專(zhuān)利名稱：“無(wú)源”三相電動(dòng)機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制電氣設(shè)備領(lǐng)域，特別是一種用于三相電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)過(guò)載、斷相、短路情況下，都有可靠保護(hù)作用的無(wú)源三相電動(dòng)機(jī)保護(hù)器。
眾所周知，在現(xiàn)有的各種電動(dòng)機(jī)保護(hù)器中，根據(jù)其本身是否需要電源供電情況，可以將其歸納為兩大類(lèi)一類(lèi)是目前用得較多的有源電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，它不僅體積大，成本高、性能不可靠，而且一年要消耗電力近萬(wàn)瓦／臺(tái)，而且時(shí)有事故發(fā)生，造成電動(dòng)機(jī)燒毀及其它機(jī)械故障。
另一類(lèi)是無(wú)源電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其目的是希望克服上述缺陷。例如，中國(guó)90224886.3號(hào)專(zhuān)利申請(qǐng)文獻(xiàn)所公開(kāi)的一種“無(wú)電源固態(tài)繼電器”，即屬此類(lèi)。但是，由該專(zhuān)利文獻(xiàn)所提供的技術(shù)方案可知，因其采用了五只單向可控硅和一只雙向可控硅等價(jià)格較高的元件，故不利于降低單臺(tái)產(chǎn)品成本。此外，值得一提的是，因其電路設(shè)計(jì)違背了可控硅原理，即控制極在導(dǎo)通、截止時(shí)，必須分別加上正、負(fù)脈沖，或者是整個(gè)電源消失才能達(dá)到截止目的，而其雙向可控硅導(dǎo)通時(shí)還有1伏左右的壓降，對(duì)交流接觸器CJ有效率影響，沒(méi)有采用對(duì)斷相、過(guò)載、短路時(shí)發(fā)出負(fù)脈沖信號(hào)使該可控硅截止，所以，CJ不可能自動(dòng)停止吸合。換名話說(shuō)，仍會(huì)發(fā)生電動(dòng)機(jī)燒毀及其它機(jī)械故障問(wèn)題。
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種改進(jìn)的無(wú)源三相電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，當(dāng)三相電機(jī)出現(xiàn)過(guò)載、短路和斷相三種情況時(shí)，均能及時(shí)、可靠地實(shí)施保護(hù)功能，從而杜絕電機(jī)燒毀及其它機(jī)械故障發(fā)生。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的其殼體內(nèi)設(shè)有過(guò)載、短路和斷相保護(hù)電路，該保護(hù)電路是由I／U變換、斷相檢測(cè)、過(guò)載取樣、過(guò)載延時(shí)緩沖、啟動(dòng)延時(shí)和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路組成，它采用鐵芯制成的I／U變換的互感器，將三相電源的電流感應(yīng)出電壓，經(jīng)整流二極管整流后，分別作整個(gè)電路的工作電壓和檢測(cè)信號(hào)，此信號(hào)再經(jīng)模擬與非門(mén)送往驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行。
上述的I／U變換電路可以有兩種結(jié)構(gòu)形式一種是包括2個(gè)互感器和6個(gè)整流二極管，另一種是包括3個(gè)互感器和9個(gè)整流二極管。之所以采用鐵芯制作互感器，是為了提高I／U的轉(zhuǎn)換效率，互感器可以有1個(gè)或2個(gè)繞組，分別為穿線式和接線式，前者適用大功率電機(jī)，后者適用小功率電機(jī)。
上述的過(guò)載取樣電路可以由1個(gè)可調(diào)電位器和穩(wěn)壓管組成。為了便于不同功率電機(jī)的使用，可以增設(shè)1個(gè)與可調(diào)電位器相連接的過(guò)載取樣值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)，開(kāi)關(guān)由2個(gè)或2個(gè)以上的串接電阻組成。
上述的過(guò)載延時(shí)、啟動(dòng)延時(shí)和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路，是為了保證電機(jī)正常啟動(dòng)、運(yùn)行和保護(hù)而設(shè)計(jì)的。
本實(shí)用新型由于采用了以上合理的電路結(jié)構(gòu)，故有下述優(yōu)點(diǎn)一、工作可靠，保護(hù)動(dòng)作靈敏，可避免發(fā)生電機(jī)燒毀和其它機(jī)械故障。
二、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，便于制作、安裝、且成本低廉。
三、節(jié)能、本身不需要外界電源供電。
四、使用方便，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)需調(diào)試，可直接根據(jù)電機(jī)功率使用，且接線簡(jiǎn)單。


圖1是本實(shí)用新型的電路原理方框圖。
圖2是圖1的具體電路原理圖。
圖3和圖4是本實(shí)用新型兩種外殼結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是圖3和圖4在電氣線路中接線示意圖。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
如圖1所示，本實(shí)用新型由I／U變換、斷相檢測(cè)、過(guò)載取樣、過(guò)載延時(shí)緩沖、啟動(dòng)延時(shí)和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路組成。
如圖2所示，I／U變換電路是采用鐵芯制作的三個(gè)互感器(T1、T2、T3)和九個(gè)整流二極管(VD1～VD9)組成。其連接關(guān)系是VD1和VD2正極及VD3負(fù)極、VD4和VD5正極及VD6負(fù)極、VD7和VD8正極及VD9負(fù)極，分別接于T1、T2、T3的感應(yīng)線圈的非地端。VD1、VD4、VD7負(fù)極并接于電容C1、C2、C3、C4和C6的正極端。VD1負(fù)極接三極管V1、V2、V3發(fā)射極。V1、V2、V3集電極相連。C1、C2、C3負(fù)極分別接V1、V2、V3的基極和VD2、VD5、VD8負(fù)極。VD3、VD6、VD9正極并接于C5負(fù)極端，是為了向V1、V2、V3提供偏置電壓，并且分別經(jīng)R1、R2、R3接V1、V2、V3基極后組成模擬與非門(mén)。上述V1、V2、V3、R1、R2、R3和C1、C2、C3則組成斷相檢測(cè)電路。C5正極、C4負(fù)極接地。
上述的I／U變換電路中，可以將其中的任意1個(gè)互感器和與之相連的三個(gè)二極管及1個(gè)電阻、電容及三極管省去(例如省去T3、VD7、VD8、VD9、R3、C3、V3)。如果恰好與此省去的相關(guān)連的電源線斷相，則由未省去的互感器作為過(guò)載處理，達(dá)到保護(hù)電機(jī)目的。具體地說(shuō)，本電路是由互感器T1、T2和整流二極管VD1～VD6組成。其中，VD1和VD2的正極及VD3負(fù)極、VD4和VD5的正極及VD6負(fù)極，分別接于T1、T2的感應(yīng)線圈的非地端。VD1、VD4負(fù)極并接于C1、C2、C4、C6正極端。VD1負(fù)極接V1、V2發(fā)射極。V1、V2集電極相連。C1、C2負(fù)極分別接V1、V2基極和VD2、VD5負(fù)極。VD3、VD6正極并接于C5負(fù)極端且分別經(jīng)R1、R2接V1、V2基極后組成模擬與非門(mén)，二個(gè)三極管、電阻和C1、C2組成斷相檢測(cè)電路。
過(guò)載取樣電路由可調(diào)電位器RP1和穩(wěn)壓管DW組成。DW負(fù)極接RP1中心接點(diǎn)。DW正極接V7基極、V8集電極和C7正極，并通過(guò)R6接地、R8接V7集電極。RP1另兩端，一端接地，另一端接V1、V2、V3、V6發(fā)射極。圖中虛線部分為過(guò)載取樣值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)。開(kāi)關(guān)的動(dòng)端b2接RP1中心接點(diǎn)b2，開(kāi)關(guān)的高、低端分別接RP1的另二端上(b1、b2)。開(kāi)關(guān)由8個(gè)串接電阻組成，可以適應(yīng)8種不同功率電機(jī)使用。省去此開(kāi)關(guān)，則本電路只適用于一種功率電機(jī)使用。
過(guò)載延時(shí)緩沖電路，是由V6、V7、V8、R6、R7、R8、R9、C7、C8和VD13組成。其中V6基極經(jīng)R8接V7集電極、VD11負(fù)極，V6集電極經(jīng)R7接V7基極、V8集電極、R6、C7正極。C8正極接V6、V1、V2、V3發(fā)射極。C8負(fù)極接VD13負(fù)極、R9。R9另一端接V8基極。V7、V8發(fā)射極和VD13正極并接于地。VD11起隔離作用，其正極接C2負(fù)極、V2基極。
啟動(dòng)延時(shí)電路，是由V4、R4、C6和VD10組成。其中，V4基極經(jīng)R4接C6、VD10負(fù)極。V4發(fā)射極、VD10正極接地。V4集電極接V5基極和經(jīng)隔離電阻R5接V1集電極。
驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路是由V5、VD12、繼電器K、R12、C9組成。其中，V5集電極接K的線圈、VD12正極。K的線圈另一端接VD12負(fù)極、C6正極。K的常閉觸點(diǎn)兩端接有串聯(lián)的R12、C9。
圖1中還顯示了由V9工作指示燈LED(發(fā)光二極管)、R10、R11和RP2組成的工作點(diǎn)建立及指示電路。三個(gè)互感器T1、T2、T3可以設(shè)有1個(gè)繞組(圖中實(shí)線)或2個(gè)繞組(圖中實(shí)、虛線)，以分別適用于5KW以上或5KW以下的電機(jī)使用。它們?cè)陔姎饩€路中的接線見(jiàn)圖5的Y1、Y2，分別為穿線式和接線式。兩者的外殼2的結(jié)構(gòu)分別如圖3、圖4所示。
如圖3所示在Y1的外殼2上，設(shè)有控制輸出端子1(即電路中的X1、X2)，3個(gè)電源線穿孔3(位于外殼2的上部或下部)及1個(gè)工作指示燈LED。外殼2的尺寸可以是90×70×25mm。
如圖4所示，在Y2的外殼2上，設(shè)有9個(gè)槽口，左邊兩個(gè)槽口內(nèi)設(shè)置控制輸出端子1(即電路中的X1、X2)，右邊6個(gè)槽口內(nèi)分別是三個(gè)電源進(jìn)、出接線端子5(以A1、B1、C1和A2、B2、C2表示)，還設(shè)有LED。外殼2的尺寸可以是90×70×25mm。
如圖5所示Y1、Y2的控制輸出端子X(jué)1、X2分別接于繼電器K的常閉觸點(diǎn)兩端。三相電源線A、B、C穿過(guò)Y1的孔3。Y2的電源進(jìn)線端子A1、B1、C1分別接交流接觸器CJ的接點(diǎn)，電源出線端子A2、B2、C2則與電機(jī)D的電源線相連。RD是保險(xiǎn)絲。TA、QA是起動(dòng)、停止按紐。CJ和Y1或Y2的殼體均裝在固定板4上。
本實(shí)用新型的工作原理是T1、T2、T3將三相電源線(A、B、C)的電流感應(yīng)出三相信號(hào)電壓后，通過(guò)VD1、VD4、VD7整流，經(jīng)C4濾波，為整個(gè)保護(hù)電路的工作電壓U；通過(guò)VD2、VD5、VD8整形為直流信號(hào)UA、UB、UC，進(jìn)入V1、V2、V3基極后使之截止；通過(guò)VD3、VD6、VD9整流后，經(jīng)C5濾波為負(fù)壓，使V1、V2、V3基極通過(guò)R1、R2、R3在某相電源斷相時(shí)提供可靠的負(fù)偏，從而使V1、V2、V3的某管迅速進(jìn)入飽和區(qū)。實(shí)際上，該電路的接法已形成了模擬的與非門(mén)電路。RP1、RP2為停機(jī)或動(dòng)作保護(hù)后對(duì)C4的放電電阻。C6、R4及V4為RC啟動(dòng)延時(shí)電路，用于啟動(dòng)時(shí)讓U能夠正常迅速建立。VD10為C6快速放電并作二次啟動(dòng)準(zhǔn)備。V5的基極與V4集電極通過(guò)R5和V1、V2、V3集電極的連接，防止了斷相啟動(dòng)時(shí)U電壓還未迅速建立。R4、C6、V4為U電壓建立延時(shí)保護(hù)電路，用于斷相啟動(dòng)。V6、V7和R7、R8組成類(lèi)似于可控硅電路形式。RP1為調(diào)整過(guò)載值，DW和V6的發(fā)射結(jié)為閥值，當(dāng)過(guò)載時(shí)，U電壓上升到某一值(U過(guò)載值)DW＋V6Ubeo時(shí))，V6導(dǎo)通，使V6、V7管急劇飽和，通過(guò)VD11把V1、V2、V3的任一基極電位拉低形成過(guò)載保護(hù)。V8、R9、C8也為RC延時(shí)是路，主要解決大電流啟動(dòng)時(shí)，U電壓會(huì)大大超過(guò)DW＋V6Ubeo的值，采用C8、R9和V8組成啟動(dòng)、過(guò)載延時(shí)電路，VD13為C8同樣作快速放電，作好二次啟動(dòng)延時(shí)準(zhǔn)備。C7主要防止突然過(guò)載起到緩沖作用，具有良好的反時(shí)限特性。R12、C9為保護(hù)繼電器起消火花作用，延長(zhǎng)繼電器K觸點(diǎn)的使用壽命。LED發(fā)光二極管經(jīng)R11限流降壓受V9的控制來(lái)指示本電路是否已建立U的正常值，而V9通過(guò)R10由RP2的調(diào)整來(lái)確定U的工作正常值。
下面簡(jiǎn)述一下本實(shí)用新型的具體工作過(guò)程①在運(yùn)行中有任一斷相現(xiàn)象，則該相無(wú)感應(yīng)電壓輸入，V1、V2、V3其中有一管處于飽和狀態(tài)，使V5飽和并驅(qū)動(dòng)繼電器K動(dòng)作，CJ交流接觸器因而失去電壓釋放，電機(jī)D停止運(yùn)行。②在運(yùn)行中有過(guò)載現(xiàn)象時(shí)，感應(yīng)出的U會(huì)劇增并超過(guò)取樣值，使V6、V7導(dǎo)通，促使V3管進(jìn)入飽和區(qū)，V5飽和并驅(qū)動(dòng)繼電器K動(dòng)作。從而使電機(jī)不致因斷相、過(guò)載而燒毀，達(dá)到了保護(hù)電機(jī)的目的。
權(quán)利要求1.一種無(wú)源三相電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其外殼(2)內(nèi)設(shè)有過(guò)載、短路和斷相保護(hù)電路，其特征在于所述的保護(hù)電路是由I/U變換、斷相檢測(cè)、過(guò)載取樣、過(guò)載延時(shí)緩沖、啟動(dòng)延時(shí)、驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路組成，它采用鐵芯制成I/U變換的互感器，將三相電源的電流感應(yīng)出電壓，經(jīng)整流二極管整流后，分別作為整個(gè)電路的工作電壓和檢測(cè)信號(hào)，該信號(hào)經(jīng)模擬與非門(mén)，送往驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于I／U變換電路中，設(shè)有互感器T1、T2和整流二極管VD1～VD6組成，其中，VD1和VD2的正極及VD3負(fù)極、VD4和VD5的正極及VD6負(fù)極，分別接于T1、T2的感應(yīng)線圈的非地端，VD1、VD4負(fù)極并接于C1、C2、C4、C6正極端，VD1負(fù)極接V1、V2發(fā)射極，V1、V2集電極相連，C1、C2負(fù)極分別接V1、V2基極和VD2、VD5負(fù)極，VD3、VD6正極并接于C5負(fù)極端且分別經(jīng)R1、R2接V1、V2基極后組成模擬與非門(mén)，二個(gè)三極管、電阻和C1、C2組成斷相檢測(cè)電路。
3.根據(jù)權(quán)1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于I／U變換電路中，設(shè)有互感器T1、T2、T3和整流二極管VD1～VD9組成，其中，VD1和VD2的正極及VD3負(fù)極、VD4和VD5正極及VD6負(fù)極、VD7和VD8正極及VD9負(fù)極，分別接于T1、T2、T3的感應(yīng)線圈的非地端，VD1、VD4、VD7負(fù)極并接于C1、C2、C3、C4、C6正極端，VD1負(fù)極接V1、V2、V3發(fā)射極，V1、V2、V3集電極相連，C1、C2、C3負(fù)極分別接V1、V2、V3基極和VD2、VD5、VD8負(fù)極，VD3、VD6、VD9正極并接于C5負(fù)極端且分別經(jīng)R1、R2、R3接V1、V2、V3基極后組成模擬與非門(mén)，由三個(gè)三極管、電阻和C1、C2、C3組成斷相檢測(cè)電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于過(guò)載取樣電路是由可調(diào)電位器RP1和穩(wěn)壓管DW組成，DW負(fù)極接RP1中心觸點(diǎn)，DW正極接V7基極、V8集電極和C7正極，并通過(guò)R6接地、R8接V7集電極，RP1另二端，一端接地，一端接V1、V2、V3、V6發(fā)射極。
5.根據(jù)權(quán)4所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于RP1是與由2個(gè)或2個(gè)以上的串接固定電阻所組成的過(guò)載取樣值調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)相連，其中，RP1的中心觸點(diǎn)(b2)接開(kāi)關(guān)的動(dòng)端(b2)，開(kāi)關(guān)的高、低端跨接于RP1的另二端上(b1、b2)。
6.根據(jù)權(quán)1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于過(guò)載延時(shí)緩沖電路，是由V6、V7、V8、R6、R7、R8、R9、C7、C8和VD13組成，其中，V6基極經(jīng)R8接V7集電極、VD11負(fù)極，V6集電極經(jīng)R7接V7基極、V8集電極、R6、C7正極，C8正極接V6、V1、V2、V3發(fā)射極，C8負(fù)極接VD13負(fù)極、R9、R9另一端接V8基極，V7、V8發(fā)射極和VD13正極并接于地。
7.根據(jù)權(quán)1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于啟動(dòng)延時(shí)電路，是由V4、R4、C6和VD10組成，其中，V4基極經(jīng)R4接C6、VD10負(fù)極，V4發(fā)射極、VD10正極接地，V4集電極接V5基極和經(jīng)隔離電阻R5接V1集電極。
8.根據(jù)權(quán)1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路是由V5、VD12、繼電器K、R12、C9組成，其中，V5集電極接K的線圈、VD12正極，K的線圈另一端接VD12負(fù)極、C6正極，K的常閉觸點(diǎn)兩端并接有串聯(lián)的R12、C9。
9.根據(jù)權(quán)1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于T1、T2、T3設(shè)有1～2個(gè)繞組。
10.根據(jù)權(quán)1所述的電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，其特征在于外殼(2)的尺寸是90×70×25mm，殼體上設(shè)有與繼電器K相連接的控制輸出端子(1)，工作指示燈LED和位于殼體上部或下部的3個(gè)電源線穿孔(3)，或者，其殼體的槽口內(nèi)設(shè)有與K相連的控制輸出端子(1)、電源進(jìn)出接線端子(5)，該殼體上裝有LED。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型是一種設(shè)有過(guò)載、短路和斷相保護(hù)電路的無(wú)源三相電動(dòng)機(jī)保護(hù)器，該保護(hù)器電路是由I/U變換、斷相檢測(cè)、過(guò)載取樣、過(guò)載延時(shí)緩沖、啟動(dòng)延時(shí)和驅(qū)動(dòng)執(zhí)行電路組成。它通過(guò)互感器將三相電源的電流感應(yīng)出電壓，經(jīng)二極管整流后，分別作為整個(gè)電路的工作電壓和檢測(cè)信號(hào)，此信號(hào)再經(jīng)模擬與非門(mén)送往驅(qū)動(dòng)電路執(zhí)行。本實(shí)用新型具有工作可靠，能及時(shí)保護(hù)電機(jī)不燒毀，節(jié)能、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于制作、安裝和使用等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2158149SQ9321140
公開(kāi)日1994年3月2日 申請(qǐng)日期1993年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年4月28日
發(fā)明者徐文秋 申請(qǐng)人:徐文秋