專利名稱：多功能自控保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對偏離正常電工作情況的有害變化直接起反應的自動斷開緊急保護電路裝置，具體是指一種特別適用于小工礦和小工場的多功能自控保護器。
現(xiàn)有在三相交流電路和機電設備上使用的作缺相和電流過載等類綜合保護的緊急保護裝置，雖然對缺相和電流過載的確具有保護作用，但它們卻不能當作三相電源總開關使用，因為當總電路上無負載電流或負載電流過小時，它甚至也會誤當作缺相而產(chǎn)生誤保護動作，以致影響總電路上其它電氣設備的正常用電；此外，這類型緊急保護裝置對交流接觸器的供電都是采用交流供電，而交流供電的方式根本不可能在起動壓降波動范圍大于±25％的只注重短期行為的小工礦和小工場區(qū)域使用，因為這會造成交流接觸器因供電電壓過低而不能正常吸合，而是處于一種似吸非吸的抖動狀態(tài)，這樣必然影響到電機不能正?？煽康毓ぷ?，如果再要加上外部因素的影響使得電網(wǎng)電壓波動較大的話，就更進一步加劇了這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，這也就是使得交流接觸器不能廣泛使用在電壓變化大的場合下的根本原因；還有，現(xiàn)在很多缺相過載保護器都無報警裝置，而即使裝設了報警裝置的，也是由單相控制變壓器供電的報警器，因此出現(xiàn)缺相故障時也只有三分之一概率的報警可靠性。
有鑒于此，為了改善上述經(jīng)?？赡艹霈F(xiàn)的不良工作狀況，本實用新型的目的，乃是提供一種可與交流接觸器、控制變壓器等相配接以當作三相電源總開關和特別適于小工礦和小工場使用的多功能自控保護器，同時做到在三相電源缺任何一相或過載時都能作出可靠的停機和報警。
參見

圖1本實用新型電原理方框圖，本實用新型的解決方案如下。其電路部分由接觸器線包供電電路1、三相整流電源2、三相電源缺相監(jiān)測電路3、光電耦合電路4、三相負載缺相過載監(jiān)測電路5、三相負載缺相過載保護控制電路6、報警控制電路7及接觸器線包供電控制電路8連接組成，其中三相整流電源2的電源輸出端分別與光電耦合電路4、三相負載缺相過載監(jiān)測電路5、三相負載缺相過載保護控制電路6、報警控制電路7及接觸器線包供電控制電路8的工作電源端相接以提供直流工作電源，三相電源缺相監(jiān)測電路3的輸出端與光電耦合電路4的輸入控制端相連，光電耦合電路4的輸出端與報警控制電路7的輸入端相接，三相負載缺相過載監(jiān)測電路5的輸出端與三相負載缺相過載保護控制電路6的輸入端相連，三相負載缺相過載保護控制電路6的輸出控制端與報警控制電路7的輸入端相接，三相負載缺相過載保護控制電路6的另一輸出控制端和報警控制電路7的輸出控制端聯(lián)合起來與接觸線包供電控制電路8的電源輸入端相連，接觸器線包供電控制電路8的輸出控制端與接觸器線包供電電路1的輸入受控端相接。
具有上述電路結構的本實用新型，生產(chǎn)出廠時可裝配在一體積較小的盒體內(nèi)，并從盒體內(nèi)引出若干外接端頭，以便用戶在將其安裝使用時與自備的三相交流接觸器、控制變壓器、報警揚聲器、作水位控制的水下探頭或卷揚機的行程開關等相配接，以作多種功能的自控保護之用。所引出的外接端頭及外接關系分別是從接觸器線包供電電路1的四個電源輸入端引出的外接端頭9、13、14、15，它們分別與控制變壓器的次級和三相交流電源A、B、C中的兩相相連接；從接觸器線包供電電路1的兩個電源輸出端引出的外接端頭16、17，它們分別與交流接觸器的線包的兩端相接；從三相整流電源2的三個電源輸入端引出的外接端頭18、19、20，它們分別與三相交流電源的A、B、C三相相連接；從三相電源缺相監(jiān)測電路3的三個電源輸入端引出的外接端頭10、11、12，它們分別與三相交流電源的A、B、C三相相連接；從報警控制電路7的輸出端引出的外接端頭25、26，它們分別與報警揚聲器的兩端相連接；從三相電源缺相監(jiān)測電路3的輸出接地端引出的外接端頭21，它與水下探頭中的接地水位探頭相連接；從三相整流電源2的電源輸出端引出的外接端頭22，從接觸器線包供電控制電路8的輸入受控端引出的外接端頭23，以及從報警控制電路7的輸入受控端引出的外接端頭24，它們分別與水下探頭或行程開關相連接。同時在交流接觸器的三個主觸頭的下端，則可通過開關分別接入三相用電負載(如電動機等)和單相用電負載(如照明燈等)。
于是，只要合閘供電，三相整流電源2的電源輸出端就分別供給上述電路4至8以直流工作電壓(由于是三相整流電源，所以即使電源缺任何一相，也能供足直流工作電壓)。當電路用電負載未接通時，三相電源缺相過載保護控制電路6和報警控制電路7都無缺相或(和)過載的控制信號輸出給接觸器線包供電控制電路8，因此該電路8在從外接端頭23引入的控制信號的作用下輸出給接觸器線包供電電路1的控制信號是使該電路1的電源輸入端被接通電源電壓而得電工作，于是該電路1輸出供電電壓給三相交流接觸器的線包，使交流接觸器得電吸合，從而給連接在交流接觸器1主觸頭下端的用電負載供電；當電路和用電負載接通時，只要無缺相或過載故障發(fā)生，上述各電路仍維持其正常工作狀態(tài)不變，三相交流接觸器也仍然維持其得電合閘狀態(tài)不變。
當三相總電源A、B、C發(fā)生缺相而導致用電負載缺相時，三相負載缺相過載監(jiān)測電路5會輸出缺相過載控制信號給三相負載缺相過載保護控制電路6，使電路6輸出控制信號給接觸器線包供電控制電路8，再使電路8輸出控制信號給接觸器線包供電電路1的電源輸入端，斷開電路1的輸入電源電壓，使得三相交流接觸器的線包失電釋放，于是交流接觸器的三相主觸頭跳閘斷開，從而保護用電負載不因缺相而損壞；與此同時，電路6還輸出控制信號給報警控制電路7，使電路7輸出控制信號讓報警揚聲器發(fā)聲報警，以提示管理人員趕快進行處理。雖然三相交流接觸器跳閘斷開后，會使得三相負載缺相過載保護控制電路6送給接觸器線包供電控制電路8的控制信號中止，但由于此時還有三相電源缺相監(jiān)測電路3輸出缺相監(jiān)控信號給光電耦合電路4，該電路4會將這種信號耦合傳送給報警控制電路7，不僅會維持報警揚聲器的報警，還會使電路7輸出缺相控制信號給接觸線包供電控制電路8，故仍然會使三相交流接觸器維持其跳閘狀態(tài)，確保用電負載的安全。
如果三相總電源缺相是一時由于接觸不良所引起，并且馬上又自動接觸良好而恢復正常，或者很快排除故障，顯然，三相電源缺相監(jiān)測電路3會停止輸出缺相監(jiān)控信號給光電耦合電路4，使得報警控制電路7也會停止輸出缺相控制信號給接觸器線包供電控制電路8和報警揚聲器，從而接觸器線包供電電路1又恢復給三相交流接觸器線包的供電，于是三相交流接觸器恢復合閘供電，揚聲器也停止報警。
如果缺相故障是發(fā)生在三相交流接觸器的主觸頭下端以后的電路中而引起交流接觸器跳閘，顯然，由于主觸頭上端的三相總電源并不缺相，則此時三相電源缺相監(jiān)測電路3不會有缺相監(jiān)控信號送給光電耦合電路4，因此報警控制電路7也就沒有缺相控制信號送給接觸器線包供電控制電路8和揚聲器。但由于三相負載缺相引起跳閘時，三相負載缺相過載保護控制電路6輸出控制信號給接觸器線包供電電路8和報警揚聲器，揚聲器報警，并且此時電路6的輸出狀態(tài)不能自動復位，而必須拉下電源閘刀開關，待排除故障后，才能重新合上閘刀開關，啟動交流接觸器工作。當機械故障引起電流過載(超過設定值)時，三相負載缺相過載監(jiān)測電路5輸出過載監(jiān)控信號給三相負載缺相過載保護控制電路6，由電路輸出控制信號給接觸器線包供電控制電路8和揚聲器，從而使得交流接觸器跳閘，同時使揚聲器發(fā)聲報警。在與水下探頭和行程開關相配接使用時，本實用新型還可進行水位超高報警及行程超限報警。
本實用新型具有如下優(yōu)點和好處①它能裝在三相電源上作總開關使用，電路中無負載電流或小負載電流，它都能正常運行供電，不會誤動作。②由于它給三相交流接觸器線包的供電是采用直流供電方式，因此它特別適用于在起動壓降波動范圍大于±25％的只注重短期行為的小工礦和小工場區(qū)域使用，一般來說，三相電源線電壓在合閘前為260～500V，合閘后為80～500V，缺相和過載保護照樣安全可靠。③采用了三相整流供電的報警電路，因此三相缺任何一相都能可靠報警。④在三相電源缺相保護電路中采用了光電耦合電路進行隔離，控制精度高，沒有誤動作。
以下結合附圖和實施例對本實用新型加以進一步詳細說明。
圖1為本實用新型電原理方框圖；圖2為圖1方框圖的一種具體電路原理圖3為與圖2本實用新型相配裝成一種用于保證礦井安全的礦井抽水自動控制器的電原理圖；參見圖1與圖2。接觸器線包供電電路1由二極管D18至D25及電容C9連接組成；三相整流電源2由二極管D1至D6，集成穩(wěn)壓塊IC1與IC2、電容C1與C2及電阻R1連接組成；三相電源缺相監(jiān)測電路3由電阻R2至R4、二極管D7至D10及電容C3連接組成；光電耦合電路4由電阻R5與R6、穩(wěn)壓管DW、光電耦合器GD及指示燈DX1連接組成；三相負載缺相過載監(jiān)測電路5由三極管T4至T6、二極管D11至D16、電阻R8至R10、電容C4至C7及電感線圈L1至L6連接組成；三相負載缺相過載保護控制電路6由三極管T2、直流繼電器J2、二極管D17、電阻R11與R12、電位器W及電容C8連接組成；報警控制電路7由三極管T1、直流繼電器J1及電阻R7連接組成；接觸器線包供電控制電路8由三極管T3、直流繼電器J3及電阻R13連接組成。
圖1本實用新型技術解決方案中各電路連接關系在圖2實施例中是這樣來實現(xiàn)的C2的正極輸出端分別與GD的光電三極管的集電極、J1的線包一端及J1的常閉觸頭J1-1的動觸點相接，J1-1的靜觸點與J2的線包一端相連，而C2的負極輸出端分別與T1至T4的射極相連，這樣以提供直流工作電源；C3的正極輸出端與R5的一端相接，C3的負極輸出端與R6跟GD的公共連接端相連；GD的光電三極管的射極與R7相接；D14至D16的負極公共連接端與W的中間頭相連，T6的集電極與W的一端相接；D17的負極與J1的常開觸頭J1-2的靜觸點相連；J1的常閉觸頭J1-1的靜觸點與J2的常閉觸頭J2-1的動觸點相連，J2的常閉觸頭J2-1的靜觸點與J3的線包一端相接；J3的常開觸頭J3-1的一端與R3的一端相接，而J3-1的另一端與D19正極跟D23負極的公共連接端相連。
與圖1相對應，圖2實施例中引出的外接端頭分別是從D18正極與D22負極的連接點引出的外接端頭9，從D19正極與23負極的連接點引出的外接端頭13，從D21正極與D25負極的連接點引出的外接端頭14，從D20正極與D24負極的連接點引出的外接端頭15；從D22至D25正極與C9一端的公共連接點引出的外接端頭16，從D18至D21負極與C9另一端的公共連接點引出的外接端頭17；從D1正極與D4負極的連接點引出的外接端頭18，從D2正極與D5負極的連接點引出的外接端頭19，從D3正極與D6負極的連接點引出的外接端頭20；從電阻R2、R3、R4一端分別引出的外接端頭10、11、12；從C2負極輸出端引出的外接端頭25，從D17負極與常開觸頭J1-2的靜觸點的連接點引出的外接端頭26；從D8正極與D10負極的接地連接點引出的外接端頭21；從電阻R1、R13、R7一端分別引出的外接端頭22、23、24。
在圖2實施例中，IC1和IC2的型號分別采用7818和7812。
在圖3所示的應用實施例中，本實用新型通過其外接端頭9～26分別與交流接觸器CJ1、控制變壓器BK1和BK2、揚聲器YD、水下探頭27～30等相連接。當合上閘刀開關K1和K2后，三相電源A、B、C接通，BK2得電工作，使得D1至D6得電整流，經(jīng)濾波和穩(wěn)壓后，C2兩端就提供直流工作電壓給GD、J1至J3的線包及T1至T3，此時因T1、T2截止，故J1、J2處于釋放狀態(tài)，J1-1和J2-1都閉合，而J3-1斷開。當水位上升到達到水位控制探頭27底端后，T3基極電位上升，T3的e、c極間導通，J3得電吸合，J3-1閉合，使A、B相電源給D18、D19、D22及D23整流供電，同時BK1的輸出繞組給D20、D21、D24、D25整流電路供電，于是C9兩端輸出整流電壓給CJ1的線包，使得CJ1吸合，其主觸頭CJ1-1、CJ1-2、CJ1-3閉合導通，在CJ1吸合的瞬間，其常閉觸頭CJ1-4斷開，使D18、D19、D22及D23整流電路的供電切斷，于是主壓直流起動結束，僅由D20、D21、D24及D25整流電路供電，維持CJ1的吸持，從而A、B、C三相電源通過CJ1-1、CJ1-2、CJ1-3和K2給水泵電機M供電，使水泵工作抽水。在CJ1吸合的同時，常開觸頭CJ1-5閉合，因此即使水泵抽水使得水位降到離開上水位控制探頭27底端時，也能由接地水位探頭28給T3的基極提供高電位，以保持T3的導通和J3的吸合。隨著水泵的抽水而水位不斷下降，當水位降至低于下水位控制探頭29下端時，T3基極電位下降，其e、c極間截止，J3失電釋放，J3-1斷開，CJ1失電釋放，CJ1-1、CJ1-2、CJ1-3斷開，停止給水泵電機M供電，水泵停止抽水。在CJ1失電釋放的同時，CJ1-5斷開，因此即使水位自然上升觸及到下水位控制探頭29，也不能通過水位探頭28給T3的基極提供高電位，因此水泵一直停止抽水，要等到水位自然上升到達上水位探頭27底端后，才能重新啟動水泵抽水。就這樣，隨著水位的上升和下降，水泵就周而復始地輪換著工作抽水和停止抽水。當著工作線路、水泵、電機等出現(xiàn)故障而導致水位上升到達最上面的報警水位探頭30底端時，T1基極得電，使T1的e、c極間導通，J1得電吸合，J1-1閉合，直流電源經(jīng)外接端頭25和26提供給報警揚聲器YD發(fā)聲報警，以通知井面工作人員及時處理。
當A、B、C三相電源未發(fā)生缺相時，裝在三相負載線上的L1～L6所產(chǎn)生的電壓并經(jīng)整流后的電流大部分通過串聯(lián)著T4～T6的e、c極流回直流電源負極端，而只有小部分通過W進入T2基極，但電流未超過設定值(設定值由W調(diào)定)時，J2不動作，此時的W用作限流而C8用作大容量充電，具有延時作用，以保證正常起動和持續(xù)合閘。但當三相電源發(fā)生缺相而導致電機M缺相運行時，L4～L6其一失電，引起T4～T6其-e、c間不能導通，L1～L3形成的電壓整流電流全部通過W進入T2基極且超過設定值(DX2亮)，使得T2基極電位升高而e、c間導通，于是J2得電吸合，J2-1斷開而J2-2閉合，使J3失電釋放，J3-1斷開，從而迫使CJ1跳閘，以保水泵電機M不被燒壞。與此同時，直流電源接通揚聲器YD報警。CJ1跳閘后雖說會使L1～L3都失去感應電流，J2又會失電釋放而使J2-1閉合，但由于此時D7～D10也得電工作(DX1亮)，經(jīng)GD耦合后，使T1導通而J1得電吸合，J1-1斷開而J1-2閉合，仍然是切斷了J3線包和T3的直流供電而維持CJ1的跳閘，且維持YD持續(xù)報警。
當缺相是接觸不良引起，忽又自動接觸良好或已排除故障，則D7～D10失電，J1恢復失電釋放狀態(tài)，T2又恢復截止而T3恢復導通，J3恢復得電吸合狀態(tài)，CJ1吸合，電機M重新起動工作。當機械故障引起電流過載(超過設定值)時，L1～L3輸出大電流經(jīng)整流后送給T2基極，使T2的c、e極間導通，J2得電吸合，J2-1斷開而J2-2閉合，于是使J3失電釋放，導致CJ1跳閘，以保護電機M，同時由于J2-2的閉合而使揚聲器YD報警。因J1未動作，J2動作不能復位，必須拉下刀開關K1和K2，排除故障后再重新合上開關。當缺相發(fā)生在接觸器CJ1的主觸頭CJ1-1、CJ1-2、CJ1-3下端以后的線路中時，跟上述機械故障引發(fā)的CJ1跳閘一樣，因J1末動作，J2動作不能復位，必須拉下刀開關K1和K2，排除故障后重新合上開關。
圖2本實用新型當作電源總開關使用時，只需要將外接端頭22與23相接即可。如同圖3應用實施例一樣，圖2本實用新型還可通過其外接端頭9～26與交流接觸器、控制變壓器、報警揚聲器、行程開關等相配接，作為卷揚機行程安全的自控保護。
權利要求1.一種多功能自控保護器，其特征在于，其電路部分由接觸器線包供電電路(1)、三相整流電源(2)、三相電源缺相監(jiān)測電路(3)、光電耦合電路(4)、三相負載缺相過載監(jiān)測電路(5)、三相負載缺相過載保護控制電路(6)、報警控制電路(7)及接觸器線包供電控制電路(8)連接組成，其中三相整流電源(2)的源輸出端分別與光電耦合電路(4)、三相負載缺相過載監(jiān)測電路(5)、三相負載缺相過載保護控制電路(6)、報警控制電路(7)及接觸器線包供電控制電路(8)的工作電源端相接以提供直流工作電源，三相電源缺相監(jiān)測電路(3)的輸出端與光電耦合電路(4)的輸入控制端相連，光電耦合電路(4)的輸出端與報警控制電路(7)的輸入端相接，三相負載缺相過載監(jiān)測電路(5)的輸出端與三相負載缺相過載保護控制電路(6)的輸入端相連，三相負載缺相過載保護控制電路(6)的輸出控制端與報警控制電路(7)的輸入端相接，三相負載缺相過載保護控制電路(6)的另一輸出控制端和報警控制電路(7)的輸出控制端聯(lián)合起來與接觸線包供電控制電路(8)的電源輸入端相連，接觸器線包供電控制電路(8)的輸出控制端與接觸器線包供電電路(1)的輸入受控端相接。
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能自控保護器，其特征在于，接觸器線包供電電路(1)由二極管D18至D25及電容C9連接組成；三相整流電源(2)由二極管D1至D6，集成穩(wěn)壓塊IC1與IC2、電容C1與C2及電阻R1連接組成；三相電源缺相監(jiān)測電路(3)由電阻R2至R4、二極管D7至D10及電容C3連接組成；光電耦合電路(4)由電阻R5與R6、穩(wěn)壓管DW、光電耦合器GD及指示燈DX1連接組成；三相負載缺相過載監(jiān)測電路(5)由三極管T4至T6、二極管D11至D16、電阻R8至R10、電容C4至C7及電感線圈L1至L6連接組成；三相負載缺相過載保護控制電路(6)由三極管T2、直流繼電器J2、二極管D17、電阻R11與R12、電位器W及電容C8連接組成；報警控制電路(7)由三極管T1、直流繼電器J1及電阻R7連接組成；接觸器線包供電控制電路(8)由三極管T3、直流繼電器J3及電阻R13連接組成；C2的正極輸出端分別與GD的光電三極管的集電極、J1的線包一端及J1的常閉觸頭J1-1的動觸點相接，J1-1的靜觸點與J2的線包一端相連，而C2的負極輸出端分別與T1至T4的射極相連，這樣以提供直流工作電源；C3的正極輸出端與R5的一端相接，C3的負極輸出端與R6跟GD的公共連接端相連；GD的光電三極管的射極與R7相接；D14至D16的負極公共連接端與W的中間頭相連，T6的集電極與W的一端相接；D17的負極與J1的常開觸頭J1-2的靜觸點相連；J1的常閉觸頭J1-1的靜觸點與J2的常閉觸頭J2-1的動觸點相連，J2的常閉觸頭J2-1的靜觸點與J3的線包一端相接；J3的常開觸頭J3-1的一端與R3的一端相接，而J3-1的另一端與D19正極跟D23負極的公共連接端相連。
專利摘要多功能自控保護器由接觸器線包供電電路1、三相整流電源2、三相電源缺相監(jiān)測電路3、光電耦合電路4、三相負載缺相過載監(jiān)測電路5、三相負載缺相過載保護控制電路6、報警控制電路7及接觸器線包供電控制電路8連接組成。它通過外接端頭與交流接觸器、控制變壓器、揚聲器、水下控制探頭、行程開關等相接,可作為泵控水位自控保護,卷揚機行程自控保護和電源總開關等用,且能可靠報警,尤其適于電壓波動大的小工礦和小工廠使用。
文檔編號H02H3/08GK2457771SQ00225948
公開日2001年10月31日 申請日期2000年11月14日 優(yōu)先權日2000年11月14日
發(fā)明者趙庚 申請人:趙庚