專利名稱：異步電機(jī)斷相過(guò)載短路保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種監(jiān)測(cè)控制異步電機(jī)運(yùn)行的電子式電流型保護(hù)器，特別是一種用于單相、二相和三相的異步電機(jī)斷相、過(guò)載、短路保護(hù)器。
目前，市場(chǎng)上銷售的各種各樣的電子式電流型保護(hù)器(比如上海國(guó)光儀表廠生產(chǎn)的保護(hù)器)，由于存在以下的幾個(gè)問(wèn)題一是需要在標(biāo)準(zhǔn)的380伏電源下對(duì)電機(jī)進(jìn)行加載調(diào)試確定過(guò)載整定電流值；二是元件多，僅磁環(huán)(即電流互感器)就有3個(gè)以上，成本較高；三是體積大，不便安裝，所以，盡管電熱型JR熱繼電器的工作原理、保護(hù)精度不如前者科學(xué)，機(jī)電設(shè)備中還是在廣泛使用后者，致使電機(jī)因斷相、過(guò)載、短路燒毀的現(xiàn)象仍然沒(méi)有得到有效地解決。
本實(shí)用新型的目的針對(duì)上述不足之處，提供一種改進(jìn)的電子式電流型異步電機(jī)斷相、過(guò)載、短路保護(hù)器，它不僅能有效地在斷相、過(guò)載、短路情況下保護(hù)電機(jī)不燒毀，而且用戶不需要調(diào)試，是一種便于安裝的替代電熱型JR熱繼電器的產(chǎn)品。
采用單磁環(huán)L的控制電機(jī)斷相過(guò)載短路的保護(hù)電路，L的次級(jí)端并聯(lián)有短路電阻RN及電位器RW，V／1變換部分是由線性檢波放大器K1K2、電解電容C1和電阻R3組成。
上述的V／1變換電路中K1負(fù)極，由R1接RW的中心接點(diǎn)，由R2接R3、二極管D2負(fù)極、C1和K2的正極。D2正極接D1負(fù)極、K1輸出端。D1正極接K1負(fù)極。K1正極、C1負(fù)極和R3的另一端并接于地。K2負(fù)極通過(guò)R4接地，通過(guò)R5接R6及K2輸出端。
上述的外殼上，可以裝有電流基值(即工作電流)選擇開關(guān)的工作電流倍率開關(guān)。前者開關(guān)周圍，可以有0.3、0.6、1.2、2.4、4.8A的電流基值數(shù)字。后者開關(guān)的周圍，可以有1.1、1.2、1.3、…、1.9、2.0的工作電流倍率數(shù)字。上述兩種數(shù)字的范圍，也可以依據(jù)實(shí)際情況而定。每個(gè)電流基值與每個(gè)電流倍率相乘，則可以得到相應(yīng)的保護(hù)值(即過(guò)載整定電流值)。例如，設(shè)定電流基值為0.3A，它依次與各個(gè)電流倍率相乘，則可以得到0.33、0.36、0.39、…、0.57、0.6A的保護(hù)值。
上述的外殼，可以制成95×55×75毫米，以便能方便替換JR熱繼電器。此外殼的表面上，還可以裝有一個(gè)故障信號(hào)燈，以顯示電機(jī)出現(xiàn)斷相、過(guò)載、短路情況，以及裝有一個(gè)顯示電機(jī)正常運(yùn)行的信號(hào)燈。
上述的保護(hù)電路可以由磁環(huán)、短路電阻RN、V／1變換電路、電流選擇電路、起動(dòng)控制電路、放大控制電路和執(zhí)行電路所組成，該電路的設(shè)計(jì)思想借用了本人先前申請(qǐng)的中國(guó)專利90103753.2號(hào)公布的確定過(guò)載整定電流值的方法。
本實(shí)用新型的工作原理是假定電機(jī)a、b、c三相中的a相被監(jiān)測(cè)，由于a相中的電流信號(hào)受到過(guò)載、斷相、短路的保護(hù)控制電路直接監(jiān)測(cè)，那么，毫無(wú)疑問(wèn)地a相將受到保護(hù)。同時(shí)，它對(duì)于沒(méi)有受到監(jiān)測(cè)和控制的b、c兩相中的電流信號(hào)，間接起到這兩相的斷相保護(hù)作用，也就是說(shuō)，當(dāng)b、c兩相中只要有一相出現(xiàn)斷相(即電流趨于零)時(shí)，則引起a相電流超過(guò)預(yù)先選定的過(guò)載整定電流值，隨之繼電器工作，切斷電源，使單相或二相或三相異步電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)不致燒毀。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是由于只采用了一個(gè)磁環(huán)的保護(hù)電機(jī)的控制電路，所以不僅電路簡(jiǎn)單、元件少和成本低廉，而且各項(xiàng)質(zhì)量性能指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于JR熱繼電器和市售的其它類型的電子式電流型保護(hù)器，比如，它的控制過(guò)載保護(hù)的電流值誤差小于10％，而后者誤差50％左右。再由于其電路簡(jiǎn)化后，可以將其外形結(jié)構(gòu)的體積和安裝尺寸設(shè)計(jì)得與對(duì)應(yīng)的JR熱繼電器兼容，以及不需要現(xiàn)場(chǎng)通電加載調(diào)試，像使用JR熱繼電器那樣，只要根據(jù)電機(jī)功率大小，通過(guò)電流基值選擇開關(guān)和工作電流倍率開關(guān)選定過(guò)載整定電流值，即可對(duì)電機(jī)實(shí)行保護(hù)，所以使用方便，用戶易于接受和樂(lè)于淘汰JR熱繼電器，也就是市場(chǎng)銷售和社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益見好。


圖1是本實(shí)用新型的外形結(jié)構(gòu)示意圖2是本實(shí)用新型的電路原理方框圖；圖3是圖2的具體電路原理圖。
下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明如圖1所示，在用螺釘和安裝孔3與原來(lái)熱繼電器占據(jù)的部位相連的外殼上，設(shè)有電流基值選擇開關(guān)1和工作電流倍率開關(guān)2。先由電流基值選擇開關(guān)選定1個(gè)基值電流，再與工作電流倍率開關(guān)選定倍數(shù)相乘，乘積即為電流的過(guò)載整定值，比如基值電流為0.3A，倍數(shù)為2，則過(guò)載整定值為0.6A。這樣，用戶就可以像使用熱繼電器那樣，快速方便地確定電機(jī)的保護(hù)值。設(shè)有4個(gè)接線柱4，本裝置的控制線可通過(guò)其與控制電機(jī)的380伏交流接觸器回路相連。設(shè)有一個(gè)能顯示斷相、過(guò)載、短路的故障信號(hào)燈5(即發(fā)光二極管D8)，和一個(gè)能顯示電機(jī)正常運(yùn)行的信號(hào)燈6(即發(fā)光二極管D7)。外殼內(nèi)裝有該裝置的電路。
如圖2所示，本裝置的電路是由磁環(huán)L、短路電阻RN、V／1變換、電流選擇電路、起動(dòng)控制電路、放大控制電路和執(zhí)行電路所組成。
如圖3所示，磁環(huán)L的次級(jí)兩端并聯(lián)有與不同基值電流(即0.3、0.6、1.2、2.4、4.8A)相對(duì)應(yīng)的短路電阻RN(附圖畫了5個(gè)RN，其數(shù)值范圍為0.5－10歐姆)。當(dāng)設(shè)定工作電流基值1。較小時(shí)，RN應(yīng)該調(diào)大點(diǎn)，反之要調(diào)小點(diǎn)，總使得測(cè)量點(diǎn)a的電壓Va等于1伏基準(zhǔn)電壓Vd，從而大大改善了磁環(huán)L的原邊電流與次邊電流的線性特性；又由于線性檢波電路(K1K2)至運(yùn)放K4的正向端之間的電路均是線性電路，因此，可以通過(guò)測(cè)量點(diǎn)a后面的電流選擇電流(由波段開關(guān)上的系列電阻Rb以及R6組成)，選定出比1。大1－2倍的系列過(guò)載整定電流值。
V／1變換電路，由線性檢波放大電路K1K2、電解電容器C1、電阻R3組成。
起動(dòng)控制電路，包括由R10、R11組成的分壓電路，由R12、R13和二極管D4組成的基準(zhǔn)變換電路，由R9、鉗位二極管D3組成的開關(guān)電路，由運(yùn)放K3正向端的基準(zhǔn)延時(shí)電路(由R8、電解電容器C2組成)等部分。
放大控制電路，包括由R8、電解電容器C2組成的延時(shí)電路，由12伏電源Vc、R15和R16組成的基準(zhǔn)電路，由運(yùn)放K4、三極管T、繼電器J、二極管D6組成的執(zhí)行電路等部分。
下面結(jié)合圖2和圖3，從電路上來(lái)說(shuō)明電機(jī)的起動(dòng)、斷相保護(hù)、過(guò)載保護(hù)的工作過(guò)程。
一、起動(dòng)電路控制電機(jī)的起動(dòng)工作過(guò)程電機(jī)起動(dòng)的電流，一般是額定電流的5－7倍。此信號(hào)經(jīng)R10、R11分壓后，仍使K3的負(fù)向端信號(hào)遠(yuǎn)大于其正向端基準(zhǔn)信號(hào)，于是K3輸出零信號(hào)，經(jīng)開關(guān)電路D3、R9的鉗位作用，則使運(yùn)放K4正向端信號(hào)亦為零電壓，即運(yùn)放K4不會(huì)輸出過(guò)載保護(hù)信號(hào)。
當(dāng)電機(jī)起動(dòng)結(jié)束進(jìn)入正常工作狀態(tài)時(shí)，由于電機(jī)電流信號(hào)小于過(guò)載整定電流信號(hào)，此信號(hào)使K3的負(fù)向端信號(hào)小于其正向端信號(hào)，則K3立即輸出＋12伏電壓(即運(yùn)放的電源電壓Vc)，再經(jīng)基準(zhǔn)變換電路R12、R13，使K3正向基準(zhǔn)電壓提高為原基準(zhǔn)電壓的20倍，那么K3輸出＋12伏電壓，促使開關(guān)鉗位作用消失，從而使電機(jī)起動(dòng)后遇到的大電流過(guò)載信號(hào)(包括短路過(guò)流信號(hào))不被開關(guān)電路的鉗位限制，此過(guò)載大信號(hào)直接作用于運(yùn)放K4的正向端，這樣，運(yùn)放K4就起到正常的過(guò)載保護(hù)作用。
二、斷相保護(hù)工作過(guò)程若電機(jī)被監(jiān)測(cè)相(假定是a相)發(fā)生斷相，則該相磁環(huán)L副邊輸出電流信號(hào)為零，與它對(duì)應(yīng)的直流電壓信號(hào)也為零，使運(yùn)放K5的負(fù)向端電壓小于其正向端電壓，則運(yùn)放K5輸出電壓經(jīng)三極管T電流放大，推動(dòng)繼電器J工作，此時(shí)J的常閉觸點(diǎn)釋放，從而斷開了交流接觸器的控制電流，致使電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，而達(dá)到了保護(hù)電機(jī)的目的。
而對(duì)于未監(jiān)測(cè)、未控制的b、c兩相的斷相保護(hù)，是通過(guò)a相的過(guò)載起保護(hù)作用。
三、過(guò)載保護(hù)工作過(guò)程當(dāng)電機(jī)工作中的負(fù)載電流或者因b、c斷相引起的負(fù)載電流出現(xiàn)過(guò)載情況時(shí)，線性檢波放大器K1的輸出經(jīng)K2再放大，作為過(guò)載控制信號(hào)。該信號(hào)經(jīng)電流選擇電路的R6、Rb處理，再經(jīng)延時(shí)電路的R8、C2延遲輸出。若延遲輸出的信號(hào)(即K4的正向端信號(hào))大于K4的負(fù)向端信號(hào)，則K4輸出＋12伏電壓，使繼電器J工作，從而達(dá)到保護(hù)電機(jī)的目的。
權(quán)利要求1.一種用于單相、二相或三相的異步電機(jī)斷相過(guò)載短路保護(hù)器，其外殼內(nèi)有一個(gè)控制電機(jī)斷相過(guò)載短路的保護(hù)電路，其特征是在所述的保護(hù)電路中，其單磁環(huán)L的次級(jí)端并接有RN及電位器RW，其V/I變換電路由線性檢波放大器K1K2、電解電容C1和電阻R3組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器，其特征是在所述的V／1變換電路中，K1的負(fù)極端，由R1接RW的中心接點(diǎn)，由R2接R3、二極管D2負(fù)極、C1和K2的正極，D2正極接D1負(fù)極、K1輸出端，D1正極接K1負(fù)極，K1正極、C1負(fù)極和R3的另一端并接于地，K2負(fù)極通過(guò)R4接地，通過(guò)R5接R6及K2輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器，其特征是在所述的外殼上，裝有電流基值選擇開關(guān)1和工作電流倍率開關(guān)2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)器，其特征是在電流基值選擇開關(guān)1的周圍，設(shè)有0.3、0.6、1.2、2.4、4.8A的電流基值，在工作電流倍率開關(guān)2的周圍，設(shè)有1.1、1.2、1.3、…、1.9、2.0的工作電流倍率值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的保護(hù)器，其特征是所述的外殼尺寸，是95×55×75毫米。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的保護(hù)器，其特征是在所述的外殼上，裝有故障信號(hào)燈5和正常運(yùn)行燈6。
專利摘要本實(shí)用新型是一種改進(jìn)的電子式電流型單相、二相及三相的異步電機(jī)斷相過(guò)載短路保護(hù)器，它有一個(gè)與JR熱繼電器兼容的外殼和一個(gè)控制電機(jī)斷相過(guò)載短路的保護(hù)電路。電路中，單磁環(huán)L的次級(jí)端并聯(lián)有短路電阻R本實(shí)用新型具有電路簡(jiǎn)單，使用方便，不用調(diào)試且有斷相過(guò)載自檢及保護(hù)動(dòng)作靈敏的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2092826SQ9121611
公開日1992年1月8日 申請(qǐng)日期1991年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年6月10日
發(fā)明者劉金生 申請(qǐng)人:劉金生