專利名稱：電動機節(jié)電保護開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于起動三相交流電動機的裝置，也屬于用于電動機的緊急保護電路裝置，具體是指一種電動機節(jié)電保護開關。
三相異步電動機在額定負載時，功率因數(shù)較高，而在空載或輕載時功率因數(shù)較低。提高功率因數(shù)的理想辦法當然是提高輕載電動機的負載率或調(diào)換容量適當?shù)碾妱訖C。但是，對于很多實際運行中的生產(chǎn)機械來說，拖動電機的連續(xù)滿載運行和輕載或空載運行是交替相間進行的。若選擇小容量的電動機會帶來力矩不足而造成堵轉(zhuǎn)或過載，而在按設備的額定轉(zhuǎn)矩選配好電機容量的前提下，又會造成在輕載或空載運行時的大馬拉小車現(xiàn)象而浪費電能。因為這種矛盾的存在，使得我們只可能在滿足設備功率需要的前提之下，來盡可能地提高電動機的功率因數(shù)，以節(jié)約電能。為此，已有不少這方面的裝置問世，如中國專利CN2076727U公告的《自動跟蹤式三相異步電動機節(jié)電器》較好地解決了這一問題，但它具有三套可控硅主回路和三套可控硅控制回路，而主回路還同時采用了有觸點的交流接觸器，使得電路結(jié)構(gòu)較為復雜，此外，該裝置的主回路過壓和過流保護尚不完備。
本實用新型的目的，在于提供一種能隨著負載的變化而自動地調(diào)整電動機的輸入功率以提高功率因數(shù)的電動機節(jié)電保護開關，并使得其電路結(jié)構(gòu)簡單，主回路過壓和過流保護措施完備。
參見

圖1本實用新型電原理方框圖，本實用新型的解決方案是這樣來實現(xiàn)的。其電路部分具有可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)，它的輸入端接有過壓保護電路(2)，可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)給電源及操作控制電路(3)的輸入端提供交流輸入電源，給過流檢測電路(4)的輸入端和功率因數(shù)檢測電路(6)的輸入端提供主回路電流取樣信號，電源及操作控制電路(3)給功率因數(shù)檢測電路(6)的輸出端提供主回路輸入電壓取樣信號，過流保護執(zhí)行電路(5)的輸入端和控制端分別與電源及操作控制電路(3)的輸出端和過流檢測電路(4)的輸出端相連，過流保護執(zhí)行電路(5)的輸出端與放大電路(7)和可控硅移相觸發(fā)電路(8)的工作電源端相接，放大電路(7)的輸入端和輸出端分別接在功率因數(shù)檢測電路(6)的輸出端和可控硅移相觸發(fā)電路(8)的輸入端，可控硅移相觸發(fā)電路(8)輸出端供給可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)以移相觸發(fā)信號。
具有上述電路結(jié)構(gòu)的本實用新型在具體使用時，裝于一殼體之內(nèi)，將可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)的輸入端和輸出端分別與三相四線電源和電動機(9)相接。當接通電源后，可啟動電源及操作控制電路(3)工作，其直流電源經(jīng)過流保護執(zhí)行電路(5)給放大電路(7)和可控硅移相觸發(fā)電路(8)供電，由可控硅移相觸發(fā)電路(8)提供電動機啟動初始基準觸發(fā)脈沖，使可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)導通，電動機(9)降壓啟動。隨之，從可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)輸出的輸入電流取樣信號分成兩路，一路給過流檢測電路(4)同步提供電平，經(jīng)處理后至過流保護執(zhí)行電路(5)的控制端，并在未超過設定值的情況下不產(chǎn)生控制動作，電路(1)輸出的另一路輸入電流取樣信號則送給功率因數(shù)檢測電路(6)的輸入端，并且功率因數(shù)檢測電路(6)的輸出端還同時接受電源及操作控制電路(3)送來的輸入電壓取樣信號。其結(jié)果，功率因數(shù)檢測電路(6)檢測出與功率因數(shù)大小成正比的電壓信號，送放大電路(7)放大，同步控制可控硅移相觸發(fā)電路(8)，其輸出的移相脈沖使可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)在功率因數(shù)較高時導通比增大，而在功率因數(shù)較低時導通比減小，從而自動調(diào)節(jié)電動機的輸入電壓和電流，使電動機自動穩(wěn)定在高功率因數(shù)運行區(qū)，實現(xiàn)在輕載或空載時的大幅度節(jié)電省能。
當電動機回路產(chǎn)生過電流時，不僅可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)本身含有常規(guī)的過流保護器件，如快速熔斷器等，而且從可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)送給過流檢測電路(4)的信號電平增大而超過設定值，使得過流保護執(zhí)行電路(5)產(chǎn)生控制動作，切斷由電源及操作控制電路(3)來的提供給放大電路(7)和可控硅移相觸發(fā)電路(8)的直流工作電源，于是使可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)關斷，停止給電動機供電，以策安全。對于電網(wǎng)輸入的過電壓，可由可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)輸入端的過壓保護電路(2)進行保護，而不讓過電壓進入電動機。當電網(wǎng)在電動機運行時停電而又再來電時，需重新啟動電源及操作控制電路(3)，以保護電動機不會突然運轉(zhuǎn)。
本實用新型能自動跟蹤電動機的負載變化而調(diào)整電動機的輸入功率，使得電動機在輕載或空載時的功率因數(shù)大大提高，從而在整個運行過程中都穩(wěn)定在高功率因數(shù)運行區(qū)，節(jié)電效果極為顯著。功率因數(shù)檢測采用電壓和電流相結(jié)合的自動跟蹤，使得對負載的變化反應靈敏可靠，提高自動控制調(diào)節(jié)的精度。其接電動機的主回路采用無觸點自動軟啟動，可控硅移相觸發(fā)電路只采用一套，電路結(jié)構(gòu)簡單，使用壽命長?？煽毓枰葡嘤|發(fā)電路初始基準觸發(fā)脈沖的設置，對電動機進行降壓啟動，使電機在啟動時轉(zhuǎn)速從零到額定值有一個延長時間，并減小啟動電流，無論對電機對被拖動設備都有利。此外，該裝置主回路的過流和過壓保護功能均很完備。實際應用中，它完全可同時取代節(jié)電器、交流接觸器、降壓啟動器和過流過壓保護器，因此性能價格比極高。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型加以進一步詳細說明。
圖1為本實用新型電原理方框圖；圖2加圖3為圖1方框圖的一種具體電路的原理圖。
參見圖2，可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)由雙向可控硅SCR1與SCR2、快速熔斷器1RD至3RD、電阻R1與R2、電容C1與C2及電流互感器HL1至HL3組成，過壓保護電路(2)由熔斷器4RD至6RD、雙向二極管D7至D9及電阻R26至R28組成，電源及操作控制電路(3)由變壓器KB、整流橋ZL、繼電器J1與其常開觸點J1－1和J1－2、發(fā)光二極管LED1、啟動按鈕QA、停止按鈕TA、開關K、穩(wěn)壓管DW1、電阻R7及電容C5至C7組成，過流檢測電路(4)由二極管D1至D6、穩(wěn)壓管DW2與DW3及電阻R10與R11組成，過流保護執(zhí)行電路(5)由可控硅SCR3、繼電器J2與其常閉觸點J2－1、發(fā)光二極管LED2與LED3、電阻R8與R9及電容C8組成。參見圖3，功率因數(shù)檢測電路(6)由三極管BG1、穩(wěn)壓管DW4至DW7及電阻R12至R15組成，放大電路(7)由三極管BG2與BG3及電阻R20至R25組成，可控硅移相觸發(fā)電路(8)由時基集成電路IC1與IC2、光電耦合器GD1與GD2、電位器DW1與DW2、電阻R3至R6、電阻R16至R19、電容C3與C4及電容C9至C14組成。圖2與圖3中的E、F、G、H、J、M和N為兩圖的連接點。
參見圖1與圖2，合上開關HK，三相電源給主回路和KB供電。閉合開關K，啟動按鈕TA，ZL給J1供電，J1－1和J1－2閉合，LED1亮作電源指示，ZL輸出電壓經(jīng)DW1作穩(wěn)壓輸出，再經(jīng)常閉觸點J2－1給放大電路(7)和可控硅移相觸發(fā)電路(8)供電，LED3亮作電動機非過流運行指示。若關斷開關K，則可從其兩端L、S引出外接線，并接外接開關，對本裝置和電機進行遠距離控制?？煽毓枰葡嘤|發(fā)電路(8)中的IC1為穩(wěn)定定時電路，IC2為可調(diào)占空比的自激多諧振蕩器，由RW2確定電動機降壓啟動初始基準觸發(fā)脈沖，從IC2第3腳送給接成串聯(lián)形式的光電耦合器GD1和GD2的紅外發(fā)光二極管輸入控制端，經(jīng)GD1和GD2進行電－光－電的轉(zhuǎn)換后，分別從輸出端將觸發(fā)脈沖信號送給SCR1和SCR2，控制電壓分別取自R5和R6兩端。采用光電耦合器的好處是，其輸入控制端與輸出端有可靠的電隔離。SCR1和SCR2分別接在A、C兩相主回路中，同樣具有三相交流調(diào)壓作用，它們在分別得到R5和R6兩端的控制電壓導通后，使電動機D降壓啟動。由HL1～HL3取出主回路電流信號，一路經(jīng)D1～D6三相整流和由DW2、DW3、R10和R11組成的檢測橋，送SCR3的觸發(fā)端，在主回路電流低于設定值時，SCR3不導通。從HL1～HL3取出的另一路電流信號，加在BG1的基、射極之間，而從KB取出的電壓信號加在BG1的集、射極之間，BG1檢測出與電動機D功率因數(shù)成正比的電壓信號，經(jīng)BG2與BG3放大，同步控制IC2第6腳，而IC2第2腳同時受LC1第3腳輸出的周期信號控制。這樣，LC2第3腳輸出的脈沖信號隨著功率因數(shù)的變化而移相，并通過GD1和GD2的耦合而自動控制和調(diào)整SCR1和SCR2的導通角，最后達到調(diào)節(jié)電動機D的輸入功率的目的。
當電動機主回路過流而超過設定值時，檢測橋的輸出使SCR3導通，J2得電，J2－1斷開，LED2亮而LED3滅，BG2、BG3、IC1與IC2等失去工作電源，SCR1和SCR2失去觸發(fā)脈沖而關閉，電動機D停止運行而受到保護。R1與C1、R2與C2分別為SCR1和SCR2的浪涌電壓阻容保護，1RD至3RD為三相過流快速熔斷保護。D7至D9在電網(wǎng)正常時對電路起阻斷作用。而當電網(wǎng)出現(xiàn)過電壓或雷電壓時，D7至D9短時擊穿，將過電壓短路，4RD至6RD熔斷，以保護本裝置和電動機，待供電恢復正常后，D7至D9又恢復阻斷作用。
權(quán)利要求1.一種電動機節(jié)電保護開關，電路部分具有可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)，可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)給電源及操作控制電路(3)的輸入端提供交流輸入電源，可控硅移相觸發(fā)電路(8)輸出端供給可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)以移相觸發(fā)信號，其特征在于，可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)的輸入端接有過壓保護電路(2)，可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)給過流檢測電路(4)的輸入端和功率因數(shù)檢測電路(6)的輸入端提供主回路電流取樣信號，電源及操作控制電路(3)給功率因數(shù)檢測電路(6)的輸出端提供主回路輸入電壓取樣信號，過流保護執(zhí)行電路(5)的輸入端和控制端分別與電源及操作控制電路(3)的輸出端和過流檢測電路(4)的輸出端相連，過流保護執(zhí)行電路(5)的輸出端與放大電路(7)和可控硅移相觸發(fā)電路(8)的工作電源端相接，放大電路(7)的輸入端和輸出端分別接在功率因數(shù)檢測電路(6)的輸出端和可控硅移相觸發(fā)電路(8)的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的電動機節(jié)電保護開關，其特征在于，可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)由雙向可控硅SCR1與SCR2、快速熔斷器1RD至3RD、電阻R1與R2、電容C1與C2及電流互感器HL1至HL3組成，過壓保護電路(2)由熔斷器4RD至6RD、雙向二極管D7至D9及電阻R26至R28組成，電源及操作控制電路(3)由變壓器KB、整流橋ZL、繼電器J1與其常開觸點J1－1和J1－2、發(fā)光二極管LED1、啟動按鈕QA、停止按鈕TA、開關K、穩(wěn)壓管DW1、電阻R7及電容C5至C7組成，過流檢測電路(4)由二極管D1至D6、穩(wěn)壓管DW2與DW3及電阻R10與R11組成，過流保護執(zhí)行電路(5)由可控硅SCR3、繼電器J2與其常閉觸點J2－1、發(fā)光二極管LED2與LED3、電阻R8與R9及電容C8組成，功率因數(shù)檢測電路(6)由三極管BG1、穩(wěn)壓管DW4至DW7及電阻R12至R15組成，放大電路(7)由三極管BG2與BG3及電阻R20至R25組成，可控硅移相觸發(fā)電路(8)由時基集成電路IC1與IC2、光電耦合器GD1與GD2、電位器DW1與DW2、電阻R3至R6、電阻R16至R19、電容C3與C4及電容C9至C14組成。
專利摘要電動機節(jié)電保護開關的電路由可控硅調(diào)壓及取樣電路(1)、過壓保護電路(2)、電源及操作控制電路(3)、過流檢測電路(4)、過流保護執(zhí)行電路(5)、功率因數(shù)檢測電路(6)、放大電路(7)及可控硅移相觸發(fā)電路(8)組成。該裝置能自動跟蹤電動機的負載變化而調(diào)整電動機的輸入功率，使得輕載或空載時的功率因數(shù)大大提高，節(jié)電效果極為顯著。其主回路采用可控硅無觸點控制，觸發(fā)電路只有一套，電路結(jié)構(gòu)簡單。
文檔編號H02H7/08GK2149721SQ9323353
公開日1993年12月15日 申請日期1993年3月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月23日
發(fā)明者劉振坤, 王政平, 劉先斌, 曾勇杰 申請人:劉振坤