專利名稱：電機(jī)保護(hù)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種三相電機(jī)保護(hù)開關(guān)，適用于三相交流電機(jī)的缺相、斷相、電壓嚴(yán)重不平衡、短路、相線碰地、設(shè)備漏電等故障情況下的免調(diào)試專用開關(guān)。
目前，電機(jī)缺相保護(hù)產(chǎn)品種類繁多，例如，熱繼電器、穿心式電機(jī)保護(hù)器、電機(jī)用空氣開關(guān)等。然而，這些產(chǎn)品存在時(shí)間反應(yīng)慢、靈敏度低等缺陷。有資料表明，電機(jī)燒毀的原因80％屬于缺相，在農(nóng)村更明顯。有的缺相保護(hù)裝置利用缺相時(shí)的星點(diǎn)電壓與零線電壓比較后再經(jīng)過電路分析執(zhí)行保護(hù)，雖說效果也不錯(cuò)，但在使用中需要另接零線，而實(shí)際動(dòng)力線路中往往不帶零線，這給用戶帶來額外困難；而有的不帶零線的產(chǎn)品卻需把電機(jī)繞組中線點(diǎn)接地或根據(jù)電機(jī)大小來調(diào)試才能運(yùn)行，這也給用戶帶來麻煩。因此，電機(jī)缺相保護(hù)開關(guān)急需改進(jìn)。
本實(shí)用新型目的在于提出一種在原有斷路器的基礎(chǔ)上，利用其剩余空間，增設(shè)電子電路而組成免調(diào)試的電機(jī)保護(hù)開關(guān)。
本實(shí)用新型目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電機(jī)保護(hù)開關(guān)，其特征在于用初級繞組直接連于各條三相電上的耦合變壓器采樣三相電電源故障信號，用三個(gè)分別串聯(lián)于各條三相電中的分流器采樣電機(jī)繞組故障信號，及用絕緣并同時(shí)繞在三條三相電上的電流互感器采樣電機(jī)漏電故障信號，然后再用經(jīng)放大比較后的各采樣信號去控制脫扣器的電流開關(guān)，即可控硅的控制極及靠機(jī)械帶動(dòng)斷路器觸點(diǎn)斷電，來保護(hù)電機(jī)及人畜安全。
結(jié)合附圖，進(jìn)一步說明本實(shí)用新型內(nèi)容。


圖1本實(shí)用新型電路原理框圖圖2本實(shí)用新型電路圖分部1圖3本實(shí)用新型電路圖分部2圖4本實(shí)用新型立體圖圖中1、原有斷路器的常開觸點(diǎn)2、斷路器四連桿脫扣軸3、短路保護(hù)電磁脫扣器 4、漏電檢驗(yàn)觸點(diǎn)5、漏電檢驗(yàn)按鈕6、電路板7、斷路器人工分合操作手柄 8、電機(jī)及三相電源接線柱9、銜鐵TQ線繞分勵(lì)脫扣器 B1-B6耦合變壓器ZCT電流互感器 F1-F3分流器
IC1、IC2放大比較器IC3放大器SCR可控硅 R5可調(diào)電阻D二極管 K電機(jī)斷路器觸點(diǎn)圖1是本實(shí)用新型電路原理框圖，該電路包括三相電源故障采樣電路，電機(jī)繞組故障采樣電路，電機(jī)漏電故障采樣電路，及執(zhí)行電路。具體電路見圖2和圖3。
三相電源故障采樣電路包括順序連接的耦合變壓器B1-B3，和放大比較器；各耦合變壓器B1、B2、B3的初級繞組分別直接連于三條相線上，放大比較器的輸出連接執(zhí)行電路的可控硅SCR的控制極；電機(jī)繞組故障采樣電路包括順序連接的分流器F1、F2、F3和放大比較器；三條相線剪斷再串入各分流器F1、F2、F3，放大器比較器的輸出連接執(zhí)行電路的可控硅SCR的控制極；電機(jī)漏電故障采樣電路包括順序連接的電流互感器ZCT和放大器；三條相線同時(shí)絕緣穿過電流互感器ZCT，放大器的輸出連接執(zhí)行電路的可控硅SCR的控制極；執(zhí)行電路包括順序連接的分勵(lì)脫扣器TQ、可控硅SCR，及其機(jī)械連動(dòng)的斷路器觸點(diǎn)K；可控硅SCR負(fù)端接地，正端連分勵(lì)脫扣器TQ，脫扣器TQ正端再經(jīng)耦合變壓器B1、B2、B3的初級繞組接三相電的各相線。分勵(lì)脫扣器TQ與斷路器觸點(diǎn)K之間只是機(jī)械連動(dòng)關(guān)系。
工作原理無論何種故障，均使可控硅SCR控制極得到開啟電壓而導(dǎo)通，隨之使分勵(lì)脫扣器TQ通電而靠機(jī)械帶動(dòng)斷路器的觸點(diǎn)K脫開而斷電，對電機(jī)及人畜進(jìn)行保護(hù)。
圖2是本新型電路圖部分1，該電路包括三相電源故障采樣電路和執(zhí)行電路。
三相電源故障采樣電路包括順序連接的耦合變壓器B1、B2、B3和放大比較器，及其周圍元件；耦合變壓器B1、B2、B3初級正端分別連接三條相線A、B、C以采樣，次級經(jīng)二極管D9、D10、D11整流及經(jīng)R6、R7、R8、C4、C5、C6濾波后分別連接于放大比較器IC1的各輸入腳5、3和12；放大比較器包括集成電路IC1及其周圍元件；IC1信號輸入腳5、3、12；輸出腳8，腳4接電源，腳11接地，腳2、6、13及10接比較電壓③和②，腳9、14、7、1是比較輸出。腳8經(jīng)電阻R9和二極管D16只單向向可控硅控制極饋電。
執(zhí)行電路包括順序連接的整流、分勵(lì)脫扣器TQ、可控硅SCR、穩(wěn)壓、分壓，及其周圍元件；二極管D1-D6負(fù)責(zé)整流，TQ起電感作用，穩(wěn)壓管WD穩(wěn)壓，電阻R3、R4、D8及R5分壓，可控硅SCR直接由分勵(lì)脫扣器TQ負(fù)端連出，而SCR的負(fù)端接地，斷路器觸點(diǎn)K與脫扣器TQ之間只是機(jī)械連動(dòng)關(guān)系。三條相線經(jīng)耦合變壓器B1、B2、B3的初級連整流二極管D1-D6的正負(fù)端，整流輸出連分勵(lì)脫扣器TQ,TQ連電阻，電容及齊納二極管WD而分別輸出三個(gè)正電壓①②③；①是集成電路IC1、IC2、IC3直流電源；②和③是IC1及IC2的比較電壓，③比②僅低一個(gè)PN結(jié)正向壓降。
圖3是本實(shí)用新型電路圖分部2，該電路包括電機(jī)繞組故障采樣電路和電機(jī)漏電故障采樣電路。
電機(jī)繞組故障采樣電路包括順序連接的分流器F1、F2、F3和放大比較器，及其周圍元件；先剪斷各相線再將各分流器F1、F2、F3分別串接在三條相線上以采樣電機(jī)繞組故障，并且分別將分流器并聯(lián)于耦合變壓器B4、B5、B6初級繞組上；B4、B5、B6的次級繞組電壓經(jīng)二極管D17、D18、D19整流后連接放大比較器IC2的各輸入腳5、3、12；放大比較器包括集成電路IC2及其周圍元件；信號輸入是5、3、12，輸出腳8，腳4接電源，腳11接地，腳2、6、10、13分別連接比較電壓②和③，腳1、7、9、14是比較輸出。腳8經(jīng)電阻R17和二極管D24連接于可控硅SCR控制極，D24保證僅單向給SCR控制極饋電。
電機(jī)漏電故障采樣電路包括順序連接的電流互感器ZCT和放大器IC3，及其周圍元件；電流互感器ZCT同時(shí)絕緣繞過三條相線，電流互感器ZCT兩端經(jīng)并聯(lián)的阻容二極管及串聯(lián)的電阻R23濾波再連于放大器IC3的輸入嘟1、2,IC3的腳3接地，腳4、5接時(shí)間常數(shù)R24、C14，腳8接電源VCC。輸出腳7經(jīng)二極管D27連可控硅SCR的控制極，同樣，D27只給SCR的控制極單向饋電。
圖4是本實(shí)用新型立體圖，上圖是產(chǎn)品上蓋，它有斷路器人工分合操作手柄和漏電檢驗(yàn)鈕5；下圖是內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖，標(biāo)號8各點(diǎn)分別接三相電及負(fù)載電機(jī)。
工作原理二極器D1-D6把交流相電整流成直流電、經(jīng)過分勵(lì)脫扣器TQ、電阻R3，及齊納穩(wěn)壓管WD進(jìn)行穩(wěn)壓，再經(jīng)過各電阻及二極管分壓分別輸出三個(gè)不同電壓①②③,①是集成電路的直流電源VCC,②③是比較電壓；②比③僅高出一個(gè)PN結(jié)的正向壓降?？煽毓鑃CR正端直接從分勵(lì)脫扣器TQ負(fù)端連出，再經(jīng)SCR負(fù)端接地，起到脫扣器的電流開關(guān)作用，作成全電路執(zhí)行電路。
三相電源故障采樣電路三相電源故障采樣耦合變壓器B1、B2、B3的初級串在三條相線上，從其次級提取信號再經(jīng)D9、D10、D11整流后，再分別加到比較放大器IC1的三個(gè)輸入腳5、3、12上，進(jìn)行放大及比較。當(dāng)三相電源電壓正常時(shí)，腳5、3和12輸入電壓都高于比較電壓③，IC1的腳7、9、14的電壓與腳10電壓進(jìn)行比較而腳10低于腳9電壓，則腳8沒有輸出。當(dāng)三相電壓嚴(yán)重不平衡或缺相，腳9由高電位變?yōu)榈碗娢唬⒌陀谀_10的比較電壓值②，而總輸出腳8輸出的高電位由R9限流，再由D16輸出④去觸發(fā)SCR的控制極，使其導(dǎo)通；D16保障僅單向向SCR控制極饋電，于是，分勵(lì)脫扣器TQ有大電流流過，最終連動(dòng)其觸點(diǎn)K使三相電斷電，而保護(hù)了電機(jī)。
電機(jī)繞組故障采樣電路分流器F1、F2、F3的信號電壓分別加到與其并聯(lián)耦合變壓器B4-B6的初級繞組上，次級感應(yīng)出的電壓信號輸給放大比較器IC2的輸入腳5、3和12。IC2工作原理與IC1相同，不同的只是采樣電路；三相電源故障采樣電路提取的是三相電源各相線故障信號，而電機(jī)繞但故障采樣電路提取的是電機(jī)繞組故障信號。當(dāng)電機(jī)至少有一相繞組電流下降成斷相時(shí)，耦合變壓器B4、B5、B6的次級至少有一個(gè)電壓不平衡，放大比較器IC2輸出腳8有輸出而去能發(fā)可控硅SCR控制極并使之導(dǎo)通，致使分勵(lì)脫扣器TQ通電而機(jī)械連動(dòng)觸點(diǎn)K動(dòng)作去切斷電源，保護(hù)了電機(jī)。
電機(jī)漏電故障采樣電路電機(jī)發(fā)生漏電時(shí)，則電流互感器ZCT感高出的電壓信號，經(jīng)電容C12濾波，及二極管D25、D26和電阻R22的限流限幅，再經(jīng)電阻R23加到運(yùn)算放大器IC3的輸入腳1、2進(jìn)行放大，其輸出腳7的信號經(jīng)二極管D27而去觸發(fā)可控硅SCR控制極并使之導(dǎo)通，致使脫扣器TQ通電而機(jī)械連動(dòng)觸點(diǎn)K動(dòng)作，切斷電源，保護(hù)了設(shè)備及人畜安全。
本實(shí)用新型優(yōu)點(diǎn)1、在三相電出現(xiàn)缺相或電壓嚴(yán)重不平衡故障、電機(jī)繞組故障，或設(shè)備漏電與人畜觸電時(shí)，均能使三相電源斷電而保護(hù)設(shè)備和人畜安全；2、接線簡單，用戶無需調(diào)試；3、仍保留原來普通斷路器，造價(jià)低。
實(shí)施例1放大比較器IC1、IC2型號采用LM324，運(yùn)算放大器IC3型號采用54123實(shí)施例2放大比較器IC1、IC2型號采用HA17324。
權(quán)利要求1.一種電機(jī)保護(hù)開關(guān)，其特征在于用初級繞組直接連于各條三相電上的耦合變壓器采樣三相電電源故障信號，用三個(gè)分別串聯(lián)于各條三相電中的分流器采樣電機(jī)繞組故障信號，及用絕緣并同時(shí)繞在三條三相電上的電流互感器采樣電機(jī)漏電故障信號，然后再用經(jīng)放大比較后的各采樣信號去控制脫扣器的電流開關(guān)，即可控硅的控制極及靠機(jī)械帶動(dòng)斷路器觸點(diǎn)斷電，來保護(hù)電機(jī)及人畜安全。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于三相電源故障采樣電路包括順序連接的耦合變壓器B1、B2、B3和放大比較器，及其周圍元件；耦合變壓器B1、B2、B3初級正端分別連接三條相線A、B、C以采樣，次級經(jīng)二極管D9、D10、D11整流及經(jīng)R6、R7、R8、C4、C5、C6濾波后分別連接于放大比較器IC1的各輸入腳5、3和12；放大比較器包括集成電路IC1及其周圍元件；IC1信號輸入腳5、3、12；輸出腳8，腳4接電源，腳11接地，腳2、6、13及10接比較電壓③和⑦，腳9、14、7、1是比較輸出。腳8經(jīng)電阻R9和二極管D16只單向向可控硅控制極饋電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于電機(jī)繞組故障采樣電路包括順序連接的分流器F1、F2、F3和放大比較器，及其周圍元件；先剪斷各相線再將各分流器F1、F2、F3分別串接在三條相線上以采樣電機(jī)繞組故障，并且分別將分流器并聯(lián)于耦合變壓器B4、B5、B6初級繞組上；B4、B5、B6的次級繞組電壓經(jīng)二極管D17、D18、D19整流后連接放大比較器IC2的各輸入腳5、3、12；放大比較器包括集成電路IC2及其周圍元件；信號輸入是5、3、12，輸出腳8，腳4接電源，腳11接地，腳2、6、10、13分別連接比較電壓②和③，腳1、7、9、14是比較輸出。腳8經(jīng)電阻R17和二極管D24連接于可控硅SCR控制極，D24保證僅單向給SCR控制極饋電。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于電機(jī)漏電故障采樣電路包括順序連接的電流互感器ZCT和放大器IC3，及其周圍元件；電流互感器ZCT同時(shí)絕緣繞過三條相線，電流互感器ZCT兩端經(jīng)并聯(lián)的阻容二極管及串聯(lián)的電阻R23濾波再連于放大器IC3的輸入嘟1、2,IC3的腳3接地，腳4、5接時(shí)間常數(shù)R24、C14，腳8接電源VCC。輸出腳7經(jīng)二極管D27連可控硅SCR的控制極，同樣，D27只給SCR的控制極單向饋電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其特征在于執(zhí)行電路包括順序連接的整流、分勵(lì)脫扣器TQ、可控硅SCR、穩(wěn)壓、分壓，及其周圍元件；二極管D1-D6負(fù)責(zé)整流，TQ起電感作用，穩(wěn)壓管WD穩(wěn)壓，電阻R3、R4、D8及R5分壓，可控硅SCR直接由分勵(lì)脫扣器TQ負(fù)端連出，而SCR的負(fù)端接地，斷路器觸點(diǎn)K與脫扣器TQ之間只是機(jī)械連動(dòng)關(guān)系。三條相線經(jīng)耦合變壓器B1、B2、B3的初級連整流二極管D1-D6的正負(fù)端，整流輸出連分勵(lì)脫扣器TQ,TQ連電阻，電容及齊納二極管WD而分別輸出三個(gè)正電壓①②③；①是集成電路IC1、IC2、IC3直流電源；②和③是IC1及IC2的比較電壓，③比②僅低一個(gè)PN結(jié)正向壓降。
專利摘要涉及一種三相電機(jī)保護(hù)開關(guān)，適用于三相交流電機(jī)的缺相、斷相、電壓嚴(yán)重不平衡、短路、相線碰地、設(shè)備漏電等故障情況下的免調(diào)試專用開關(guān)。目的在于提出一種在原有斷路器的基礎(chǔ)上，利用其剩余空間，增設(shè)電子電路而組成免調(diào)試的電機(jī)保護(hù)開關(guān)。開關(guān)電路包括三相電源故障采樣電路，電機(jī)繞組故障采樣電路，電機(jī)漏電故障采樣電路，及執(zhí)行電路。其效果是接線簡單，用戶無需調(diào)試。
文檔編號H02H7/08GK2354283SQ9820682
公開日1999年12月15日 申請日期1998年7月13日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月13日
發(fā)明者張運(yùn)龍 申請人:張運(yùn)龍