專利名稱：自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于保護(hù)電機(jī)不受斷相、過(guò)流等故障損毀的電子裝置。
電機(jī)損毀，主要原因在于超載運(yùn)行、缺相運(yùn)行或機(jī)械阻塞等故障而導(dǎo)致電機(jī)繞組電流劇增、溫度劇升所致。因此早期的電機(jī)保護(hù)器大多采用熱繼電器。但熱繼電器存在著溫度參數(shù)不穩(wěn)定、精度低、誤差大等致命弱點(diǎn)，已逐漸被檢測(cè)精度高、能耗低、調(diào)試簡(jiǎn)便的電子式保護(hù)裝置所取代。不過(guò)目前常用的電子保護(hù)裝置基本上都采用模擬電路和分立元件，因此產(chǎn)品的穩(wěn)定性與可靠性普遍較差。而且有的產(chǎn)品功能單一，僅有過(guò)流保護(hù)或僅有斷相保護(hù)；有的產(chǎn)品雖兩者兼有，但斷相保護(hù)也是利用非斷相繞組電流的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，與過(guò)流保護(hù)并無(wú)本質(zhì)區(qū)別。此外，大多數(shù)產(chǎn)品缺少故障顯示與記憶功能，不利于對(duì)故障的分析與迅速排除。某些進(jìn)口產(chǎn)品(如ECOR系列)雖也能籠統(tǒng)顯示“斷相”或“過(guò)流”，卻不能警示故障程度與部位，而且必須依據(jù)外接電源來(lái)維持顯示，給用戶帶來(lái)諸多不便，其售價(jià)也非一般用戶所能承受(見(jiàn)第三屆全國(guó)電機(jī)保護(hù)與電工節(jié)能技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集，1996.9，濟(jì)南)。
本實(shí)用新型的目的，在于提供一種兼具斷相保護(hù)和過(guò)流保護(hù)功能、不需依靠外接電源而能可靠保護(hù)電機(jī)并對(duì)故障進(jìn)行持續(xù)警示的電機(jī)保護(hù)裝置。同時(shí)該保護(hù)裝置的電流整定采用一次性調(diào)節(jié)方式，達(dá)到簡(jiǎn)便易行、普遍適用的效果。
本發(fā)明的上述目的是這樣實(shí)現(xiàn)的整機(jī)電子線路以邏輯電路為主體，以數(shù)字集成電路代替模擬電路與分立元件完成對(duì)信號(hào)的檢測(cè)與變換，保證整機(jī)工作的穩(wěn)定性和可靠性得到提高，整機(jī)電路的工作電源直接由探頭感應(yīng)信號(hào)經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓后取得。設(shè)置了浮充電源，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)故障現(xiàn)象的記憶與顯示，并確保故障排除之前電機(jī)不被啟動(dòng)，以策安全。此外，過(guò)流保護(hù)的電流整定采取“傻瓜”式的單一調(diào)節(jié)方式，使本實(shí)用新型適用于不同功率容量的電機(jī)。
具體的技術(shù)方案結(jié)合附圖案1、2、3作以下詳細(xì)說(shuō)明附

圖1是該保護(hù)器整機(jī)電子線路的原理框圖。其工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下由三相互感器構(gòu)成的探頭(1)通過(guò)與ABC三相電源主回路相耦合而產(chǎn)生感應(yīng)信號(hào)，整流穩(wěn)壓電路(2)將部分探頭信號(hào)能量轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的直流電壓向電路供電并向浮充電源(3)進(jìn)行動(dòng)態(tài)充電。當(dāng)電機(jī)發(fā)生斷相或過(guò)流故障時(shí)，探頭信號(hào)所攜帶的故障信息將分別通過(guò)相分離電路(4)或反時(shí)限電路(5)使后續(xù)的觸發(fā)記憶電路(7)啟動(dòng)。電路(7)一經(jīng)啟動(dòng)，一方面驅(qū)動(dòng)繼電器J1使其常閉觸點(diǎn)J1-1跳開(kāi)以切斷三相電源，使電機(jī)停轉(zhuǎn)；一方面驅(qū)動(dòng)故障顯示電路(8)點(diǎn)亮相應(yīng)的發(fā)光二極管以顯示故障現(xiàn)象并警示故障程度。此后由于浮充電源(3)的持續(xù)供電，電機(jī)繼續(xù)停轉(zhuǎn)，故障警示燈持續(xù)點(diǎn)亮，起到“保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)”的作用。這不但極大地方便于對(duì)故障的分析與排除，而且由于電源關(guān)斷，電機(jī)不會(huì)被啟動(dòng)，可防止當(dāng)某些嚴(yán)重故障未被排除就盲目啟動(dòng)電機(jī)而可能引發(fā)更大的事故。
以下對(duì)部分電路的結(jié)構(gòu)及其作用特點(diǎn)作簡(jiǎn)要介紹浮充電源(3)電路結(jié)構(gòu)見(jiàn)附圖3(a)，由可充電池E、二極管D2和穩(wěn)壓二極管D1組成。1端接整流穩(wěn)壓電路(2)的輸出。電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)期間，由于可充電池處于動(dòng)態(tài)充電即“浮充”狀態(tài)，其端電壓保持在額定值。一當(dāng)故障發(fā)生，由于保護(hù)生效，電源切斷，電路(2)輸出為零，充電停止，電池E即通過(guò)2端向記憶、顯示電路持續(xù)供電，以保護(hù)事故“現(xiàn)場(chǎng)”。
相分離(4) 電路見(jiàn)附圖3(b)(僅畫(huà)一相)。斷相信號(hào)從1端輸入，經(jīng)斯密特觸發(fā)器S反相后從2端輸出以啟動(dòng)記憶、顯示電路。由于斯密特電路轉(zhuǎn)換的時(shí)間只有50～100ns，可知一旦電機(jī)發(fā)生斷相、其保護(hù)功能和故障警示將立即生效。
反時(shí)限(5)電路見(jiàn)附圖3(d)，由模塊ZJD-01和電位器W、電容C組成。當(dāng)電機(jī)發(fā)生過(guò)流故障時(shí)，過(guò)流信號(hào)經(jīng)電位器W輸入ZJD-01模塊的1端，由于電容C的作用，在ZJD-01的3端得到一個(gè)經(jīng)“反時(shí)限”變換的輸出信號(hào)。所謂反時(shí)限，是指電機(jī)電流超出額定值后，保護(hù)動(dòng)作生效的時(shí)間跟電流增幅成反比，即電流增幅越大，保護(hù)生效時(shí)間越短。根據(jù)實(shí)際需要分為四個(gè)時(shí)限，見(jiàn)下表
上表中，保護(hù)生效時(shí)間由電容C決定，而電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)額定電流的整定是通過(guò)電位器W來(lái)調(diào)節(jié)的(調(diào)節(jié)方法后述)。在圖3(d)中，從4、5、6、7四個(gè)端頭輸出的信號(hào)分別代表四個(gè)時(shí)限的電流增幅，它們將啟動(dòng)后續(xù)電路使相應(yīng)的指示燈點(diǎn)亮以警示過(guò)流故障的程度。反時(shí)限電路的一個(gè)突出特點(diǎn)是，在各時(shí)限內(nèi)，如果故障自行消除、電流恢復(fù)正常，則電路不發(fā)生變換，保護(hù)動(dòng)作也就不會(huì)生效，電機(jī)將繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)?？芍?，反時(shí)限電路不但能有效地克服其他保護(hù)裝置容易受電流的偶然波動(dòng)而頻頻發(fā)生誤動(dòng)作的弊病，從而大大提高了抗干擾能力；萬(wàn)一電機(jī)出現(xiàn)嚴(yán)重故障(如抱軸、阻塞等)引起電流急劇增大時(shí)，又能迅速使保護(hù)生效、電機(jī)停轉(zhuǎn)，從而大大提高保護(hù)的可靠性。
啟動(dòng)延時(shí)(6)電路見(jiàn)附圖3(c)，由斯密特觸發(fā)器S、三極管Q、隔直電容C和電位器W組成。1端接穩(wěn)壓電源正極，2端與圖3(d)的1端相連。由于電機(jī)啟動(dòng)的瞬間，電流往往超出額定值的4～8倍，根據(jù)上表可知電機(jī)將迅即被保護(hù)而停轉(zhuǎn)。因此為了順利啟動(dòng)電機(jī)，就必須確保反時(shí)限電路能躲過(guò)啟動(dòng)瞬間浪涌電流的沖擊。啟動(dòng)延時(shí)電路的作用就在于吸收這種浪涌電流。電路的時(shí)間常數(shù)可通過(guò)電位器W進(jìn)行調(diào)節(jié)。電機(jī)功率不同，其啟動(dòng)浪涌電流持續(xù)時(shí)間也不一樣。對(duì)于功率容量小于50KW的電機(jī)，啟動(dòng)延時(shí)調(diào)至30秒左右為宜。
記憶顯示電路圖3(e)是觸發(fā)記憶(7)與故障顯示(8)兩部分的組合電路。由模塊ZJD-02、繼電器J1和發(fā)光二極管D1-D7等組成。1-3端分別跟相分離電路(4)的三個(gè)輸出端相聯(lián)；4-7端和8端分別跟圖3(d)的4-7端和3端相聯(lián)；9端與浮充電路(3)的可充電電池的正極相接。發(fā)光二極管D1-D3為斷相故障指示燈，可分別顯示所斷相號(hào)(A、B或C)；D4-D7為過(guò)流故障指示燈，可對(duì)應(yīng)警示上表所列四個(gè)時(shí)限的過(guò)流增幅。從電路結(jié)構(gòu)可知，一旦電機(jī)發(fā)生斷相或過(guò)流故障，模塊ZJD-02都將被觸發(fā)啟動(dòng)，使電機(jī)得到保護(hù)的同時(shí)，使相應(yīng)的故障指示燈點(diǎn)亮。其中，斷相指示燈將顯示所斷相號(hào)，而過(guò)流指示燈將警示故障的嚴(yán)重程度。而且由于浮充電源的持續(xù)供電，將使電機(jī)保護(hù)與故障警示得以保持。記憶顯示電路這種“保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)”的功能極大地方便于對(duì)故障的分析與排除。
附圖2是本實(shí)用新型的實(shí)施例ZJD-I型電機(jī)保護(hù)器的面板示意圖。為了直觀、集中地展示本實(shí)用新型的各項(xiàng)功能，面板的上部安裝有斷相故障指示燈(14)，并標(biāo)志以“斷相-A、B、C”，過(guò)流故障指示燈(13)，并標(biāo)志以“過(guò)流-G1、G2、G3”。左右兩邊的指示燈Q(10)和G0(12)，分別與面板中部左右兩邊的“啟動(dòng)延時(shí)”電位器旋鈕(9)和“電流整定”電位器旋鈕(11)相對(duì)應(yīng)。面板下部右邊的復(fù)位按鈕FW(15)用于使電路復(fù)原；左邊的插孔DC(16)用于接入4.5V備用電源。
以下結(jié)合附圖1和附圖2簡(jiǎn)要說(shuō)明本實(shí)用新型的調(diào)試程序①將本裝置跟電機(jī)三相主回路聯(lián)接妥當(dāng)；②將“電流整定”電位器旋鈕(11)反時(shí)針調(diào)到底；將“啟動(dòng)延時(shí)”電位器旋鈕(9)按在用電機(jī)的功率調(diào)到合適刻度(如30秒)；③啟動(dòng)電機(jī)，待啟動(dòng)延時(shí)指示燈Q(10)點(diǎn)亮；④順時(shí)針緩慢旋動(dòng)旋鈕(11)并注意觀察指示G0(12)。一當(dāng)該指示燈出現(xiàn)閃爍即暫停旋動(dòng)；⑤緊接著，逆時(shí)針緩慢回調(diào)旋鈕(11)到指示燈G0(12)剛好熄滅，停止旋動(dòng)，并將位置鎖定，調(diào)試結(jié)束。
此后，一旦電機(jī)發(fā)生斷相或過(guò)流故障，如前所說(shuō)，相應(yīng)的故障指示燈亮起并保持點(diǎn)亮。其中與過(guò)流反時(shí)限規(guī)律對(duì)應(yīng)的故障顯示指示燈G0、G1、G2或G3的點(diǎn)亮將警示過(guò)流故障的嚴(yán)重程度。
當(dāng)故障發(fā)生、系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)與警示狀態(tài)，若要重新啟動(dòng)電機(jī)，需按下復(fù)位按鈕FW(15)，使電路復(fù)原，也為下次故障作備用。
假如浮充電源的可充電池E失效，致使保護(hù)與顯示功能失靈，可用三節(jié)干電池接成4.5V電源從插孔DC(16)接入，電路各項(xiàng)功能將正常生效。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)想比較，具有如下明顯優(yōu)點(diǎn)(1)自供電功能無(wú)需外接電源而保證電子線路正常工作，給使用帶來(lái)方便；(2)記憶顯示功能對(duì)故障現(xiàn)象(斷相或過(guò)流)能準(zhǔn)確并持續(xù)進(jìn)行顯示，極大地方便了對(duì)故障的分析與排除；(3)現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)功能故障發(fā)生后，除非采取手動(dòng)復(fù)位，否則電機(jī)不被啟動(dòng)，從而可防止在故障排除前就盲目啟動(dòng)電機(jī)可能引發(fā)的其他事故；(4)反時(shí)限功能對(duì)過(guò)流故障的反時(shí)限保護(hù)，大大提高過(guò)流保護(hù)的可靠性與抗干擾能力；(5)傻瓜式的電流整定對(duì)于不同功率容量的電機(jī)，電流整定均只采用單項(xiàng)調(diào)節(jié)、一次調(diào)定，簡(jiǎn)便安全，又普遍適用。
以下對(duì)附圖作圖面說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型電子線路的原理框圖；圖2是本實(shí)用新型的面板示意圖；圖3(a)是浮充電源電路；圖3(b)是相分離電路；圖3(c)是啟動(dòng)延時(shí)電路；圖3(d)是反時(shí)限電路；圖3(e)是記憶顯示電路。
現(xiàn)舉出本實(shí)用新型的典型實(shí)施例三相電機(jī)功率為30KW，啟動(dòng)延時(shí)調(diào)至20秒，以DLT-2電流調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)電流，以DM6266型鉗形表監(jiān)測(cè)電流，額定電流整定為50A。調(diào)節(jié)電流調(diào)節(jié)器以改變電流增幅，則電機(jī)依照反時(shí)限規(guī)律發(fā)生保護(hù)的同時(shí)，面板上相應(yīng)的過(guò)流指示燈也亮起，并持續(xù)約60分鐘。當(dāng)使一相(如B相)斷相時(shí)，電機(jī)立即停轉(zhuǎn)，同時(shí)面板上相應(yīng)的指示燈(“斷相——B”)亮起，并持續(xù)約60分鐘。
在保護(hù)持續(xù)生效(電機(jī)停轉(zhuǎn)、故障指示燈亮)的這段時(shí)間內(nèi)，如果故障未被排除或未經(jīng)手動(dòng)復(fù)位，電機(jī)就無(wú)法被啟動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)自供電記憶式的可靠保護(hù)。
權(quán)利要求1.一種自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于該保護(hù)器的電子線路由探頭(1)、整流穩(wěn)壓(2)、浮充電源(3)、相分離(4)、反時(shí)限(5)、啟動(dòng)延時(shí)(6)、觸發(fā)記憶(7)、故障顯示(8)以及繼電器J1等組成，并有一組由發(fā)光二極管組成的斷相故障與過(guò)流故障指示燈，其中斷相指示燈三只，用于顯示所斷相號(hào)(A、B或C)；過(guò)流指示燈四只，用于警示過(guò)流故障的程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的浮充電源(3)由可充電池，二極管和穩(wěn)壓二極管組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于；所述的相分離電路(4)由斯密特觸發(fā)器等構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的反時(shí)限電路(5)由模塊ZJD-01、電流整定電位器和積分電容等構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的啟動(dòng)延時(shí)電路(6)由斯密特觸發(fā)器、三極管、延時(shí)電位器和隔直電容構(gòu)成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于所述的觸發(fā)記憶(7)和故障顯示(8)的組合電路由模塊ZJD-02、繼電器J1和發(fā)光二極管D1-D7組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器，其特征在于有一個(gè)能直觀展示本實(shí)用新型各項(xiàng)功能的面板，面板的上部安裝有三只斷相指示燈(14)和三只過(guò)流指示燈(13)，分別標(biāo)志以“斷相-A、B、C”和“過(guò)流-G1、G2、G3”；上部左右兩邊還裝有啟動(dòng)指示燈Q(10)和整定指示燈G0(12)，它們分別與安裝于面板中部左右兩邊的“啟動(dòng)延時(shí)”電位器旋鈕(9)和“電流整定”電位器旋鈕(11)相對(duì)應(yīng)；面板下部的右邊安裝有復(fù)位按鈕FW(15)，左邊安裝有備用電源插孔DC(16)。
專利摘要一種自供電記憶式電機(jī)保護(hù)器,它是不需外接電源而能可靠保護(hù)電機(jī)并自動(dòng)記憶、警示電機(jī)故障的電子裝置,其電子線路由探頭(1)、整流穩(wěn)壓(2)、浮充電源(3)、相分離(4)、反時(shí)限(5)、啟動(dòng)延時(shí)(6)、觸發(fā)記憶(7)、故障顯示(8)以及繼電器J
文檔編號(hào)H02H7/08GK2378865SQ99203748
公開(kāi)日2000年5月17日 申請(qǐng)日期1999年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月12日
發(fā)明者蔡長(zhǎng)壽, 胡肆福, 王榮峰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所二部, 廈門(mén)市佳興電器有限公司