專利名稱：電動(dòng)機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種供電動(dòng)機(jī)起動(dòng)用自動(dòng)補(bǔ)償控制裝置，屬電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域。
目前，中小型電機(jī)起動(dòng)使用的補(bǔ)償器大多利用人工操作，即經(jīng)人工方式將補(bǔ)償器投入或切出。這種控制方式存有以下不足一是操作困難，非資深電工不易掌握，二是起動(dòng)時(shí)間不易控制，過長易燒損補(bǔ)償器，過短則對(duì)電機(jī)不利，三是雖然目前有起動(dòng)控制裝置，但構(gòu)造較為復(fù)雜，不易附加其它保護(hù)功能。
本新型的目的是提供一種改進(jìn)的電機(jī)起動(dòng)補(bǔ)償控制保護(hù)裝置，它能克服現(xiàn)存起動(dòng)補(bǔ)償器之不足。
本新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的利用電機(jī)起動(dòng)時(shí)間差異不大的特點(diǎn)，以一個(gè)延時(shí)電路控制執(zhí)行電路的切換，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)起動(dòng)的自動(dòng)補(bǔ)償。
本實(shí)用新型的基本電路包括啟動(dòng)延時(shí)電路1、控制電路2、執(zhí)行電路3。所述啟動(dòng)延時(shí)電路1由556集成塊IC5接成的單穩(wěn)態(tài)電路及RC延時(shí)電路組成，由IC5的5腳和9腳輸出控制信號(hào)。所述控制電路由ic4集成塊、固態(tài)繼電器SSR1和SSR2組成，IC4的9腳經(jīng)二極管D5、D6接SSR1、SSR2的負(fù)端，后者的正端接啟動(dòng)延時(shí)電路的控制信號(hào)。由SSR1和SSR2分別控制接觸器C1和C2。所述執(zhí)行電路由補(bǔ)償器LA、LB、lc及相應(yīng)的控制接觸器的觸點(diǎn)組成，其中，C1為補(bǔ)償接觸器線圈及其觸點(diǎn)，C2為工作接觸器線圈及其觸點(diǎn)，LA、LB、LC按星形接法聯(lián)接，C1的三組常開觸點(diǎn)分別將LA、LB、LC的抽頭O、P、Q與電機(jī)M相接，C1的三組常閉觸點(diǎn)和C2的三組常開觸點(diǎn)串聯(lián)后將電源回路與電機(jī)M相接。
為了對(duì)過流或短路故障能提供保護(hù)，本實(shí)用新型還加有一個(gè)過流短路保護(hù)部分，所述保護(hù)部分由電流取樣電路4及過流短路保護(hù)電路5所組成，其中，電流取樣電路又由電流互感器L1、L2、L3、整流器D7、D8、D9及相應(yīng)的RC濾波網(wǎng)絡(luò)組成，L1、L2、L3的初級(jí)線圈串入電機(jī)M的電源回路中，三組整流器的正極輸出端并接在一起接電位器W1，其輸出接過流短路保護(hù)電路5，所述過流短路保肌さ緶返采用556時(shí)基電路構(gòu)成，其中，R12、C6串聯(lián)后跨接在V＋和地之間，R13接于I點(diǎn)和IC2的2腳，二極管D10接于I點(diǎn)和e點(diǎn)，R14與R15、C7串聯(lián)后跨接在V＋和地之間，j點(diǎn)與6腳相接，R19與R20、C9串聯(lián)后跨接在V＋和地之間，K點(diǎn)與8腳相接，IC2的12腳經(jīng)R18接地，并經(jīng)R17和D11接電流取樣電路4的e點(diǎn)，IC2的5、9腳分別接控制電路的m、n點(diǎn)，經(jīng)D1、D2后接IC4的輸入端12腳。
為了對(duì)斷相故障提供保護(hù)，本實(shí)用新型還加有一個(gè)斷相保護(hù)部分，所述斷相保護(hù)部分包括斷相取樣電路6和斷相指令電路7，其中，斷相取樣電路由七只二極管和電阻R22、R23、W2組成，二極管D12、D13、D14、D15、D16、D17按三相橋式整流電路聯(lián)接，D18、R22、R23、W2串聯(lián)后跨接在其＋輸出端和地之間，自T點(diǎn)輸出信號(hào)，斷相指令電路7由556時(shí)基電路IC3組成，其中，電阻R25、C11串聯(lián)后在α點(diǎn)經(jīng)R26接于IC3的2腳，R27與R28、C12串聯(lián)后在β點(diǎn)接于IC3的6腳，自5腳輸出斷相指令信號(hào)至控制電路2的R點(diǎn)。
為了對(duì)過電壓與欠電壓提供保護(hù)，本實(shí)用新型還加有一個(gè)電壓保護(hù)部分，所述電壓保護(hù)部分由電壓取樣電路8和電壓指令電路9組成，其中，電壓取樣電路8由變壓器B、整流電路D21、降壓電阻R1及濾波電容C1組成，其輸出作為電壓信號(hào)送至電壓指令電路9，后者利用兩只運(yùn)放器接成電壓比較放大器，其中，R6、R7串聯(lián)后提供欠電壓信號(hào)至IC1－2的＋端，R9、R10串聯(lián)后提供過電壓信號(hào)至IC1－1的一端，R8與穩(wěn)壓管D22串聯(lián)后提供基準(zhǔn)電壓給IC1－1與IC2－2的公共端，其輸出端經(jīng)發(fā)光管D23、D24同接于控制電路的S端，R11為保護(hù)電阻。
本實(shí)用新型由于利用一個(gè)延時(shí)電路去控制單穩(wěn)態(tài)電路的轉(zhuǎn)換并進(jìn)而控制補(bǔ)償器的切換，從而克服了手工切換的隨意性，操作人員只要按動(dòng)一次按鈕，即可完成電機(jī)的啟動(dòng)過程，操作簡單，易于掌握。且本實(shí)用新型在啟動(dòng)延時(shí)電路和執(zhí)行電路之間設(shè)計(jì)了一個(gè)控制電路，很容易附加其它功能。正因?yàn)槿绱耍緦?shí)用新型對(duì)電機(jī)運(yùn)行中所出現(xiàn)的各種常見的故障，如斷相、過流、短路、過壓、欠壓等都設(shè)計(jì)了相應(yīng)的保護(hù)電路，可以有效地達(dá)到電機(jī)保護(hù)的目的。電路中所用之器件，也大都選用常見型號(hào)，易于制造，成本也較低。
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述
圖1是本實(shí)用新型原理框圖；圖2是自動(dòng)補(bǔ)償部分電原理圖；圖3是過流短路保護(hù)部分電原理圖；圖4是斷相保護(hù)部分電原理圖；圖5是電壓保護(hù)部分電原理圖。
本實(shí)用新型中用于控制補(bǔ)償器投入切出的原始信號(hào)，來自啟動(dòng)延時(shí)電路。啟動(dòng)延時(shí)電路中的IC5，采用556時(shí)基集成塊，接成單穩(wěn)態(tài)電路，利用其暫態(tài)時(shí)5腳輸出的高電平，去打開控制電路中的固態(tài)繼電器SSR1，而后回到穩(wěn)態(tài)，由5腳輸出低電平。IC5的右半部分受左邊控制，工作狀態(tài)與左邊相反。當(dāng)5腳為低電平時(shí)，9腳為高電平，輸送至控制電路的y端，打開另一個(gè)固態(tài)繼電器SSR2，并進(jìn)而控制電機(jī)由啟動(dòng)狀態(tài)自動(dòng)轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。
補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間的長短，取決于W3和C15構(gòu)成的延時(shí)電路。調(diào)節(jié)W3，可以予置最佳補(bǔ)償啟動(dòng)時(shí)間。
控制電路2中的IC4仍利用1／2556集成塊，它的輸入端12腳和8腳接受來自各指令電路的指令。各指令為高電平1時(shí)為正常，對(duì)應(yīng)9腳輸出為0。若各指令中有一個(gè)為低電平0，則為故障關(guān)機(jī)指令，此時(shí)9腳為1。SSR1和SSR2為兩只相同型號(hào)的固態(tài)繼電器。其正輸入端分別受啟動(dòng)延時(shí)電路中的x、y端控制，兩負(fù)輸入端經(jīng)D5、D6接到IC4的9腳上。因此，SSR1、SSR2的關(guān)斷與導(dǎo)通均受到各指令電路的控制，而他們又分別控制了交流接觸器C1、C2的吸合與釋放，并由其各組觸點(diǎn)直接控制電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。
執(zhí)行電路3中的LA、LB、LC為三個(gè)電機(jī)啟動(dòng)用補(bǔ)償器(線圈)，按星形接法聯(lián)接。圖中C1為啟動(dòng)補(bǔ)償交流接觸器的常開或常閉觸點(diǎn)，C2為正常工作交流接觸器的常開或常閉觸點(diǎn)。啟動(dòng)時(shí)，C1吸合，將補(bǔ)償器接入電路，正常時(shí)，C2吸合，C1斷開，將補(bǔ)償器切出，電機(jī)直接接通電源。
過流短路保護(hù)部分的原始控制信號(hào)來自電流取樣電路4。圖3中的L1、L2、L3為三個(gè)電流互感器，從ABC三相電源中分別取得電流信號(hào)，經(jīng)橋式整流后轉(zhuǎn)化為直流電壓信號(hào)，此電壓信號(hào)的高低反映了電動(dòng)機(jī)各相電流的大小。將此信號(hào)從e點(diǎn)和a、b、c各點(diǎn)取出，作為兩路取樣信號(hào)，分別送入過流短路和斷相保護(hù)兩部分電路以控制其工作狀態(tài)。
過流短路保護(hù)電路5中的IC2采用556時(shí)基集成塊，左半部分構(gòu)成過流延時(shí)電路，右半部分構(gòu)成短路轉(zhuǎn)換電路。其工作原理為IC2的2、6腳，在加電的瞬間，由于C6和C7的作用，均為0電平，5腳輸出為1電平，同理，9腳輸出也為1。這5、9腳的1信號(hào)，則為開機(jī)運(yùn)行之命令，分別送到IC4的12腳，控制電機(jī)依程序而工作。 加電之后，IC2的6腳很快為1電平，而2腳由于C6的作用(容量為200μ)，不能馬上為1，而是維持在0狀態(tài)。所以5腳輸出亦維持在1狀態(tài)，向控制電路發(fā)出正常運(yùn)行之指令。當(dāng)電機(jī)存在過流故障，則送入2腳的鑒別信號(hào)Ue增高，C6的充電電壓亦升高，達(dá)到Ue＋0.7V，若超過2腳的閥值電壓，則5腳輸出為0，此停面0信號(hào)送到控制電路，關(guān)斷電機(jī)M。
同理，當(dāng)無短路故障時(shí)，9腳輸出端也維持為1，而當(dāng)存在短路故障時(shí)，Ue將會(huì)升高，穩(wěn)壓管D11擊穿，使12腳為1，9腳輸出為0，向控制電路發(fā)出停機(jī)指令。
R12、C6構(gòu)成一延時(shí)電路，此電路主要是防止電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)因大電流誤判為短路故障。R12、C6的時(shí)間常數(shù)應(yīng)大于啟動(dòng)時(shí)間。W1的作用是調(diào)定信號(hào)的臨界電壓值。
為了便于觀測(cè)臨界電壓值的調(diào)定，本新型中還設(shè)有一個(gè)光指示電路。該電路由運(yùn)入塊IC1－3、IC1－4和D25構(gòu)成，IC1－3和IC1－4接成比較放大器(采用LM324)，R30、R31、R32串接成分壓電路，在g、f點(diǎn)分別取得電壓Ug和Uf，當(dāng)Uf＜Ue＜Ug時(shí)，發(fā)光管D25亮，而Ug過高或過低，都不能使D25發(fā)光。電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，調(diào)整W1使D25發(fā)光，則此時(shí)的Ue即為上述之臨界電壓值。
斷相取樣電路6示于圖4中，來自電流取樣電路4的三個(gè)取樣電壓的負(fù)端a、b、c，分別取得三個(gè)電壓值Ua、Ub、Uc。當(dāng)三相電源平衡時(shí)，三相電流也平衡，Ua＝Ub＝Uc，a、b、c三點(diǎn)電位差為0。若三相電源缺相，如缺A相，此時(shí)將過流箭頭所示電流，此電流將在R2上產(chǎn)生一個(gè)電壓Ut，三相電壓越是不平衡，則Ut越大。將Ut送入斷相指令電路7中，后者將發(fā)出斷相保護(hù)指令。
斷相指令電路7中的IC3為一雙穩(wěn)態(tài)電路。在開機(jī)瞬間，兩輸入端2、6腳均為0，輸出端5腳為1。此1信號(hào)送入控制電路2中的R端，指令控制電路正常工作，加電后，IC3的6腳很快為1，而2腳則由于D20導(dǎo)通，始終為0，使5腳保持一種穩(wěn)態(tài)1，指令電路保持正常工作。當(dāng)缺相時(shí)，Ut加到D20負(fù)極，令D20反偏截止，C11因充電而為1，則5腳變?yōu)?，此0信號(hào)為斷相指令，送入控制電路，將電機(jī)關(guān)斷。電機(jī)關(guān)斷后，三相取樣信號(hào)均為0，Ut＝0，D20導(dǎo)通，2腳又為0，IC3雙穩(wěn)態(tài)電路保持在0狀態(tài)，只有三相電源正常后，重新開機(jī)，電機(jī)才又正常工作。
電壓保護(hù)部分的原始信號(hào)來自電壓取樣電路8，圖5中的B為本裝置的電源變壓器，其初級(jí)直接取自主電源，次級(jí)降壓整流濾波后，取得一直流電壓，由于未經(jīng)穩(wěn)壓，所以此電壓是隨電網(wǎng)電壓而變動(dòng)的，UEF即作為取樣電壓。
電壓指令電路9為兩只比較放大器，采用LM324。IC1－1為過壓比較放大器，IC1－2為欠壓比較放大器，D22為穩(wěn)壓管，由它提供基準(zhǔn)電壓。選擇R9與R10的阻值比例，使UR10在電源電壓上限時(shí)，UR10＞UD22；選擇R6、R7的阻值比例，使UR7在電源電壓下限時(shí)，UR7≤UD22。這樣就得到一個(gè)電壓允許范圍，在此范圍內(nèi)，IC1－1和IC2－2均輸出為1，D23、D24截止，在S端輸出為1信號(hào)，由控制電路發(fā)出指令，令電機(jī)正常工作。當(dāng)電流過壓或欠壓超限時(shí)，IC1－1和IC2－2輸出為0，D23或D24導(dǎo)通，使S端為0，由控制電路發(fā)出指令，令電機(jī)關(guān)斷。D23和D24為發(fā)光二極管，它的作用有兩個(gè)一是作為過壓或欠壓指示燈用，二是使IC1－1和IC2－2輸出相互隔離。
本實(shí)用新型中的交流接觸器可以根據(jù)被控電動(dòng)機(jī)的功率來選擇。補(bǔ)償器可選市售產(chǎn)品，各二級(jí)管可選硅整流二極管。按本新型方案制作的電機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償保護(hù)器可適用于各類中小型電機(jī)。
權(quán)利要求1.一種電動(dòng)機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償保護(hù)器，它由補(bǔ)償器及電路控制部分所組成，其特征在于，電路控制部分包括啟動(dòng)延時(shí)電路1、控制電路2及執(zhí)行電路3，所述啟動(dòng)延時(shí)電路1由IC5集成塊接成的單穩(wěn)態(tài)電路及RC延時(shí)電路組成，由IC5的5腳和9腳輸出控制信號(hào)，所述控制電路2由IC4集成塊、固態(tài)繼電器SSR1和SSR2組成，IC4的9腳經(jīng)二極管D5、D6分別接SSR1、SSR2的負(fù)端，后者的正端接啟動(dòng)延時(shí)電路的控制信號(hào)x、y，由SSR1和SSR2分別控制接觸器C1和C2，所述執(zhí)行電路由補(bǔ)償器LA、LB、LC及相應(yīng)的控制接觸器的觸點(diǎn)組成，其中，LA、LB、LC按星形接法聯(lián)接，C1的三組常開觸點(diǎn)分別將LA、LB、LC的一端與電源回路相接，C2的三組常閉觸點(diǎn)分別將LA、LB、LC的抽頭O、P、Q與電機(jī)M相接，C1的三組常閉觸點(diǎn)和C1的三組常開觸點(diǎn)串聯(lián)后將電源回路與電機(jī)M相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償保護(hù)器，其特征在于，它還加有一個(gè)過流短路保護(hù)部分，所述保護(hù)部分由電流取樣電路4及過流短路保護(hù)電路5所組成，其中，電流取樣電路又由電流互感器、整流器D7、D8、D9及相應(yīng)的濾波網(wǎng)絡(luò)組成，L1、L2、L3的初級(jí)線圈串入電機(jī)M的電源回路中，三組整流器的正極輸出端并接在一起接電位器W1，其輸出接過流短保護(hù)電路5，所述過流短路保護(hù)電路5采用556時(shí)基電路構(gòu)成，其中，R12、C6串聯(lián)后跨接在V＋和地之間，R13接于I點(diǎn)和IC2的2腳，二極管D10接于I和e點(diǎn)，R14與R15、C7串聯(lián)后跨接在V＋和地之間，j點(diǎn)與6腳相接，R19與R20、C9串聯(lián)后跨接在V＋和地之間，K點(diǎn)與8腳相接，IC2的12腳經(jīng)R18接地，并經(jīng)R17和D11接電流取樣電路4的e點(diǎn)，IC2的5、9腳分別接控制電路的m、n點(diǎn)，經(jīng)D1、D2后接IC4的輸入端12腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的保護(hù)器，其特征在于，它還加有一個(gè)斷相保護(hù)部分，所述斷相保護(hù)部分包括斷相取樣電路6和斷相指令電路7，其中，斷相取樣電路由七只二極管和電阻R22、R23、W2組成，二極管D12、D13、D14、D15、D16、D17按三相橋式整流電路聯(lián)接，D18、R22、R23、W2串聯(lián)后跨接在其＋輸出端和地之間，自T點(diǎn)輸出信號(hào)，斷相指令電路7由556時(shí)基電路IC3組成，其中，電阻R25、C11串聯(lián)后在α點(diǎn)經(jīng)R26接于IC3的2腳，R27與R28、C12串聯(lián)后在β點(diǎn)接于IC3的6腳，自5腳輸出斷相指令信號(hào)至控制電路2的R點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的保護(hù)器，其特征在于，它還加有一個(gè)電壓保護(hù)部分，所述電壓保護(hù)部分由電壓取樣電路8和電壓指令電路9組成，其中，電壓取樣電路8由變壓器B、整流電路D21、降壓電阻R1及濾波電容C1組成，其輸出作為電壓信號(hào)送至電壓指令電路9，后者利用兩只運(yùn)放器接成電壓比較放大器，其中，R6、R7串聯(lián)后提供欠電壓信號(hào)至IC1－2的＋端，R9、R10串聯(lián)后提供過電壓信號(hào)至IC1－1的一端，R8與穩(wěn)壓管D22串聯(lián)后提供基準(zhǔn)電壓給IC1－1與IC1－2的公共端，其輸出端經(jīng)發(fā)光管D23、D24同接于控制電路的S端，R11為保護(hù)電阻。
專利摘要一種電動(dòng)機(jī)自動(dòng)補(bǔ)償保護(hù)器，它由啟動(dòng)延時(shí)電路、控制電路、執(zhí)行電路、過流短路保護(hù)、斷相保護(hù)及電壓保護(hù)等幾部分組成，它克服了電動(dòng)機(jī)人工啟動(dòng)時(shí)，因不易掌握補(bǔ)償器的最佳切換時(shí)間而帶來的弊病，使啟動(dòng)操作簡單方便。本實(shí)用新型還具有過流、短路、斷相，過壓與欠壓等多種保護(hù)功能。
文檔編號(hào)H02H7/08GK2179652SQ93232788
公開日1994年10月12日 申請(qǐng)日期1993年12月21日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月21日
發(fā)明者許萬軍, 馮治中 申請(qǐng)人:許萬軍, 馮治中