專(zhuān)利名稱(chēng)：新型多功能電機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于三相電機(jī)或單相電機(jī)的多功能電機(jī)保護(hù)器。
背景技術(shù)：
目前已設(shè)計(jì)的電機(jī)保護(hù)器有很多，其中有好多已申請(qǐng)了專(zhuān)利，但大多數(shù)功能少，可靠性不高，不能起到全面保護(hù)作用，燒毀電機(jī)的事故頻頻發(fā)生。有的功能較多，但其成本較高，難于普及。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述現(xiàn)狀，旨在提供一種生產(chǎn)成本低、可靠性高、耗電省、體積小，具有斷相保護(hù)、過(guò)載延時(shí)保護(hù)、短路快速保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、三相電流不平衡保護(hù)，及自身故障斷電保護(hù)、停機(jī)故障記憶顯示以及功能擴(kuò)展方便的新型多功能電機(jī)保護(hù)器。
本實(shí)用新型目的的實(shí)現(xiàn)方式為新型多功能電機(jī)保護(hù)器，其核心電路由一個(gè)四與非門(mén)Q1(74LS20P)、兩個(gè)門(mén)電路Q(chēng)2、Q5(74LS21P)、兩個(gè)延時(shí)器Q3、Q6、一個(gè)電信號(hào)放大器Q8、三個(gè)單向硅V1、V2、V3和三個(gè)發(fā)光指示器LED1、LED2、LED3組成的記憶、顯示電路Q(chēng)4、Q7、Q9、一個(gè)光耦合器Q10及三個(gè)互感器T1、T2、T3組成。
四與非門(mén)Q1的三個(gè)輸入端分別對(duì)地接入電容、電阻C1、R2、C2、R4、C3、R6后通過(guò)二極管D1、D3、D5與三個(gè)互感器的接點(diǎn)A1、C′、B1相連接。第四輸入端與光耦合器Q10的輸出端相連，四與非門(mén)的輸出端與繼電器的輸入控制端相連。
光耦合器的輸入端分三路接單向硅與發(fā)光指示器組成的Q4、Q7、Q9，Q4中的單向硅V3的控制極通過(guò)延時(shí)器Q3接門(mén)電路Q(chēng)2，Q2的輸入端對(duì)地接電阻R9、電容C6，經(jīng)分壓器Ra、二級(jí)管D6與互感器T2的副繞組的接點(diǎn)B1相連，Q7中的單向硅V2的控制極通過(guò)延時(shí)器Q6接門(mén)電路Q(chēng)5，Q5的輸入端對(duì)地接電阻R10、電容C7，再經(jīng)分壓器Rb、二級(jí)管D7與互感器T2的副繞組的接點(diǎn)B2相連，Q9中的單向硅V1的控制極經(jīng)電信號(hào)放大器Q8接與電機(jī)M外殼接觸的溫度傳感器Rt。
本實(shí)用新型具有多項(xiàng)保護(hù)功能，其保護(hù)作用敘述如下1、斷相保護(hù)本保護(hù)器加電后，門(mén)電路Q(chēng)2、Q5的輸入端①與輸出端②均為低電位，四與非門(mén)Q1的①、②、③腳處于低電位，④腳為高電位，四與非門(mén)Q1輸出端⑤截止，繼電器J釋放，7、8兩腳為開(kāi)路(見(jiàn)圖2)，交流接觸器KM處于釋放狀態(tài)，電機(jī)M處于停止?fàn)顟B(tài)(見(jiàn)圖4)。當(dāng)三個(gè)互感器T1、T2、T3原繞組中有電流I(I＞3A)通過(guò)時(shí)，A1、B1、C′端送出的感生電流將使四與非門(mén)Q1的①、②、③腳電壓上升到高于門(mén)限電壓，④腳仍處于高電位，于是四與非門(mén)Q1輸出端⑤導(dǎo)通，J吸合，繼電器J輸出端7、8腳接通，使交流接觸器KM鎖定在吸合狀態(tài)，電機(jī)M進(jìn)入工作狀態(tài)。如果三相電流互感器原繞組中任一相線(xiàn)開(kāi)路，對(duì)應(yīng)的次級(jí)回路中的感生電壓將消失，和Q1相連接的腳還原為低電位，于是Q1輸出端截止，J釋放，7、8兩點(diǎn)斷開(kāi)，交流接觸器KM釋放，電源被切斷，完成斷相保護(hù)功能。
2、過(guò)載延時(shí)保護(hù)當(dāng)電機(jī)M過(guò)載時(shí)，三個(gè)互感器T1、T2、T3的A2、B2、C″端送出的感生電壓將超過(guò)正常值，當(dāng)達(dá)到過(guò)載電流設(shè)定值(可按電機(jī)額定電流的110％-130％設(shè)置)時(shí)，門(mén)電路Q(chēng)5輸入端電壓上升到高于Q5的門(mén)限電壓，Q5的輸出端送出一高電位給延時(shí)電路Q(chēng)6，當(dāng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到延時(shí)設(shè)定時(shí)間(3-10分鐘)時(shí)，Q6通過(guò)三極管G1的發(fā)射極輸出一信號(hào)給記憶、顯示電路Q(chēng)7，Q7使光耦合器Q10導(dǎo)通，將Q1的④腳對(duì)地短路，于是，Q1輸出端⑤截止，J釋放，交流接觸器也釋放，電源被切斷，完成過(guò)載延時(shí)保護(hù)。
延時(shí)電路Q(chēng)6(見(jiàn)圖1)由三極管G1、G2，電容C11、C12，電阻R13、R14、R19、R20、R21等元件組成，C12、R19、R20、R21完成延時(shí)設(shè)置功能，三極管G1、G2的組合可以達(dá)到20分鐘的比較長(zhǎng)的延時(shí)時(shí)間，電容C11為抗干擾電路，省去C11時(shí)，過(guò)載電路會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)作。
3、短路快速保護(hù)當(dāng)電機(jī)M出現(xiàn)短路或卡軸等現(xiàn)象時(shí)，B相互感器T2的B1端送出的電信號(hào)達(dá)到短路電流設(shè)定值(可按電機(jī)額定電流的2-5倍設(shè)置)時(shí)，門(mén)電路Q(chēng)2的輸入端電壓上升到高于Q2的門(mén)限電壓，Q2輸出端送出一高電位給Q3(延時(shí)電路)，當(dāng)持續(xù)時(shí)間達(dá)到延時(shí)(3-10秒)設(shè)定時(shí)間時(shí)，Q3輸出一信號(hào)給Q4(記憶、顯示電路)，Q4使開(kāi)關(guān)電路Q(chēng)10導(dǎo)通，將Q1的④腳對(duì)地短路，于是，Q1輸出端截止，J釋放，交流接觸器KM也釋放，電源被切斷，完成短路快速保護(hù)。
延時(shí)電路Q(chēng)3(見(jiàn)圖1)由三極管G3、電容C13、電阻R22、R23、R24等元件組成，C13、R22、R23、R24完成延時(shí)設(shè)置功能。由于短路保護(hù)要求快速，因而使用單只三極管G3即可。
4、過(guò)熱保護(hù)將溫度傳感器Rt卡在電機(jī)外殼銘牌下，讓其緊貼電機(jī)外殼進(jìn)行溫度檢測(cè)，安裝方便、快捷。當(dāng)外殼溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，溫度傳感器Rt送出的電信號(hào)經(jīng)放大器Q8、電阻R17處理后，送出過(guò)熱信號(hào)給Q9(記憶、顯示電路)，發(fā)光指示器LED1亮，同時(shí)Q9使開(kāi)關(guān)電路Q(chēng)10導(dǎo)通，將四與非門(mén)Q1的④腳對(duì)地短路，于是，Q1輸出端截止，J釋放，交流接觸器也釋放，電源被切斷，完成過(guò)熱保護(hù)。由于外殼溫度滯后于機(jī)內(nèi)線(xiàn)圈溫度，用戶(hù)可根據(jù)電機(jī)銘牌允許最高溫度減去15℃(經(jīng)驗(yàn)值)來(lái)進(jìn)行設(shè)定。
Q8為一單級(jí)晶體管放大器(見(jiàn)圖1)，由三極管G4、穩(wěn)壓器W1組成，穩(wěn)壓器W1給G4提供穩(wěn)定的工作電壓，以提高溫度的測(cè)量精度。
溫度傳感器Rt采用80K負(fù)溫電阻。為加強(qiáng)其機(jī)械強(qiáng)度，可將其封裝在花生米大小的金屬管內(nèi)，管內(nèi)填充導(dǎo)熱材料以利傳熱。
5、三相電流不平衡(失衡)保護(hù)當(dāng)互感器原繞組中三相電流不平衡時(shí)，各次級(jí)回路電信號(hào)分別經(jīng)二極管D2、D4、D7整流后通過(guò)接點(diǎn)S5向電容C5充電，C5上的電壓值必為D2、D4、D7中輸出電壓的最高值，若最大的一相電流發(fā)生過(guò)載，則過(guò)載保護(hù)電路啟動(dòng)，斷電停機(jī)，這就保證了三相電流不平衡時(shí)電機(jī)的安全。
6、自身故障斷電保護(hù)保護(hù)器自身發(fā)生故障是不可避免的事，本保護(hù)器采用繼電器J常開(kāi)觸點(diǎn)工作方式，取消采用接觸器常開(kāi)輔助觸頭自鎖的傳統(tǒng)方式，實(shí)現(xiàn)保護(hù)器自身故障斷電保護(hù)功能。
其工作原理見(jiàn)圖4，繼電器J的7、8腳為常開(kāi)觸點(diǎn)與啟動(dòng)按鈕ST并接，當(dāng)按啟動(dòng)按鈕ST時(shí)，電機(jī)啟動(dòng)，J吸合，7、8兩腳導(dǎo)通，使交流接觸器KM鎖定在吸合狀態(tài)。如電源變壓器或繼電器繞組斷線(xiàn)以及其他元件發(fā)生故障時(shí)，繼電器J將不能吸合而釋放，交流接觸器KM也釋放，電源被切斷，完成自身故障斷電保護(hù)。
實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，保護(hù)器的電源超過(guò)16伏時(shí)，四與非門(mén)Q1的輸出端有時(shí)出現(xiàn)被擊穿的情況，導(dǎo)致J長(zhǎng)期吸合而不能釋放，保護(hù)器失去作用，電機(jī)在無(wú)保護(hù)的情況下繼續(xù)運(yùn)行。為防止此類(lèi)故障發(fā)生，特接入穩(wěn)壓管W2，其穩(wěn)壓值為15伏。用以防止電源電壓意外升高時(shí)擊穿四與非門(mén)Q1。因此本保護(hù)具有一定的超壓保護(hù)功能。
7、電機(jī)故障記憶、顯示本功能是當(dāng)電機(jī)因過(guò)載、短路、過(guò)熱等故障停機(jī)時(shí)，保護(hù)器記下停機(jī)原因，并使相應(yīng)發(fā)光指示器點(diǎn)亮，使管理、維修人員一望便知故障所在，及時(shí)、準(zhǔn)確地進(jìn)行維修，避免了查找故障的麻煩。
Q4、Q7、Q9為記憶、顯示電路，它們分別由一只單向硅V3、V2、V1和一只發(fā)光顯示器LED1、LED2、LED3組成(見(jiàn)圖4)。單向硅導(dǎo)通時(shí)，將相連的發(fā)光顯示器點(diǎn)亮，完成故障顯示功能。而單向硅導(dǎo)通后，就一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，完成記憶功能，并將四與非門(mén)Q1的④腳鎖定在低電位狀態(tài)，繼電器J釋放，電機(jī)M停機(jī)。此時(shí)，電機(jī)不能重新啟動(dòng)進(jìn)入工作狀態(tài)，只有按復(fù)位鍵K，使導(dǎo)通的單向硅內(nèi)的電流消失，單向硅才進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，發(fā)光顯示器熄滅，電機(jī)才可再次啟動(dòng)運(yùn)行。
如果因電機(jī)外殼過(guò)熱，過(guò)熱發(fā)光顯示器點(diǎn)亮，此時(shí)按復(fù)位鍵過(guò)熱顯示也不能熄滅。因單向硅控制極的過(guò)熱電信號(hào)未消失，必須等外殼溫度降低，單向硅控制極的過(guò)熱電信號(hào)消失，再按復(fù)位鍵，過(guò)熱顯示器才熄滅，電機(jī)才可正常進(jìn)行啟動(dòng)運(yùn)行。
接在單向硅控制極的電容C8、C9、C10具有抗干擾功能，以防單向硅誤導(dǎo)通。
8、調(diào)試使用方便、直觀本保護(hù)器設(shè)有過(guò)載電流、短路電流、過(guò)載延時(shí)、短路延時(shí)、過(guò)熱溫度等5項(xiàng)調(diào)節(jié)電路，如果采用電位器調(diào)節(jié)，加上非線(xiàn)性特征，將給用戶(hù)帶來(lái)不少麻煩，振動(dòng)又可能造成電位器動(dòng)觸點(diǎn)滑動(dòng)，帶來(lái)誤差。本保護(hù)器將調(diào)節(jié)電位器改為用固定電阻接成的分壓器，分壓器輸出電壓用跳線(xiàn)(或微型開(kāi)關(guān))調(diào)節(jié)，跳線(xiàn)安裝在面板上，并在跳線(xiàn)對(duì)應(yīng)位置上標(biāo)出相應(yīng)的參考值。延時(shí)和溫度也使用跳線(xiàn)進(jìn)行設(shè)置。用戶(hù)只需根據(jù)電機(jī)銘牌說(shuō)明和保護(hù)器面板(見(jiàn)圖5)上標(biāo)示的參考值插好相應(yīng)的跳線(xiàn)短路片即可，十分直觀、方便。
本實(shí)用新型的四與非門(mén)Q1采用74LS20P集成片，內(nèi)含兩組4與非門(mén)，只需使用一組，另一組空出不用。門(mén)電路Q(chēng)2、Q5采用一片74LS21P，內(nèi)含兩組4與門(mén)，每一組只使用一個(gè)輸入端和輸出端，另外三個(gè)輸入端空出不用。
本保護(hù)器不僅適用于380V電源，也適用于220V電源。用于380V電源時(shí)，必須將跳線(xiàn)JP8的1、2腳插短路片；用于220V電源時(shí)，必須將跳線(xiàn)JP8的確2、3腳插短路片。千萬(wàn)注意，用于380V電源時(shí)，不要將短路片誤插在220V電源的2、3腳上，否則，將燒毀保護(hù)器。
本保護(hù)器既可以對(duì)三相電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，也可以對(duì)單相電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。用于保護(hù)三相電機(jī)時(shí)，跳線(xiàn)JP7必須插短路片；用于保護(hù)單相電機(jī)時(shí)，JP7的短路片必須拔下，并且互感器的1、2接線(xiàn)端空出不用，將單電源的兩根電源線(xiàn)分別接到互感器的3、5端上，負(fù)載接4、6端(見(jiàn)圖4)。
本保護(hù)器還可以方便的進(jìn)行功能擴(kuò)展如在溫度傳感器Rt接口上加接光敏電阻，就可進(jìn)行光控停機(jī)；若增加如轉(zhuǎn)速、濕度等其他傳感器等，即可增加相應(yīng)的保護(hù)功能。
本實(shí)用新型對(duì)交流電機(jī)有斷(缺)相保護(hù)、過(guò)載延時(shí)保護(hù)、短路快速保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、三相電流不平衡保護(hù)功能，同時(shí)還有自身故障斷電保護(hù)、停機(jī)故障記憶顯示功能。本實(shí)用新型使用方便、直觀、功能擴(kuò)展方便，不僅適用于380V電源，也適用于220V電源；即可對(duì)三相電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，也可以對(duì)單相電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。本保護(hù)器生產(chǎn)成本約20元，生產(chǎn)成本低，可靠性高，耗電省，體積小，是替換目前市售電機(jī)保護(hù)器的理想產(chǎn)品。


圖1、本實(shí)用新型電原理圖圖2、本實(shí)用新型電原理方框圖圖3、分壓器Ra、Rb電原理圖圖4、本實(shí)用新型安裝使用接線(xiàn)圖圖5、本實(shí)用新型面板示意圖
權(quán)利要求1.新型多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于其核心電路由一個(gè)四與非門(mén)Q1(74LS20P)、兩個(gè)門(mén)電路Q(chēng)2、Q5(74LS21P)、兩個(gè)延時(shí)器Q3、Q6、一個(gè)電信號(hào)放大器Q8、三個(gè)單向硅V1、V2、V3和三個(gè)發(fā)光指示器LED1、LED2、LED3組成的記憶、顯示電路Q(chēng)4、Q7、Q9、一個(gè)光耦合器Q10及三個(gè)互感器T1、T2、T3組成，四與非門(mén)Q1的三個(gè)輸入端分別對(duì)地接入電容、電阻C1、R2、C2、R4、C3、R6后通過(guò)二極管D1、D3、D5與三個(gè)互感器的接點(diǎn)A1、C′、B1相連接，第四輸入端與光耦合器Q10的輸出端相連，四與非門(mén)的輸出端與繼電器的輸入控制端相連，光耦合器的輸入端分三路接單向硅與發(fā)光指示器組成的Q4、Q7、Q9，Q4中的單向硅V3的控制極通過(guò)延時(shí)器Q3接門(mén)電路Q(chēng)2，Q2的輸入端對(duì)地接電阻R9、電容C6，經(jīng)分壓器Ra、二級(jí)管D6與互感器T2的副繞組的接點(diǎn)B1相連，Q7中的單向硅V2的控制極通過(guò)延時(shí)器Q6接門(mén)電路Q(chēng)5，Q5的輸入端對(duì)地接電阻R10、電容C7，再經(jīng)分壓器Rb、二級(jí)管D7與互感器T2的副繞組的接點(diǎn)B2相連，Q9中的單向硅V1的控制極經(jīng)電信號(hào)放大器Q8接與電機(jī)M外殼接觸的溫度傳感器Rt。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)保護(hù)器，其特征在于溫度傳感器Rt采用80K負(fù)溫電阻，隔熱封裝在花生米大小的金屬管內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電機(jī)保護(hù)器，其特征在于溫度傳感器Rt卡在電機(jī)外殼銘牌下。
專(zhuān)利摘要新型多功能電機(jī)保護(hù)器，屬于三相電機(jī)或單相電機(jī)的保護(hù)器。其核心電路由一個(gè)四與非門(mén)、兩個(gè)門(mén)電路、兩個(gè)延時(shí)器、一個(gè)電信號(hào)放大器、三個(gè)單向硅、三個(gè)發(fā)光指示器、一個(gè)光耦合器及其輔助元件組成。本實(shí)用新型對(duì)交流電機(jī)有斷(缺)相保護(hù)、過(guò)載延時(shí)保護(hù)、短路快速保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)、三相電流不平衡保護(hù)功能，同時(shí)還有自身故障斷電保護(hù)、停機(jī)故障記憶顯示功能。本實(shí)用新型使用方便、直觀，功能擴(kuò)展方便，不僅適用于380V電源，也適用于220V電源；既可對(duì)三相電機(jī)進(jìn)行保護(hù)，也可以對(duì)單相電機(jī)進(jìn)行保護(hù)。本保護(hù)器生產(chǎn)成本低，可靠性高，耗電省，體積小，是替換目前市售電機(jī)保護(hù)器的理想產(chǎn)品。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2525712SQ01276319
公開(kāi)日2002年12月11日 申請(qǐng)日期2001年10月12日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月12日
發(fā)明者陳喬緒, 陳進(jìn), 陳穎 申請(qǐng)人:陳喬緒