專利名稱：負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于交流電機(jī)保護(hù)保護(hù)器，特別適用于三相交流電機(jī)缺相、過載或短路(堵轉(zhuǎn))保護(hù)的負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器。
傳統(tǒng)的電機(jī)的保護(hù)辦法是用熱繼電器。熱電器調(diào)整精度差，誤差大，有時(shí)反映不靈敏而造成電機(jī)燒毀事故。另外，由于熱繼電器直接接入主路中，增加了故障點(diǎn)。近年市場上出現(xiàn)了過各種電機(jī)保護(hù)器，但所用電流傳感器的信號(hào)線性度低，加上調(diào)試時(shí)無指示裝置監(jiān)控，調(diào)試誤差大，其保護(hù)精度不穩(wěn)定。
本實(shí)用新型的目就是為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而設(shè)計(jì)一種調(diào)試準(zhǔn)確方便，反映靈敏，保護(hù)可靠的負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器。
為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種用于交流電機(jī)保護(hù)的負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器，其中鐵芯傳感線圈串聯(lián)二極管，與電容器和二極管并聯(lián)后再串聯(lián)電阻跨接在三極管發(fā)射極和基極上形成門電路。A、B、C三相的門電路串聯(lián)，A相集電極串聯(lián)電阻后接在電源正極，C相發(fā)射極接地，形成或門電路。繼電器線圈與可控硅串聯(lián)，接在電源正極和地之間，繼電器常閉點(diǎn)接在電機(jī)接觸器線圈控制電路中，形成繼電保護(hù)電路。繼電器線圈和可控硅的接點(diǎn)接在跟隨器輸入端，跟隨器輸出端接發(fā)光二極管，再串電阻接地形成運(yùn)行指示電路。當(dāng)電機(jī)運(yùn)行正常時(shí)，繼電保護(hù)電路的可控硅不導(dǎo)通，跟隨器輸出高電平，運(yùn)行指示發(fā)光二極管發(fā)光；當(dāng)電機(jī)電路有故障時(shí)，可控硅導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作，跟隨器輸出低電平，運(yùn)行指示發(fā)光二極管不亮。
發(fā)光二極管串聯(lián)電阻和電容器并聯(lián)接在A相門電路集電極和地之間，A相門電路集電極串聯(lián)穩(wěn)壓二極管和二極管接在繼電保護(hù)可控硅的控制極上，形成缺相指示和保護(hù)電路。當(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，門電路輸出高電平，發(fā)光二極管亮，可控硅導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作，電機(jī)接觸器斷開，電機(jī)斷電。
發(fā)光二極管串聯(lián)電阻和可控硅接在電源正極和地之間，形成過載指示電路。從任一門電路的電阻和電容接點(diǎn)與跟隨器、放大器、比較器、電阻串聯(lián)接在過載指示電路的可控硅控制極上；再串聯(lián)二極管接在繼電保護(hù)電路的可控硅控制極上，形成過載、短路(堵轉(zhuǎn))指示和保護(hù)電路。當(dāng)發(fā)生過載、短路(堵轉(zhuǎn))時(shí)，門電路電阻和電容接點(diǎn)電平升高，比較器輸出高電平，兩個(gè)可控硅都導(dǎo)通，過載指示發(fā)光二極管發(fā)光，保護(hù)繼電器動(dòng)作，電機(jī)接觸器斷開，電機(jī)斷電。
放大器輸出端接有負(fù)載指示表，放大器的輸入、輸出端之間跨接有電容和按電機(jī)額定電流調(diào)整反饋電阻值的電位器。
電流傳感器線圈用的鐵芯由冷軋硅鋼片疊成，截面積85～90平方毫米，線圈1200～2000匝，串聯(lián)10～50歐姆的電阻。
用4運(yùn)放集成塊聯(lián)成跟隨器、放大器、比較器。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步說明。
圖1為負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器的安裝使用示意圖；圖2為負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器的電路示意圖。
如圖1所示，使用本實(shí)用新型首先按圖1的示意進(jìn)行設(shè)備安裝，并注意按接線端子上的標(biāo)號(hào)B、1、2、3、4正確接線。接好線后檢查配電盤上的保險(xiǎn)RD是否完好確認(rèn)無誤后，合刀閘QS，合控制開關(guān)K或按按鈕，接觸器KM的線圈通電，接觸器動(dòng)作，電機(jī)M運(yùn)行。本實(shí)用新型對(duì)電機(jī)M的保護(hù)作用在于，電機(jī)的三根電源線分別穿過本實(shí)用新型的電流傳感器DBS的三個(gè)圓孔；本實(shí)用新型電路中的繼電器的一個(gè)常閉觸點(diǎn)J1，接在電機(jī)接觸器線圈的控制電路中。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，電流傳感器信號(hào)經(jīng)放大比較后，保護(hù)繼電器動(dòng)作，則觸點(diǎn)J1斷開，電機(jī)斷電而得到保護(hù)，同時(shí)，繼電器的常開點(diǎn)J2合上，報(bào)警器報(bào)警，通知管理人員處理。
圖2示出了本實(shí)用新型的電子線路圖。圖中A、B、C是三個(gè)帶鐵芯的電流傳感器線圈。鐵芯用冷軋硅鋼片疊成，鐵芯截面為85-90平方毫米。線圖用直徑0.15～0.20mm的柒包線繞成，圈數(shù)1200-2000匝。線圈串有10-50歐的電阻，使鐵芯工作在磁化曲線的上升段的中部，以保證電流傳感器的直線性。為了提高過載保護(hù)的精度，傳感器可分為三檔設(shè)計(jì)，分別應(yīng)用于電機(jī)額定電流為3-80A，80-160A，160-320A。線圖A串聯(lián)二極管D11，和二極管D14、電容C1并聯(lián)，再串聯(lián)電阻R1，跨接在三極管D3的發(fā)射極和基極之間，形成A相門電路；線圖B串聯(lián)二極管D12，與二極管D15、電容C2并聯(lián)，再串聯(lián)電阻R2，跨接在三極管D4的發(fā)射極和基極之間，形成B相門電路；線圖C串聯(lián)二極管D13與二極管D16、電容C3并聯(lián)，再串聯(lián)電阻R3，跨接在二極管D5的發(fā)射極和基極之間，形成C相門電路。A、B、C三個(gè)門電路串聯(lián)，C相門電路發(fā)射極接地，A相門電路的集電極串電阻R4接15V電源，構(gòu)成或門電路?；蜷T電路是本實(shí)用新型對(duì)電機(jī)進(jìn)行保護(hù)的訊號(hào)源。當(dāng)電機(jī)電源有電并正常運(yùn)行時(shí)，線圖有感應(yīng)電勢，三個(gè)三極管D3、D4、D5都導(dǎo)通，則K1點(diǎn)為低電平；缺相指示發(fā)光二極管L2不亮；可控硅D1也不導(dǎo)通，繼電器的線圈J不通電，跟隨器O的輸入點(diǎn)K2和輸出點(diǎn)都是高電平，運(yùn)行指示發(fā)光二極管L1發(fā)光。當(dāng)A、B、C三相中至少有1相無電時(shí)，相應(yīng)的三極管不導(dǎo)通，或門電路輸出點(diǎn)K1為高電平，缺相指示發(fā)光二極管L2亮；K1點(diǎn)的高電平經(jīng)穩(wěn)壓管D6和二極管D8傳到可控硅D1的控制極，可控硅D1導(dǎo)通，繼電器J通電動(dòng)作，則主控電路中J1斷開，接觸器KM斷電，電機(jī)M停轉(zhuǎn)；因可控硅D1導(dǎo)通，K2點(diǎn)為低電平，跟隨器O輸出低電平，運(yùn)行指示發(fā)光二極管L1則由亮轉(zhuǎn)為不亮；繼電器動(dòng)作，J2點(diǎn)閉合上，接通報(bào)警器發(fā)出報(bào)警信號(hào)。電路中的電容器C1、C2、C3和C4的作用是濾波，消除A、B、C三相電流不同步接通時(shí)造成的瞬間缺相的誤作用。電容器C5防止可控硅D1的誤動(dòng)作。二極管D9的作用是隔斷缺相信號(hào)對(duì)可控硅D2的影響，確保缺相時(shí)D2不導(dǎo)通，過載指示發(fā)光二極管L3不亮。
過載保護(hù)的信號(hào)是可由三個(gè)門電路中的任一個(gè)中取信號(hào)。本實(shí)施例是從C相門電路取信號(hào)，經(jīng)跟隨器、放大器、比較器處理后控制可控硅的導(dǎo)通而保護(hù)電機(jī)。在本實(shí)用新型中用運(yùn)放集成塊，如LM324，按照通常方式接上電源和有關(guān)部件組成跟隨器L，放大器M，比較器N，和跟隨器O。C相門電路的電阻和電容的接點(diǎn)與跟隨器L的輸入端12相連，輸入端13與輸出端14相接，輸出端14串聯(lián)電阻R8后接在放大器M的輸入端2。放大器M的輸出端1串聯(lián)電位器T2與比較器N正端5連接。放大器端點(diǎn)3接地。在輸出端1和地之間接負(fù)載指示表B，輸入和輸出端之間跨接有可調(diào)整反饋電阻值的電位器T1和電容C8。電位器T1安裝在面板上，為電機(jī)額定電流整定旋鈕。電位器T2的滑動(dòng)點(diǎn)串接電容C6接地。分壓電路中電阻R4和5V穩(wěn)壓管D7的結(jié)點(diǎn)，與比較器N的第二輸入點(diǎn)6相連。比較器N的輸出端7串聯(lián)電阻R10與可控硅D2的控制極相接，再串聯(lián)二極管D9與可控硅D1的控制極相接。跟隨器L實(shí)際上起隔離作用，使放大器M和跟隨器L不消耗C相門電路的能量，從而不影響C相電流傳感線圈的線性。在電阻R10和可控硅D1控制極之間接有二極管D9，其作用主要是隔斷缺相訊號(hào)對(duì)過載指示發(fā)光二極管L3的影響。在放大器M的輸出端1接有負(fù)載指示表B。負(fù)載指示表B裝在面板上，做為負(fù)載監(jiān)控指示表。負(fù)載指示表B實(shí)際上是一個(gè)直流電壓表，它顯示放大器M輸出電壓值，但表盤上的標(biāo)度為0-3，其中1為基值電壓，在實(shí)施例中基值為5V，超過1為過過載。面板上還裝有電位器T1的旋鈕，做為電機(jī)額定電流整定旋鈕。電機(jī)M起動(dòng)后，慢慢旋轉(zhuǎn)電流整定旋鈕，指針由大向小逆時(shí)針調(diào)節(jié)，使指針調(diào)到0.5-1之間，一般指在0.8或0.9為宜。調(diào)電位器T1的電阻值，實(shí)際上是調(diào)節(jié)放大器M的負(fù)反饋和放大倍數(shù)。放大器M的放大倍數(shù)K＝T1/R8，因此，電位器T1的電阻值越大，負(fù)反饋越小，放大倍數(shù)越大。對(duì)于不同的電機(jī)，調(diào)節(jié)電位器T1的阻數(shù)，使放大器M輸出端的負(fù)載指示表B指在0.8或0.9，不超過1。如此調(diào)整后，放大器輸出電壓經(jīng)過與基值比較后輸出低電平，可控硅D1、D2不導(dǎo)通。過載時(shí)，過載指表B指示超過1，比較器輸出高電平，可控硅D1、D2導(dǎo)通，過載指示發(fā)光二極管L3亮，繼電器J動(dòng)作，主回路斷開，電機(jī)停轉(zhuǎn)，完成過載保護(hù)作用。電容C8的作用是消除電機(jī)M起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的瞬間沖擊電流而造成的誤動(dòng)作。電容C6與電位器T2的滑動(dòng)點(diǎn)連接，形成延時(shí)電路，可延遲比較器N輸入訊號(hào)的時(shí)間；避免電機(jī)M由于短時(shí)間的過載而造成的繼電器J的誤動(dòng)作。
當(dāng)電機(jī)由于機(jī)械故障造成短路(堵轉(zhuǎn))時(shí)，電機(jī)的電流急增到額定電流的6-7倍，放大器M的輸出值大大超過基值，電容C7、C8迅速充電，比較器N輸出高電平，可控硅D1、D2導(dǎo)通，繼電器J動(dòng)作，電機(jī)斷電。
本實(shí)用新型的電流傳感器線性度高，運(yùn)算放大器的放大倍數(shù)經(jīng)整定，并裝有負(fù)載指示表和運(yùn)行、缺相、過載指示發(fā)光二極管，具有監(jiān)控直觀，保護(hù)精度和準(zhǔn)確度高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)用新型不僅可用于電機(jī)保護(hù)，也可用于三相電力輸配系統(tǒng)中做為保護(hù)裝置。


圖1為負(fù)載控式電機(jī)保護(hù)器的安裝使用示意圖；圖2為負(fù)載控式電機(jī)保護(hù)器的電路原理圖。
其中～M-交流電機(jī) KM-交流接觸器QS-電源刀閘RD-融斷器K-電機(jī)控制開關(guān) J-繼電器 12V 5AJ1-繼電器的常閉觸點(diǎn)J2-繼電器的常開觸點(diǎn)D1、D2-單向可控硅 1A 100VD3、D4、D5-三極管8050或9014D6、D7-5伏穩(wěn)壓二極管D8～D15-二極管，1N4004R1、R2、R3-電阻 1/2W 10～50＝ΩR4、R6、R7、R10-電阻 1/2W 1.2KR5、R9-電阻 1/4W 4.7KR8-電阻 1/4W 0.8K～1KC1、C2、C3、C4、C7-電解電容 25V10μfC8-電容16V 0.47＝μfC5、C8-電解電容25V 100μfT1、T2-電位器 1W 100K-150KL1、L2、L3-發(fā)光二極管 3B-負(fù)載指示電壓表
權(quán)利要求1.一種電機(jī)保護(hù)器，特別適用于交流電機(jī)保護(hù)的負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器，其中a、鐵芯傳感線圈串聯(lián)二極管，與電容器和二極管并聯(lián)后再串聯(lián)電阻跨接在三極管發(fā)射極和基極上形成門電路；A、B、C三相的門電路串聯(lián)，A相集電極串聯(lián)電阻后接在電源正極，C相發(fā)射極接地，形成或門電路；繼電器線圈與可控硅串聯(lián)，接在電源正極和地之間，繼電器常閉點(diǎn)接在電機(jī)接觸器線圈控制電路中，形成繼電保護(hù)電路；繼電器線圈和可控硅的接點(diǎn)接在跟隨器輸入端，跟隨器輸出端接發(fā)光二極管，再串電阻接地形成運(yùn)行指示電路；當(dāng)電機(jī)運(yùn)行正常時(shí)，繼電保護(hù)電路的可控硅不導(dǎo)通，跟隨器輸出高電平，運(yùn)行指示發(fā)光二極管發(fā)光；當(dāng)電機(jī)電路有故障時(shí)，可控硅導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作，跟隨器輸出低電平，運(yùn)行指示發(fā)光二極管不亮；b、發(fā)光二極管串聯(lián)電阻和電容器并聯(lián)接在A相門電路集電極和地之間，A相門電路集電極串聯(lián)穩(wěn)壓二極管和二極管接在繼電保護(hù)可控硅的控制極上，形成缺相指示和保護(hù)電路；當(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，門電路輸出高電平，發(fā)光二極管亮，可控硅導(dǎo)通，繼電器動(dòng)作，電機(jī)接觸器斷開，電機(jī)斷電；c、發(fā)光二極管串聯(lián)電阻和可控硅接在電源正極和地之間，形成過載指示電路；從任一門電路的電阻和電容接點(diǎn)與跟隨器、放大器、比較器、電阻串聯(lián)接在過載指示電路的可控硅控制極上；再串聯(lián)二極管接在繼電保護(hù)電路的可控硅控制極上，形成過載、短路(堵轉(zhuǎn))指示和保護(hù)電路；當(dāng)發(fā)生過載、短路(堵轉(zhuǎn))時(shí)，門電路電阻和電容接點(diǎn)電平升高，比較器輸出高電平，兩個(gè)可控硅都導(dǎo)通，過載指示發(fā)光二極管發(fā)光，保護(hù)繼電器動(dòng)作，電機(jī)接觸器斷開，電機(jī)斷電；其特征在于放大器輸出端接有負(fù)載指示表，放大器的輸入、輸出端之間跨接有電容和按電機(jī)額定電流調(diào)整反饋電阻值的電位器；電流傳感器線圈用的鐵芯由冷軋硅鋼片疊成，截面積85～90平方毫米，線圈1200～2000匝，串聯(lián)10～50歐姆的電阻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載監(jiān)控式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于用4運(yùn)放集成塊聯(lián)成跟隨器、放大器、比較器。
專利摘要本實(shí)用新型是一種交流電機(jī)負(fù)載監(jiān)控式保護(hù)器,包括電流傳感器、放大器、跟隨器、比較器、可控硅繼電器、指示器。本實(shí)用新型設(shè)有運(yùn)行、過載、缺相指示器,電機(jī)電流整定調(diào)節(jié)旋鈕,負(fù)載指示表和高精度的電流傳感電路。本實(shí)用新型具有功能全、靈敏度高、動(dòng)作可靠、使用方便的優(yōu)點(diǎn)。保護(hù)器不僅可用于電機(jī),也可用于三相電力輸配系統(tǒng)中做為保護(hù)裝置。
文檔編號(hào)H02H7/09GK2300209SQ9721584
公開日1998年12月9日 申請日期1997年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者張君冀 申請人:張君冀