專利名稱：三相電器錯(cuò)相、缺相、欠壓保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一個(gè)由半導(dǎo)體器件與光電偶合器件組成與門或或門電路的三相電器錯(cuò)相、缺相、欠壓保護(hù)器，屬配電設(shè)備類。
據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)表明三相電機(jī)在使用過程中，由于缺相原因造成電機(jī)損壞的，在各種原因中約占70～80％，而在公開報(bào)導(dǎo)的缺相保護(hù)器專利文獻(xiàn)中，有利用晶體管電路的，有采用機(jī)械式裝置的，其缺陷有的易受外界干擾，在相電壓擊穿導(dǎo)致保護(hù)器損壞時(shí)引起誤動(dòng)作，有的則是對(duì)工作電源有限制，大多適用于低頻電源。從而影響使用范圍。
本實(shí)用新型是利用半導(dǎo)體、光電技術(shù)，通過電－光－電轉(zhuǎn)換進(jìn)行錯(cuò)相、缺相、欠壓相息的傳遞。由于采用組合式偶合器件，其外殼具有良好的屏蔽作用，從而較好地解決了抗干擾問題。而器件內(nèi)部的絕緣介質(zhì)，又能有效地保證在光電傳換過程中對(duì)電路的隔離要求，即使在前級(jí)電路擊穿的情況下，本實(shí)用新型仍能發(fā)出正確的信息，使保護(hù)器正常工作。同時(shí)，由于本裝置是和CJ10接觸器或帶有電磁控制的空氣開關(guān)組合(或和光可控硅組合成固態(tài)接觸器)使用，因此，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1.在功率上的適用范圍可以大大擴(kuò)展；2.信息傳遞可靠，抗干擾性強(qiáng)；3.線路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；4.輸出輸入之間、電源相與相之間在電路上能有效隔離，安全性好；5.采用光電偶合元件組成與門或或門電路的方案，不僅可適用于低頻電源，亦可應(yīng)用于中頻電源，具有廣泛的適用性。
本實(shí)用新型是這樣來實(shí)現(xiàn)的，三相電源分別由電容C偶合降壓，經(jīng)全波整流、穩(wěn)壓分別為發(fā)光二極管、光敏三極管、開關(guān)電路、控制繼電器J提供工作電源，主回路CJ10接觸器吸合線圈受繼電器J控制(或受光可控硅組合成固態(tài)接觸器控制)。未接入電源時(shí)，線路不工作，控制繼電器J觸點(diǎn)處于常閉狀態(tài)。此時(shí)主回路接觸器CJ10吸合線圈無工作電源，設(shè)備不能運(yùn)轉(zhuǎn)。在三相電源被接通情況下，(即正常情況下)，本裝置開始工作。
本發(fā)明工作電路由光電偶合器件和開關(guān)電路構(gòu)成亮通電路和暗通電路兩類。亮通電路是由光電偶合器件次級(jí)組成與門電路和開關(guān)電路構(gòu)成。當(dāng)A、B、C三相正常供電時(shí)，B、C相的穩(wěn)壓源各自向發(fā)光二極管供電。發(fā)光管工作，當(dāng)光照在光敏管(二極管、三極管、光電池、光可控硅、達(dá)林頓管、光電管)上時(shí)，(光子打在PN結(jié)附近，使PN結(jié)附近產(chǎn)生光電子一空穴時(shí)，他們?cè)赑N結(jié)處由電場(chǎng)作用下做定向運(yùn)動(dòng)，形成光電源，只有受到光照射時(shí)，光的能量變成電能，才產(chǎn)生光電流)，PN結(jié)的反向電源大大增加。由于光照射在發(fā)射結(jié)產(chǎn)生的光電子流相當(dāng)于三極管上的基極電流，開關(guān)管導(dǎo)通，缺相器正常工作。當(dāng)三相之中缺一相時(shí)，該相發(fā)光管熄滅，開關(guān)管即被截止。而暗通電路是光電偶合器件錯(cuò)相保護(hù)電路和開關(guān)電路組成或門電路。當(dāng)A、B、C三相正常時(shí)，光電偶合器不工作，開關(guān)電路正常工作。當(dāng)三相缺相或某相超壓、欠壓時(shí)，三相之間失去平衡，發(fā)光管開始工作，光敏管導(dǎo)通，開關(guān)電路即截止，繼電器J關(guān)閉，CJ10接觸器吸合線圈和電源觸點(diǎn)脫開，CJ10接觸器處于常閉態(tài)，主回路電源被切斷，達(dá)到保護(hù)電機(jī)和電網(wǎng)安全。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明附圖為本實(shí)用新型電原理圖。
如圖當(dāng)A、B、C三相電源被接通，以A相來觀察，A相通過電容C1降壓，將電壓220V降至14～18V，通過橋式D1～D4整流。DW1穩(wěn)壓和濾波電容C4將A組輸出電壓穩(wěn)定在12V左右，供光敏管和開關(guān)電路及繼電器J使用。如該電容缺相時(shí)，該電路即停止工作，繼電器J處于常閉點(diǎn)，主回路CJ10接觸器吸合線圈。由于無電源不能工作，故起保護(hù)作用。電路中B相，也通過電容C2降壓，將220V電壓降至5V以下，通過橋式整流器D5～D8穩(wěn)壓管DW2(ZCW52)進(jìn)行穩(wěn)壓，對(duì)光電偶合器、發(fā)光二極管進(jìn)行供電，發(fā)光二極管發(fā)光，光敏三極管組成與門導(dǎo)通。電路中C相原理同B相。通過電容C3降壓，D9～D12整流，DW3(ZCW52)進(jìn)行穩(wěn)壓，對(duì)光電偶合器、發(fā)光二極管BG2供發(fā)光管發(fā)光，由電路B相和C相上的光電偶合器上的發(fā)光元件可以是電珠、發(fā)光二極管、白熾燈、氖泡、電子發(fā)光器件。光敏元件可以是光敏二極管、也可以是三極管、光可控管、達(dá)林頓管、光電管、集成光電偶合器組成了一個(gè)與門。所以，當(dāng)A相C相處于正常時(shí)，A相正常供電，BG1、BG2與電阻R6連接在電源與地之間結(jié)點(diǎn)與開關(guān)電路BG3形成控制回路，當(dāng)電源通過B相和C相中的光敏管到達(dá)開關(guān)電路導(dǎo)通，繼電器J開始工作。繼電器J常開觸點(diǎn)閉合，使主回路CJ10接觸器吸合線圈和電源接通，主回路開始供電。如果A相缺相時(shí)，整個(gè)保護(hù)器不能工作，主回路也不通。強(qiáng)行按住啟動(dòng)開關(guān)，主回路雖接通，但松開啟動(dòng)開關(guān)時(shí)即停，繼電器J觸點(diǎn)在常閉點(diǎn)，主回路CJ10接觸器吸合線圈沒電不能工作。同樣道理，如果原來主回路在正常工作，A相由于某種原因突然缺相，整個(gè)保護(hù)器由于失去電源，繼電器J回到常閉(串聯(lián)在)主回路CJ10接觸器吸合線圈上的常開觸點(diǎn)跳開，隔斷電源，(主回路CJ10接觸器處于常閉，主回路電源被切斷)。當(dāng)B相或C相缺相時(shí)，光電偶合器發(fā)光管分別截止不發(fā)光，相應(yīng)的B相或C相的光敏管反向電阻增大，通過PN結(jié)的僅僅是環(huán)境溫度產(chǎn)生的微小暗電流及加反向偏壓所產(chǎn)生的電流。開關(guān)電源處于截止?fàn)顟B(tài)，繼電器J不能正常工作，觸點(diǎn)處于常閉。(串聯(lián)在)主回路CJ10接觸器吸合線圈上的常開觸點(diǎn)跳開，隔斷了電流，主回路CJ10接觸器處于常閉，主回路電源被切斷。當(dāng)A相受到高壓擊穿情況下，A相電路上即使所有元件被擊穿，短路B相和C相電路由于采用光電偶合形式，發(fā)光管和光敏管處于絕緣狀態(tài)，擊穿電壓大于500V以上，所以相電源之間不可能會(huì)產(chǎn)生短路，同理B相和C相電路擊穿時(shí)，亦不會(huì)產(chǎn)生相電源之間短路，由于采用穩(wěn)壓電路，故在電源電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，缺相保護(hù)器仍能正常工作，該電路較適用于電阻性負(fù)載。以上介紹是采用光電偶合器件亮通電路。下面再介紹采用光電偶合器件暗通電路。暗通是指光敏元件在無光照射時(shí)，開關(guān)管繼電器吸合，和亮通電路相比，暗通電路比亮通電路優(yōu)越性能更可靠，而且是在發(fā)生故障之后才工作，以逸待勞。讓我們根據(jù)附圖2、3、4來描述另幾個(gè)實(shí)例解釋發(fā)明。實(shí)施例1如

圖1當(dāng)AB、C三相電流被接通后，一路由A相一個(gè)電容橋式整流器和濾波電容穩(wěn)壓管組成一個(gè)12V穩(wěn)壓源，供光敏管、電阻、開關(guān)管、繼電器開關(guān)電路使用，同前述。由三個(gè)相同容量的電容按
(星形)接法接在A、B、C三相電源上。其中心點(diǎn)和電源中性線接在橋式整流器上，和穩(wěn)壓管、電容、限流電阻、發(fā)光管組成另一個(gè)電路。在正常情況下，A、B、C三相平衡時(shí)，由于三只電容的容量相同，中心點(diǎn)和中性點(diǎn)的電壓為零，整個(gè)電路不工作。但在A、B、C三相之中，如果有某一相發(fā)生超壓、欠壓和缺相時(shí)，三相失去平衡。在中心點(diǎn)和中性點(diǎn)之間產(chǎn)生一個(gè)電壓。通過整流，發(fā)光營工作，光敏管工作，開關(guān)管基極電壓小于0.7V以下，開關(guān)管被開斷(截止)。繼電器停止工作，吸點(diǎn)回復(fù)到常閉觸點(diǎn)，接觸器CJ吸合線圈被開斷，接觸器停止工作。當(dāng)A、B、C三相電源恢復(fù)正常時(shí)，整個(gè)電路自動(dòng)恢復(fù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
實(shí)施例2如圖3由四個(gè)電阻、二個(gè)電容和橋式整流器、穩(wěn)壓管和光偶合管組成的相序鑒定電路，利用電阻R1、R2、R3和電容C5的一端分別和三相交流電源A、B、C相接。R1及R2和R4相串聯(lián)，電容C5和R3相連。然后再分別接在橋式整流器上，組成一個(gè)相序回路。當(dāng)相序正常時(shí)，橋式整流器上無電壓和電流輸出；當(dāng)相序不正常時(shí)，橋式整流器上有電壓和電流輸出，帶動(dòng)發(fā)光管，致使光敏三極管導(dǎo)通，而使開關(guān)管截止，使主回路不能工作。缺相保護(hù)器電路和相序鑒定電路可以組成或門電路進(jìn)行說明，也可視不同需要、不同情況單獨(dú)使用。
實(shí)施例3如圖4本電路圖是三相電力固態(tài)接觸器，由主回路和控制回路電路組成。主回路電路分別為串在A、B、C三相線上的三個(gè)雙向可控硅。三個(gè)阻容吸收電路及三個(gè)光偶晶閘管型光偶合器和電阻組成觸發(fā)回路。三個(gè)觸發(fā)回路上的光可控硅是光偶晶閘管型的輸出部分，其輸入部分是在圖2或圖3基礎(chǔ)上將開關(guān)電路上的負(fù)載繼電器改成光偶晶閘管型的輸入部分，將三個(gè)輸入部分串聯(lián)在開關(guān)電路上。在正常情況下，當(dāng)電源開關(guān)接通時(shí)，開關(guān)電路即導(dǎo)通，觸發(fā)電路即工作，主回路也工作。當(dāng)有錯(cuò)誤、缺相情況發(fā)生時(shí)，開關(guān)電路即停止工作，主回路也隨即同時(shí)停止工作。該電路和上述三個(gè)電路相比，有如下優(yōu)點(diǎn)1.無觸點(diǎn)、無振動(dòng)和噪音，可靠性高；2.開關(guān)速度快，特別適用于快速頻繁啟動(dòng)及要求，自動(dòng)化程度高，易燃易爆的場(chǎng)合使用；3.具有欠壓、錯(cuò)相、缺相的保護(hù)功能。在特殊電路中還須加過壓保護(hù)回路如防浪涌電壓，阻容吸收回路和壓敏電阻。由此可見，本實(shí)用新型為三相電器的安全使用提供了一個(gè)簡(jiǎn)單、可靠迅速、安全的保護(hù)裝置。
權(quán)利要求1.一種由電子元件、光電偶合元件所組成的三相電器錯(cuò)相、缺相、欠壓保護(hù)器，其特征在于1.工作電路由光電偶合器件和開關(guān)電路構(gòu)成亮通電路和暗通電路，亮通電路是由光電偶合器件BG1BG2次級(jí)組成與門電路和BG3組成開關(guān)電路，而暗通電路是由光電偶合器件組成或門，當(dāng)A、B、C三相正常時(shí)，光電偶合不工作，開關(guān)電路正常工作，當(dāng)三相缺相或某相超壓，欠壓時(shí)，三相之間失去平衡，發(fā)光管工作、光敏管導(dǎo)通，開關(guān)電路載止，而起到保護(hù)功能。2.三相電源分別由電容器C1C2C3偶合，降壓即采用電容偶合采樣方式和電容供電方式。3.如圖4所示，由四個(gè)電阻R～R，一個(gè)電容C5和劑式整流器，穩(wěn)壓管、光偶合管組成相序鑒定電路，電阻R1R2R3和電容C3的一端分別和三相交流電源A、B、C相接，R1R2和R4相串聯(lián)，電容C5和R3相連，然后再分別接在橋式整流器上，組成一個(gè)相序回路。
2.一種由權(quán)利要求1所述的錯(cuò)相、缺相、欠壓保護(hù)器，其特征在于光電偶合器中，發(fā)光元件可以是電珠、半導(dǎo)體發(fā)光二極管、氖泡、電致發(fā)光管、激光管；光敏元件可以是光太陽能電池、光敏二極管、三極管光可控硅、達(dá)林頓管、光電管。
3.一種由權(quán)利要求1所述的錯(cuò)相、缺相、欠壓保護(hù)器其特征在于開關(guān)電路上的負(fù)載可采用繼電器、發(fā)光管、光可控硅、光電偶合器件或報(bào)警器等。
4.一種由權(quán)利要求1所述的錯(cuò)相、缺相、欠壓保護(hù)器其特征在于光敏管BG1和BG2與電阻R6相串聯(lián)，連接在電源和地之間，光敏管和電阻相結(jié)點(diǎn)與開發(fā)電路BG3基極形成控制電路。
專利摘要一種由半導(dǎo)體器件和光電耦合器件組成與門和或門電路的三相電器錯(cuò)相缺相欠壓保護(hù)裝置，把它和CJ10接觸器或裝有電磁控制的空氣開關(guān)組合或與可控硅組合成固態(tài)接觸器，可以對(duì)功率0.1～500千瓦的三相電器實(shí)行錯(cuò)相缺相欠壓等保護(hù)。由于采用光電技術(shù)，線路抗干擾能力強(qiáng)，安全可靠，穩(wěn)定性好。當(dāng)電源進(jìn)線、熔斷器、開關(guān)、繼電器等任一部位發(fā)生缺相時(shí)，會(huì)立即停止輸出信息，切斷CJ10接觸器吸合線圈電源，達(dá)到保護(hù)電機(jī)和電網(wǎng)安全。特別是與三相固態(tài)接觸器組合時(shí)，由于沒有觸點(diǎn)動(dòng)作，開關(guān)速度快，特別適應(yīng)于快速頻率啟動(dòng)及易燃、易爆場(chǎng)合。
文檔編號(hào)H02H3/24GK2135205SQ9221531
公開日1993年6月2日 申請(qǐng)日期1992年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1992年3月27日
發(fā)明者李謀忠 申請(qǐng)人:李謀忠