻傳感器的周圍，為高磁導(dǎo)率的磁性材料。
6.如權(quán)利要求1或2所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的斷相判別電路(5)和斷相判別延遲電路(6)包括兩個(gè)異或門(O1、O2)，第四、六比較器(4A2、4C2)的輸出端分別接至兩異或門(O1、O2)的輸入端，第五比較器(4B2)的輸出端與兩異或門(O1、O2)剩余的輸入端相接，兩異或門的輸出端與電阻(R80)一端相串聯(lián)至輸出，在電阻(R80)的另一端與地之間并聯(lián)有電阻(R81)和電容(C80)。
7.如權(quán)利要求3所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的斷相判別電路(5)和斷相判別延遲電路(6)包括兩個(gè)異或門(O1、O2)，第四、六比較器(4A2、4C2)的輸出端分別接至兩異或門(O1、O2)的輸入端，第五比較器(4B2)的輸出端與兩異或門(O1、O2)剩余的輸入端相接，兩異或門的輸出端與電阻(R80)一端相串聯(lián)至輸出，在電阻(R80)的另一端與地之間并聯(lián)有電阻(R81)和電容(C80)。
8.如權(quán)利要求4所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的斷相判別電路(5)和斷相判別延遲電路(6)包括兩個(gè)異或門(O1、O2)，第四、六比較器(4A2、4C2)的輸出端分別接至兩異或門(O1、O2)的輸入端，第五比較器(4B2)的輸出端與兩異或門(O1、O2)剩余的輸入端相接，兩異或門的輸出端與電阻(R80)一端相串聯(lián)至輸出，在電阻(R80)的另一端與地之間并聯(lián)有電阻(R81)和電容(C80)。
9.如權(quán)利要求5所述的三相交流電機(jī)的保護(hù)器，其特征是所述的斷相判別電路(5)和斷相判別延遲電路(6)包括兩個(gè)異或門(O1、O2)，第四、六比較器(4A2、4C2)的輸出端分別接至兩異或門(O1、O2)的輸入端，第五比較器(4B2)的輸出端與兩異或門(O1、O2)剩余的輸入端相接，兩異或門的輸出端與電阻(R80)一端相串聯(lián)至輸出，在電阻(R80)的另一端與地之間并聯(lián)有電阻(R81)和電容(C80)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及到一種用于三相交流電機(jī)缺相與電流過(guò)載保護(hù)的結(jié)構(gòu)。它利用GMR元件感應(yīng)電流并反饋信號(hào),藉以控制電流通斷。同時(shí),對(duì)儀器中磁敏感元件GMR傳感器進(jìn)行磁屏蔽保護(hù),從而該儀器具有很好的抗環(huán)境干擾能力。精度高,壽命長(zhǎng),可靠性高,是現(xiàn)有保護(hù)器的理想替代產(chǎn)品,具有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H02H7/09GK2472387SQ01208760
公開(kāi)日2002年1月16日 申請(qǐng)日期2001年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月8日
發(fā)明者王林忠, 肖又專, 庫(kù)萬(wàn)軍, 曾榮偉 申請(qǐng)人:深圳市華夏磁電子技術(shù)開(kāi)發(fā)有限公司