專利名稱：三相電動機綜合保護裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種交流電動機的保護裝置，廣泛用于三相電動機，特別適用于深井泵及其電動機的保護。
三相電動機常用的有過載、短路、斷相保護。對于深井泵配套設(shè)備，一旦發(fā)生泵軸斷裂，電動機載荷減小，即欠載時，保護裝置未能及時起到作用而使事故進一步擴大，最終導(dǎo)致井壁損壞，電動機燒損，甚至發(fā)生電動機燒毀后，過載、短路、斷相保護的繼電器仍未動作，造成整個深井報廢，損失嚴重。
本實用新型的目的是提供一種三相電動機的綜合保護裝置，它除了具備常規(guī)的過載、短路、斷相保護外，還具有欠載和三相電源不平衡保護。
本實用新型的目的是采用如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的裝在三相電源上的電流互感器對電動機電流采樣，取樣電路將取樣信號分別送到欠載、短路，三相電源不平衡和斷相保護電路，經(jīng)“或”門使繼電器斷開或閉合來控制電動機的停止或轉(zhuǎn)動。欠載保護電路由電壓比較器IC1、可控硅SR、電位器RW2、穩(wěn)壓管DW1、電阻R7和“或”門D10等組成，電壓比較器IC1的反相輸入端與可控硅SR的負極、穩(wěn)壓管DW1相接，電壓比較器IC1的正相輸入端與電阻R7、電位器RW1的中心抽頭相接，電阻R7與可控硅SR的控制極相連，電壓比較器IC1的輸出端與“或”門D10、發(fā)光二極管LD1相接，“或”門D10接至執(zhí)行電路的三極管BG的基極；三相電源不平衡和斷相保護電路由電壓比較器IC4、偽橋D4～D9、電位器RW5、電阻R16、電容器C4和“或”門D15組成，偽橋由二極管D4～D9構(gòu)成，其輸入端a、b、c分別接到電流互感器L1、L2、L3，二極管D7、D8、D9的正極接地，二極管D4、D5、D6的負極即偽橋的輸出端經(jīng)電阻R16與電壓比較器IC4的反相輸入端相連，電壓比較器IC4的正相輸入端接到電位器RW5，IC4的反相輸入端還與電容器C4相接，IC4的輸出端與“或”門D15、發(fā)光二極管LD4相接，“或”門D15連接到執(zhí)行電路的三極管BG的基極，執(zhí)行電路由三極管BG、繼電器J構(gòu)成，三極管BG的基極與“或”門D10、D11、D13、D15相連，三極管BG和繼電器J串接后并聯(lián)在電源的正、負E兩端。
本實用新型的工作原理是裝在三相電源上的L1、L2、L3電流互感器是取樣信號的傳感元件，當電動機在額定功率正常運行時，電阻R1、R2、R3在電流互感器L1、L2、L3上取得交流信號，經(jīng)二極管D1、D2、D3和電容器C1、C2、C3整流濾波后在電阻R4、R5、R6上得到一個直流信號電壓，經(jīng)電位器RW1調(diào)整成預(yù)定值，即為信號電壓U，被分別送至欠載、過載、短路保護電路。以上元件組成本實用新型的取樣電路，當接通直流電源正、負E端時，調(diào)節(jié)電位器RW3、RW4、RW5，使電壓比較器IC1～IC4的輸出端均為高電位，三極管BG處于飽和導(dǎo)通狀態(tài)，繼電器J吸合，電動機啟動，正常運行，發(fā)光二極管LD1～LD4指示燈不亮。
以下將分別說明發(fā)生各種故障時的工作狀況1、欠載保護當接通電源E電動機尚未起動時，電壓比較器IC1的正相輸入端電壓為零伏。電動機啟動后，經(jīng)電流互感器L1、L2、L3取樣，信號電壓U上升到額定值，經(jīng)電阻R7觸發(fā)可控硅SR導(dǎo)通，此時電壓比較器IC1的反相輸入端電位上升至門坎電壓U1。調(diào)節(jié)電阻R7和電位器RW2使可控硅SR的觸發(fā)電位大于電壓比較器IC1的門坎電壓U1并大于零伏，即信號電壓U大于門坎電壓U1。當泵軸斷裂，電動機發(fā)生欠載，電流互感器L1、L2、L3所取信號隨之減小，信號電壓U也減小。當U小于電壓比較器IC1的門坎電壓U1時，IC1翻轉(zhuǎn)，其輸出電位由高電位降至低電位，并由“或”門D10傳至三極管BG的基極，三極管BG截止，繼電器J失電，電動機斷電停轉(zhuǎn)，同時發(fā)光二極管CD1閃亮，指示欠載故障發(fā)生。
2、三相電源不平衡和斷相保護電壓比較器IC4正相輸入端的門坎電壓由電位器RW5調(diào)整為正電位。若三相電源供電平衡， 電動機正常運行時，在電流互感器L1、L2、L3上感應(yīng)到的信號是相等的，偽橋D4～D9的中點a、b、c的電位也相等，所以偽橋輸出端無壓差并小于電壓比較器IC4的門坎電壓U4。當三相電源不平衡時，偽橋中a、b、c三點的電位就不一致，偽橋輸出端有電壓輸出。三相電源不平衡程度較嚴重時，a、b、c點的電位差就較大，偽橋輸出電壓也就隨之增大，該電位大于電壓比較器IC4的門坎電壓U4時，IC4翻轉(zhuǎn)，其輸出由高電位降至低電位，經(jīng)“或”門D15使三極管BG截止，繼電器J釋放，電動機停轉(zhuǎn)，與此同時，發(fā)光二極管LD4閃亮，以示三相電源不平衡故障發(fā)生。由于二極管D16、電阻R24的反饋作用，致使電壓比較器IC4的門坎電壓U4降至低電位，電路進入自鎖狀態(tài)而不會自動復(fù)位。
同理，當發(fā)生斷相故障時，電流互感器L1、L2、L3中就有一相，設(shè)L1感應(yīng)不到信號，則偽橋中a點為零狀，而另二相感應(yīng)信號就要升高并應(yīng)大于信號電壓U。此時，偽橋中a、b、c三點電位就不相等。偽橋有較高的電壓輸出，當此輸出電壓大于電壓比較器IC4的門坎電壓U4時，IC4翻轉(zhuǎn)，與三相電源不平衡故障時一樣，電動機停轉(zhuǎn)，二極管LD4指示亮，電路進入自鎖狀態(tài)。
3、過載保護調(diào)整電位器RW3，使電壓比較器IC2的門坎電壓U2大于信號電壓U，所以電動機正常運轉(zhuǎn)時，IC2的輸出端是高電位。當發(fā)生過載時，電流互感器L1、L2、L3上感應(yīng)的信號增大，信號電壓U隨之增大，當信號電壓U大于電壓比較器IC2的門坎電壓U2時，IC2就翻轉(zhuǎn)，輸出由高電位降至低電位，經(jīng)“或”門D11使三極管BG截止，繼電器J釋放切斷電源，電動機停轉(zhuǎn)，同時，發(fā)光二極管LD2亮指示過載故障發(fā)生。由于二極管D12、電阻R22的反饋作用，電壓比較器IC2的門坎電壓U2降低，使電路自鎖。
4、短路保護當三相電源發(fā)生相間短路時，電流互感器L1、L2、L3感應(yīng)到的信號就很大，信號電壓很快上升到很高的電位，經(jīng)電阻R9、R10分壓后仍大于電壓比較器IC3的門坎電壓U3，由電阻R15送至IC3的反相輸入端，IC3翻轉(zhuǎn)，其輸出由高電位降至低電位，經(jīng)“或”門D13使三極管BG截止，繼電器J失電，電動機停轉(zhuǎn)。同時發(fā)光二極管LD3亮，指示短路故障發(fā)生。由于電阻R23、二極管D14的反饋作用，使電路自鎖。
本實用新型采用四組電壓比較電路，分別實現(xiàn)欠載、過載、短路、三相電源不平衡和斷相保護，線路簡單，動作靈敏，性能可靠。具有欠載保護特有功能，是降低深井泵及配用電機、自耦降壓起動器故障和損壞的理想保護裝置。本實用新型與自耦降壓起動器配套使用，不需改變配套設(shè)備的結(jié)構(gòu)，易于安裝。由于采用D4～D9構(gòu)成的偽橋，較其它電動機保護裝置增加了三相電源不平衡保護功能。過載、短路保護符合反時限特性，即輕度過載動作時間長，嚴重過載(短路)時保護動作為瞬時。各種故障指示直觀，便于判別故障原因。保護電路具有自鎖功能，必須斷電并排除故障后重新通電，才能正常工作。
以下將結(jié)合附圖
對本實用新型作進一步的詳細描述。
附圖為本實用新型一種結(jié)構(gòu)的電氣原理圖。
參照附圖，電位器RW3、RW4、RW5分別調(diào)整過載、短路，三相電源不平衡和斷相保護電路中電壓比較器IC2、IC3、IC4的門坎電壓。電阻R14和電容器C6、電阻R15和電容器C5、電阻R16和電容器C4分別組成延時電路，以滿足過載、短路、三相電源不平衡和斷相不同保護動作時間的要求，本實施例中，電壓比較器IC1～IC4選用LM324四運算放大器，它可用集成電路，也可以是分立元件，如用5G23單運算放大器，可控硅SR為FOR3G型。穩(wěn)壓管DW1型號為2CW50，二極管D1～D17選用1N4004型。電位器RW1為Wx13－12－50KΩ，RW2～RW5分別用WS30－0.25－20KΩ。電阻R1～R3用RX21－6W－100Ω，R4～R6用RJJ－0.5W－22KΩ，其余均為RJ－0.25W型金屬膜電阻。電容器C1～C3為CD11－160V－4.7μF，C4、C6為CD11－25V－10μF，C5為CD11－25V－1μF。三極管BG采用3DG12B型。繼電器J為JZX－22F－24V。發(fā)光二極管LD1～LD4為BT－204型。
權(quán)利要求1.一種三相電動機綜合保護裝置，包括取樣電路、欠載保護電路、過載保護電路、短路保護電路、三相電源不平衡和斷相保護電路、執(zhí)行電路，其特征在于a)欠載保護電路由電壓比較器IC1、可控硅SR、電位器RW2、穩(wěn)壓管DW1、電阻R7和“或”門D10等組成，電壓比較器IC1的反相輸入端與可控硅SR的負極、穩(wěn)壓管DW1相接，IC1的正相輸入端與電阻R7、電位器RW1的中心抽頭相接，電阻R7與可控硅SR的控制極相連，電壓比較器IC1的輸出端與“或”門D10、發(fā)光二極管LD1相接，“或”門D10接至三極管BG的基極；b)三相電源不平衡和斷相保護電路由電壓比較器IC4、偽橋D4～D9、電位器RW5、電阻R16、電容器C4和“或”門D15等組成，偽橋由二極管D4～D9構(gòu)成，其輸入端a、b、c分別接到電流互感器L1、L2、L3，二極管D7～D9的正極接地，二極管D4～6的負極即偽橋的輸出端經(jīng)電阻R16與電壓比較器IC4的反相輸入端相連，電容器C4接到IC4的反相輸入端，IC4的正相輸入端接到電位器RW5，IC4的輸出端與“或”門D15、發(fā)光二極管LD4相接，“或”門D15連接到三極管BG的基極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相電動機綜合保護裝置，其特征在于執(zhí)行電路由三極管BG、繼電器J等構(gòu)成，三極管BG的基極與“或”門D10、D11、D13、D15相連，三極管BG和繼電器J串接后并聯(lián)在電源的正、負
兩端。
專利摘要一種三相電動機綜合保護裝置，包括取樣電路、欠載、過載、短路、三相電源不平衡和斷相保護電路、執(zhí)行電路。具有欠載保護的特有功能，采用偽橋增加了三相電源不平衡的保護作用。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠。各種故障指示直觀。便于判斷故障原因。廣泛用于三相電動機，特別是深井泵及其電動機的保護。
文檔編號H02H7/085GK2078055SQ90219968
公開日1991年5月29日 申請日期1990年11月23日 優(yōu)先權(quán)日1990年11月23日
發(fā)明者于玉芳, 楊煥惠, 王亞東, 任和平 申請人:常州煤礦電器廠