专利名称：电子式电机保护装置信号采样电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电子式电机保护装置信号采样电路，用于对三相交流电动机 实施过载、断相、相不平衡等故障保护的电子保护装置的信号采样电路。
背景技术：
现有技术中的电子式三相电机保护装置电流信号采样电路， 一种是经过电流 互感器和采样电阻，先将电机的三相电流信号分别转换为交流采样电压信号，再 将各相交流采样电压信号分别整流转换为直流采样电压信号，经过处理得到三相 直流采样电压信号的最大值或平均值，送给过载故障检测部分，通过比较三相直 流采样电压信号大小检测到断相或相电流值不平衡故障；另一种是各相电流互感 器的输出经全波整流器和采样电阻，分别整流转换为直流脉动采样电压信号，再 分别对各相信号处理得到三相直流采样电压信号的最大值或平均值，送给过载故 障检测部分，各相电流互感器的电压输出通过三相半波或全波整流得到直流脉动 信号，送给断相故障检测部分；这两种信号采样电路均存在&构复杂，只能采集 到三相电流大小的变化，而检测不到三相电流的相位差的变化，因此无法解决对 电网变压器高压侧断相、三角形接法内部断线等造成的相不平衡故障提供有效的 保护信号检出的问题，特别是三角形接法内部断线造成的相不平衡故障时，其定 子绕组内部电流已远远超过额定电流，而外部线电流却不一定超过额定电流，因 此热继电器也不能对这些故障提供完备保护，时常造成生产事故。发明内容本发明的任务在于为克服现有的不足而提供一种结构简单、价格低廉的电子式 电机保护装置信号采样电路，该信号采样电路输出信号经后续的故障检测部分处 理后，不但能检测出通常的过载、断相故障，还能对电网变压器高压侧断相、三 角形接法内部断线等造成的相不平衡故障进行提供有效的保护，并为线性化的过 载保护整定的提供有利条件。为实现上述目的，本发明提出的技术解决方案是电子式电机保护装置的信号 采样电路包括设置在三相上的电流互感器，其特征在于所述信号采样电路为实 时三相电流叠加脉动信号采样电路。所述实时三相电流叠加脉动信号采样电路包括放大器、稳压管、滤波电容和三3
组相同的采样单元，所述采样单元包括电流互感器、采样电阻和全波整流器，所 述电流互感器与全波整流器交流输入端连接，采样电阻一端与全波整流器负输出 端连接，三组采样单元相互并联后再与稳压管和滤波电容并联，三组采样单元中 采样电阻上的电压分别经连接电阻叠加后与放大器输入端连接。与现有的信号采样电路相比，本发明通过结构非常简单的电路将电流互感器的 输出通过简单的电路，得到线性化三相叠加脉动电流采样信号电压，该信号电压 不仅能实时线性采集到三相电流的大小变化，为线性化的过载保护整定的提供有 利条件，而且能够实时采集到三相电流的相位差的变化，而相不平衡故障程度与 三相电流叠加脉动信号的波形密切相关，通过对该信号电压波形的峰谷电压值的 比值进行分析，即能准确地对电网变压器高压侧断相造成的相不平衡故障、三角 形接法内部断线等相不平衡故障现象进行判断，从而为提供有效的保护打下基础， 同时还可得到稳定的直流电源电压输出，为无电源的电机保护装置提供必要的条 件，并且峰谷电压值的比值分析电路也是成熟和结构简单的，因此使得以本信号 采样电路为基础的电子式电机保护装置不仅准确灵敏，而且结构简单成本低廉。下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步说明。
附图1为本发明具体实施例电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，电子式电机保护装置的信号采样电路包括放大器、稳压管ZD1、 滤波电容C1和三组相同的釆样单元，以第一组即A相为例采样单元包括A相电 流互感器Ll、采样电阻Rl和全波整流器D卜D4，电流互感器Ll与全波整流器 D1 D4交流输入端连接，采样电阻Rl —端与全波整流器D1 D4负输出端连接， 其余两组与A相相同。三组采样单元全波整流器的正输出端及采样电阻Rl、 R2 和R3的另一端分别相互连接后形成并联再与稳压管ZD1和滤波电容C1并联，三 个连接电阻R4、 R5和R6—端分别与三组全波整流器的负输出端连接连接，另 一端连接在一起后与放大器输入端连接，将三组采样单元中采样电阻R1、 R2和 R3上的电压分别经连接电阻R1、 R2和R3叠加后输入放大器。本实施例中放大 器以运算放大器U为核心，在反向输入端和输出端之间跨接反馈电阻Rl的比例放 大电路构成，运算放大器U反向输入端作为放大器输入端，运算放大器U正向输 入端经接地电阻R8接地。当然比例放大电路也可以用分立元件组成，但结构会过 于复杂。为了对稳压管ZD1的非线性段进行补偿，进一步提高线性度，最好在运 算放大器U正向输入端与全波整流器的正输出端之间连接有补偿电阻。此外还可
以在反馈电阻上并联有抗干扰电容C2以提高抗干扰能力。稳压管ZD1两端的直
流输出为后续的处理电路提供工作电源，可实现无辅助电源设计的电机保护装置。
电路的工作原理如下
A、 B、 C三相电流互感器L1、 L2、 L3的输出经各自的全波整流器，共同输 到作为三相共用电流负载的稳压管ZD1和滤波电容C1上，各相整流器的负输出 端对公共地端分别接有的采样电阻Rl、 R2和R3上同时得到与各相电流对应的 脉动采样信号电压，各相的脉动采样信号电压分别经三个连接电阻R4、 R5和R6 输出送给运算放大器U等构成的放大器的反向输入端上，运算放大器U的输出端 得到的就是与三相电流相对应的实时线性化的叠加三相脉动电压信号，该信号电 压不仅能实时线性采集到三相电流的大小变化，为线性化的过载保护整定的提供 有利条件，而且能够实时釆集到三相电流的相位差的变化，确保对电网变压器高 压侧断相造成的相不平衡故障、三角形接法内部断线等相不平衡故障提供有效的 保护信号检出，同时还可得到稳定的直流电源电压输出，为电机保护装置实现无 辅助电源设计提供了必要的条件。
权利要求
1、一种电子式电机保护装置的信号采样电路，包括设置在三相上的电流互感器，其特征在于所述信号采样电路为实时三相电流叠加脉动信号采样电路。
2、 根据权利要求1所述的电子式电机保护装置的信号采楼电路，其特征在于: 所述实时三相电流叠加脉动信号采样电路包括放大器、稳压管、滤波电容和三组 相同的采样单元，所述采样单元包括电流互感器、采样电阻和全波整流器，所述 电流互感器与全波整流器交流输入端连接，采样电阻一端与全波整流器负输出端 连接，三组采样单元相互并联后再与稳压管和滤波电容并联，三组采样单元中采 样电阻上的电压分别经连接电阻叠加后与放大器输入端连接。
3、 根据权利要求2所述的电子式电机保护装置的信号采样电路，其特征在于: 所述放大器由运算放大器及反馈电阻组成的比例放大电路构成，运算放大器反向 输入端作为放大器输入端，运算放大器正向输入端经接地电阻接地。
4、 根据权利要求3所述的电子式电机保护装置的信号采样电路，其特征在于 所述运算放大器正向输入端与全波整流器正输出端之间连接有补偿电阻。
5、 根据权利要求3或4所述的电子式电机保护装置的信号采样电路，其特征在于所述反馈电阻上并联有抗干扰电容。
全文摘要
本发明涉及一种电子式电机保护装置信号采样电路，本发明通过结构非常简单的实时三相电流叠加脉动信号采样电路得到线性化三相叠加脉动电流采样信号电压，该信号电压不仅能实时采集到三相电流的大小变化，为线性化的过载保护整定的提供有利条件，而且能够实时采集到三相电流的相位差的变化，通过对该信号电压波形的峰谷电压值的比值进行分析，即能准确地对电网变压器高压侧断相造成的相不平衡故障、三角形接法内部断线等相不平衡故障现象进行判断。
文档编号H02H7/085GK101119025SQ200710021918
公开日2008年2月6日 申请日期2007年4月25日 优先权日2007年4月25日
发明者张彭春, 王希红, 胡志兴, 胡志林, 胡美良, 永 陈 申请人:欣灵电气股份有限公司