專利名稱：雙重取樣電機綜合保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種電動機運行保護裝置。
電動機固超負(fù)荷或斷相運行而燒壞的事故經(jīng)常發(fā)生，目前采用的主要保護措施是加裝熔斷器和熱繼電器，這兩種裝置動作遲緩，往往電動機造成很大損害時才保護，不能完全保護電動機的單相運行。近年來出現(xiàn)的一些電機綜合保護裝置，往往因價格昴貴，線路復(fù)雜，安裝不便等缺點而不能廣泛地推廣應(yīng)用.88203069號專利提出的“斷相保護器”，雖然結(jié)構(gòu)簡單，成本低，但它只局限于熔斷器熔斷時才能保護電機；對線路斷線、接觸器觸頭燒壞等原因造成的斷相不起保護作用。93234387.2號專利提出的三相四線制電機斷相保護器，雖然能應(yīng)付各種原因引起的斷相，但是它適用范圍小且只能進行斷相保護，對電動機電流過載起不到保護作用。
本實用新型目的是提供一種雙重取樣電機綜合保護器，做到結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)成本低、性能可靠、使用范圍廣，既能斷相保護，又能過載保護。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的用電流互感器及其負(fù)載電阻粗調(diào)電路取得交流電壓信號，經(jīng)整流、分壓細(xì)調(diào)得到一定的直流電壓信號；用由兩個電阻和兩個電容組成的平衡電路從三相電源相線中取得電壓信號，分別輸入給以CMOS集成塊為主體的過載延時控制裝置和斷相延時控制裝置(CMOS集成塊由反相器F1～F6構(gòu)成)，然后驅(qū)動保護執(zhí)行裝置，對電機進行電流過載和斷相保護。


圖1是雙重取樣電機綜合保護器電路原理圖。
下面結(jié)合圖1和實施例詳細(xì)敘述本實用新型的具體結(jié)構(gòu)和工作原理。
本實用新型包括有底座和殼蓋，內(nèi)有主要由二極管橋式整流電路構(gòu)成的直流電源1，不同之處在于底座和殼蓋上有穿越交流電源相線的穿線孔，穿線孔正對著電流取樣及整定裝置4上的電流互感器LH線圈中心孔，LH線圈一端接電源負(fù)極O點，另一端接轉(zhuǎn)換開關(guān)K活動接點，K的四個固定接點及O點之間依次串接有電阻R1～R4，起整流作用的二極管D1和電容C1串聯(lián)后跨接在LH線圈兩端，起分壓作用的電阻R5、可調(diào)電阻RW1、電阻R6依次串聯(lián)后跨接在電容C1兩端，RW1活動端接到過載延時控制裝置5上的可調(diào)電阻RW2活動端和上固定端F處，F(xiàn)處依次串接電阻R9、R10、R11，電容C2至O點，RW2下固定端依次串接可調(diào)電阻RW3、電阻R8至O點，穩(wěn)壓二極管DW1負(fù)極與反相器F4輸入端都接到RW3與R8連接處，DW1正極接O點，F(xiàn)4輸出端接反相器F5輸入端，F(xiàn)5輸出端與二極管D2負(fù)極相連，反相器的另外兩個端分別接電源正極VD2和O點(以下相同)，二極管D2、D3、穩(wěn)壓二極管DW2的正極都接至R10與R11連接處，DW2負(fù)極與R10另一端相連，D3負(fù)極與C2正極相連，C2正極上依次串接電阻R12、反相器F1、F2至二極管D5正極，二極管D4負(fù)極接F1輸入端，正極通過R13接F2輸出端，RW3活動端接二極管D6正極，D8負(fù)極經(jīng)R7接三極管T1基極，另外，電源正極VD2通過電機開關(guān)控制電路中交流接觸器C的常閉觸頭與二極管D7、電容C10正極相連，C10負(fù)極接O點，D7和D8負(fù)極相連，電源正極VD2通過R15接T1集電極、二極管D12和電容C5正極，T1發(fā)射極和C5負(fù)極接O點，D12和D5負(fù)極都接到保護執(zhí)行裝置6上的反相器F3輸入端，F(xiàn)3輸出端通過R14接三極管T2基極，T2發(fā)射極接O點，電源正極VD1極接二極管D6負(fù)極并通過繼電器J線圈接T2集電極，D6正極接T2集電極，繼電器的常開觸點串接在電機開關(guān)控制電路中。電壓取樣裝置2上有接電源相線A、B、C的三個接線端，C、B兩相之間串聯(lián)電容C3、電阻R21，B、A兩相之間串聯(lián)電容C4、電阻R22，C4和R22連接點接O點，C3和R21連接點E接穩(wěn)壓二極管DW6負(fù)極，DW6正極通過R20接斷相延時控制裝置3中的三極管T3基極，T3發(fā)射極接O點，電源正極VD2通過R16接T3集電極，再依次串接電阻R19、反相器F6、電阻R17至二極管D9正極，D9負(fù)極接反相器F3輸入端并通過電阻R18接O點，電容C8與R18并聯(lián)，C9跨接在D9正極與O點上，二極管D10負(fù)極接F6輸出端，D10正極與D9正極相連。
電路工作原理如下1、電流取樣與整定原理電流互感器LH線圈感應(yīng)電流I2=I1N2]]>式中I1為電源C相電流，N2為LH線圈匝數(shù)。設(shè)LH的負(fù)載電阻為RX，那未負(fù)載交流電壓V1=I2RX=I1N2·RX]]>V1經(jīng)D1、C1整流濾波變成直流電壓V2V2=f·V1=F·I1N2·RX]]>式中F為常數(shù)在F點將得到電流信號電壓VFVF-K·V2=fN2·I1·RX·K]]>式中K為分壓比，即RW1活動端到O點之間電阻與R5、RW1、R6總電阻之比。
為了將電流信號電壓VF正常值整定為5伏，必須根據(jù)C相電流I1的大小改變負(fù)載電阻RX和分壓比K。
通過試驗，事先調(diào)整I1等于各種規(guī)格電機額定電流，然后粗調(diào)轉(zhuǎn)換開關(guān)K，細(xì)調(diào)RW1活動端，在保證VF＝5伏的前提下，得到不同規(guī)格電機額定電流對應(yīng)的K檔位和RW1刻度。因此，使用本實用新型時，首先應(yīng)按照所用電機的額定電流將轉(zhuǎn)換開關(guān)K置于一定檔位，可調(diào)電阻RW1活動端旋到一定刻度。
2、電機啟動原理電機工作前，C相無電流，VF＝0。但是來自直流電源1的電壓VD2通過交流接觸器C的常閉觸頭、D7、R7達T1基極，使T1導(dǎo)通，D12輸出低電平給反相器F3，F(xiàn)3輸出高電平給T2基極，T2導(dǎo)通，繼電器J動作，其常開觸點J閉合，使電機處于待啟動狀態(tài)。
電機啟動時，交流接觸器C動作，其常閉觸點C斷開，VD2不再向T1基極供電，由電容C10上儲存電荷維持T1基極高電平，直到電流取樣及整定裝置4輸出信號電壓VF來保持高電平。
3、電流過載保護原理電機正常工作時，VF為5伏左右，經(jīng)RW2、RW3、R8分壓輸出給反相器F4的電壓低于F4門檻電壓，F(xiàn)4輸出高電平，F(xiàn)5輸出低電平，D2導(dǎo)通，C2上電壓始終鉗位于0.7伏，低于由F1、F2、R12、R13、D4、D5組成的鑒幅電路門檻電壓，D5輸出低電平給F3，保護執(zhí)行裝置6不動作。
當(dāng)過載電流大于電機額定電流1.2倍時，輸入給F4的電壓高于F4門檻電壓，F(xiàn)4輸出低電平，F(xiàn)5輸出高電平，D2不導(dǎo)通。這時VF＝6伏，它通過由R9、R10、R11、DW2、D3組成的非線性延時電路向C2充電。由于延時電路總電阻主要由R9、R10、R11決定，阻值較大，因此延時較長。最終還是使C2上電壓高于鑒幅電路門檻電平，使F1輸出低電平，F(xiàn)2輸出高電平，經(jīng)D5輸入給保護執(zhí)行裝置6中的F3，F(xiàn)3輸出低電平，T2截止，繼電器J斷電，其常開觸點斷開，使電機開關(guān)控制電路斷電，電機停轉(zhuǎn)。
當(dāng)過載電流大于電機額定電流1.5倍時，VF＝7.5伏，這時D3的電阻將比R11小得多，延時電路總電阻主要由R9、R10、D3決定，阻值較小，向C2的充電速度加快，延時較短，較快達到鑒幅電路門檻電平，F(xiàn)2輸出高電平給F3使保護執(zhí)行裝置6動作，電機停轉(zhuǎn)。
當(dāng)過載電流大于電機額定電流6倍時，VF＝30伏，DW2、D3的電阻分別大大小于R10、R11的電阻，延時電路總電阻主要由R9、DW2、D3決定，阻值很小，向C2的充電速度大大加快，迅速達到鑒幅電路門檻電平，F(xiàn)2輸出高電平給F3，立即使保護執(zhí)行裝置6動作，電機停轉(zhuǎn)。
保護執(zhí)行裝置6動作后，電機停轉(zhuǎn)。這時雖然VF＝0，但由于C2上的電壓高于鑒幅電路的返回電平，仍然維持保護執(zhí)行裝置6的動作不變，直到C2通過R11、D2，反相器F5輸出端放電至電壓低于鑒幅電路返回電平時，F(xiàn)2才輸出低電平，使F3輸出高電平，T2導(dǎo)通，繼電器J通電，其常開觸點J閉合，使電機開關(guān)控制電路重新處于待啟動狀態(tài)。
4.電流斷相保護原理當(dāng)A相或B相斷相時，C相電流將增大到電機額定電流的1.2倍以上，過載延時控制裝置4會自動承當(dāng)斷相保護功能。如果因電機負(fù)荷較小，A或B斷相后，C相電流未能增大到電機額定電流的1.2倍，那末只能由電壓取樣裝置2和斷相時控制裝置3來承當(dāng)斷相保護功能。
當(dāng)C相斷相時，C相電流為零，VF＝0，T1基極無電平，T1截止，T1集電極高電平經(jīng)C5延時10～40秒鐘后，通過D12輸入給F3，使保護執(zhí)行裝置6動作，電機停轉(zhuǎn)。
5、電壓斷相保護原理在電壓取樣裝置2中，由于電阻R21的阻抗等于電容C3容抗XC3的
倍，電容C4的容抗XC4等于電阻R22阻抗的
倍，即R21＝
XC3、XC4＝
R22，因此當(dāng)三相電源對稱且電壓VBC比電壓VAB滯后120°電角度時，VEO將等于0。
如果三相電源中任一相斷相，VEO將達到5伏左右，它經(jīng)DW6降壓后輸入到T3基板。T3導(dǎo)通，使F6輸出高電平，經(jīng)R17、C9延時后，D9輸出高電平給F3，使保護執(zhí)行裝置6動作，電機停轉(zhuǎn)，與已有技術(shù)相比，本實用新型有下列特點1、由于用CMOS集成塊作為控制裝置的主體，因此線路簡單，性能穩(wěn)定，抗干擾能力強。
2、進行電流過載保護時，采用了電阻與非線性元件組合的延時控制電路，因此能避免受電壓波動等因素引起的瞬間過載誤動作，性能可靠。
3、對電機斷相現(xiàn)象能進行雙重保護，增加了安全可靠性。
4、能進行斷相、過載綜合保護，生產(chǎn)成本低，使用范圍廣，適用于各種大小電機及其它三相電器的保護。
權(quán)利要求1.一種雙重取樣電機綜合保護器，它包括有底座和殼蓋，內(nèi)有主要由二極管橋式整流電路構(gòu)成的直流電源(1)，其特征在于底座和殼蓋上有穿越交流電源相線的穿線孔，穿線孔正對著電流取樣及整定裝置(4)上的電流互感器LH線圈中心孔，LH線圈一端接電源負(fù)極O點，另一端接轉(zhuǎn)換開關(guān)K活動接點，K的四個固定接點及O點之間依次串接有電阻R1～R4，起整流作用的二極管D1和電容C1串聯(lián)后跨接在LH線圈兩端，起分壓作用的電阻R5、可調(diào)電阻RW1、電阻R8依次串聯(lián)后跨接在電容C1兩端，RW1活動端接到過載延時控制裝置(5)上的可調(diào)電阻RW2活動端和上固定端F處，F(xiàn)處依次串接電阻R9、R10、R11、電容C2至O點，RW2下固定端依次串接可調(diào)電阻RW3，電阻R8至O點，穩(wěn)壓二報管DW1負(fù)極與反相器F4輸入端都接到RW3與R8連接處，DW1正極接O點，F(xiàn)4輸出端接反相器F5輸入端，F(xiàn)5輸出端接反相器F5輸入端，F(xiàn)5輸出端與二極管D2負(fù)報相連，反相器的另外兩個端分別接電源正極VD2和O點(以下相同)，二極管D2、D3、穩(wěn)壓二極管DW2的正極都接至R10與R11連接處，DW2負(fù)極與R10另一端相連，D3負(fù)極與C2正極相連，C2正極上依次串接電阻R12、反相器F1、F2至二極管D5正極，二極管D4負(fù)極接F1輸入端，正極通過R13接F2輸出端，RW3活動端接二極管D8正極，D8負(fù)極經(jīng)R7接三極管T1基極，另外，電源正極VD2通過電機開關(guān)控制電路中交流接觸器C的常閉觸頭與二極管D7，電容C10正極相連，C10負(fù)極接O點，D7和D8負(fù)極相連，電源正極VD2通過R15接T1集電極、二極管D12和電容C5正極，T1發(fā)射極和C5負(fù)極接O點，D12和D5負(fù)極都接到保護執(zhí)行裝置(6)上的反相器F3輸入端，F(xiàn)3輸出端F3輸出端通過R14接三極管T2基極，T2發(fā)射極接O點，電源正極VD1接二極管D6負(fù)極并通過繼電器J線圈接T2集電極，D6正極接T2集電極，繼電器J的常開觸點串接在電機開關(guān)控制電路中，電壓取樣裝置(2)上有接電源相線A、B、C的三個接線端，C、B兩相之間串聯(lián)電容C3、電阻R21，B、A兩相之間串聯(lián)電容C4、電阻R22，C4和R22連接處接O點，C3和R21連接點E接穩(wěn)壓二極管DW6負(fù)極，DW6正極通過R20接斷相延時控制裝置(3)中的三極管T3基極，T3發(fā)射極接O點，電源正極VD2通過R16接T3集電極，再依次串接電阻R19、反相器F6、電阻R17至二極管D9正極，D9負(fù)極接反相器F3輸入端并通過電阻R18接O點，電容C8與R18并聯(lián)，C9跨接在D9正極與O點上，二極管D10負(fù)極接F6輸出端，D10正極與D9正極相連。
專利摘要一種雙重取樣電機綜合保護器,它用電流互感器及其負(fù)載電阻粗調(diào)電路取得交流電壓信號,經(jīng)整流,分壓細(xì)調(diào)得到一定的直流電壓信號;用由兩個電阻和兩個電容組成的平衡電路從三相電源相線中取得電壓信號,分別輸入給以CMOS集成塊為主體的過載延時控制裝置和斷相延時控制裝置,然后驅(qū)動保護執(zhí)行裝置,對電機進行電流過載和斷相保護。本實用新型的特點是線路簡單,性能穩(wěn)定、抗干涉能力強、安全可靠、生產(chǎn)成本低,使用范圍廣。
文檔編號H02H7/085GK2279026SQ96224810
公開日1998年4月15日 申請日期1996年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月22日
發(fā)明者向啟明 申請人:向啟明