专利名称：带保护功能的全自动三相电机节电器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及节电器技术领域，尤其是指一种带保护功能的全自动三相电机节 电器。
技术背景 目前在现有小功率三相电机节电器在实际应用中都没有保护功能，当出现电压不 平衡，电压缺相，过压，欠压时除非手动保护，否则不能起到全自动保护电机功能。
发明内容 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以根据三相电机各线路 上的电压有无来判断电机是否运转正常从而保护电机的带保护功能的全自动三相电机节 电器。 为实用上述目的，本实用新型所采用的技术方案为带保护功能的全自动三相电 机节电器，它包括有DSP主芯片、变压器、整流电路、稳压电路、功率因素产生电路，变压器、 整流电路和稳压电路串联后连接在DSP主芯片上；输出端电压依次经过降压电路、精密电 压互感器、整流电路、运算放大器、电压跟随器并列连接在DSP主芯片上；功率因素产生电 路由三组电流信号并在一起组成，经过信号放大电路、整流电路后通过可控硅触发电路和 降压电路连接至整流电路。 变压器分别连接在整流电路的一、二脚和整流电路的一、二脚；整流电路的三、四 脚和滤波电路相交后再与稳压电路一脚相连，稳压电路的另一脚分别与电容滤波相交后再 与运算放大器、缓冲器及LED1 LED2的一脚相连，DSP主控制芯片通过稳压管连接到稳压 电路的一脚后再连接到稳压管上。 本实用新型在采用了上述结构后，AC电源转换电路把交流电经变压后产生低压交 流电再与整流滤波电路相连变成低压直流电再经稳压电路稳压后供电给各相关电路部份； 三相电压的降压电路、精密电压感应电路、整流电路、信号放大电路和电压跟随电路组成的 电压检测电路，其中三相电压从可控硅输入和输出端取信号通过串联电阻降压后送到精密 电压感应用器，感应器感应到的电压变化信号再经整流电路整流后与信号放大电路相连， 经放大后的信号接入电压跟随电路送入DSP控制主芯片进行内部比较运算；DSP控制主芯 片是整个保护器的核心控制单元，它负责把整个外部电压检信号与电流检测信号转换成数 字信号，以通过外部键盘设定的保护参数进行内部比较运算，输出信号给驱动LED电路和 接触器控制电路；DSP输出的LED保护状态指示信号与LED驱动缓冲电路相连，经缓冲后与 LED保护状态指示电路相连当电压或电流出现故障时相应用LED会亮起提示有何问题；同 时从缓冲电路输出信号经放大再驱动接触器的吸合线圈电路。功率因素产生电路从主线路 中感应出反馈出信号分别送至信号放大电路，经放大后再控制整流电路，经整流后去控制 可控硅触发电路，最后可控硅再控制电机的三相输出电压大小，从而起到节电效果。
图1为本实用新型电路方框图； 图2为本实用新型电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图1和附图2对本实用新型作进一步说明，本实用新型的较佳实施例 它包括有DSP主芯片U6 、变压器T1 、整流电路U3 、 U5 ，稳压电路U1 、 U2 ，功率因素产生电路， 变压器Tl、整流电路U3、U5和稳压电路U1、U2串联后连接在DSP主芯片U6上；输出端电压 UA、UB、UC依次经过降压电路R1 R4、R5 R8、R9R12、精密电压互感器Ll、L2、L3、整流电 路U13、U12、U11、运算放大器U8-B、U9-B、U10-B、电压跟随器U8-A、U9-A、U10-A并列连接在 DSP主芯片U6上；功率因素产生电路由三组电流信号A、 B、 C并在一起组成，经过信号放大 电路Q1、Q2、Q3、整流电路U14、U15、U16后通过可控硅触发电路D1 D2、D3 D4、D5 D6 和降压电路C1、R14、R15，C2、R18、R19，C3、R22、R23连接至整流电路U14、U15、U16。变压器 Tl分别连接在整流电路U3的一、二脚1、2和整流电路U5的一、二脚1、2 ;整流电路U3、U5的 三、四脚3、4和滤波电路EC1、EC2相交后再与稳压电路U1、U2 —脚相连，稳压电路U1、U2的 另一脚分别与电容滤波E3、E4相交后再与运算放大器U8 U10、缓冲器U4及LED1 LED2 的一脚相连，DSP主控制芯片U6通过稳压管U7连接到稳压电路Ul的一脚后再连接到稳压 管U7上。输出端电压UA、UB、UC分别经电阻R3 R4串联、电阻R7 R8串联、电阻R11 R12串联后再通电阻R1 R2串联、电阻R5 R6串联、电阻R9 R10串连后并联在一起构 成取样回路、电阻R1、R3，R5、R8，R9、R12再分别接入精密电压互感器L1、L2、L3的一、二脚 1、2，从精密电压互感器Ll的三、四脚3、4再通过电阻R89并联再接入整流电路U13的一、 二脚1、2，整流电路U13的三、四脚3、4通过电阻R70并联后再通过电阻R76接入到运算放 大器U8-B的五脚5，运算放大器U8-B的六脚6通过电阻R69连接到地线，运算放大器U8-B 的七脚7再经电阻R54串联连接到电压跟随器U8-A的三脚3，从电压跟随器U8-A的一脚1 串接电阻R49接入到DSP主控制芯片U6A/D 口的七脚7上；精密电压互感器L2的三、四脚 3、4通过电阻R90并联后接入整流电路U12的一、二脚1、2，整流电路U12的三、四脚3、4通 过电阻R72并联再通过电阻R77接入到运算放大器U9-B的五脚5，运算放大器U9-B的六脚 6通过电阻R71连接到地线，运算放大器U9-B的七脚7再经电阻R55串联接入到电压跟随 器U9-A的三脚3，从电压跟随器U9-A的一脚1串接电阻R51后接入到DSP主控制芯片U6 的A/D 口六脚6上；精密电压互感器L3的三、四脚3、4通过与电阻R91并联后接入整流电 路Ull的一、二脚1、2，整流电路U11的三、四脚3、4与电阻R74并联再通过电阻R78接入到 运算放大器U10-B的五脚5，运算放大器U10-B的六脚6脚通过电阻R73连接到地线，运算 放大器U10-B的七脚7再经电阻R56串联接入到电压跟随器U10-A的三脚3，从电压跟随器 U10-A的一脚1串接电阻R53后接入到DSP主控制芯片U6的A/D 口七脚7上。电流信号 组A相通过信号放大电阻R83并联后与电阻R94串联、放大三极管Ql并联后接入整流电路 U14的三、四脚3、4，整流电路U14的一、二脚1、2送入到三相可控硅触发电路D1 D2，R13。 C1、R14、R15构成降压电路，从电流信号组A相的可控硅两端取出电压降压后提供给触发电 路，它们之间是并联关系；电流信号组B通过信号放大电阻R86并联后与电阻R85串联再 与放大三极管Q2并联后接入整流电路U15的三、四脚3、4，整流电路U15的一、二脚1、2送入到三相可控硅触发电路D3 D4、R17。 C2、R18、R19构成降压电路，从电流信号组B相的 可控硅两端取出电压经降压后提供给触发电路，它们之间是并联关系。电流信号组C通过 信号放大电阻R88并联后与电阻R87串联再与放大三极管Q3并联后接入整流电路U16的 三、四脚3、4，整流电路U16的一、二脚1、2送入到三相可控硅触发电路(D5 D6、R21。 C3、 R22、R23构成降压电路，电流信号组C相的可控硅两端取出电压经降压后提供给触发电路， 它们之间是并联关系。DSP主控制芯片U6通过第22、第23、第24、第28、第29脚连接到稳 压电路U2上，稳压电路U2的第18、第19、第14、第12、第9脚通过电阻R57、 R58连接到指 示灯LED1 LED2上；DSP主控制芯片U6的第4和第19脚连接到稳压电路U2上，稳压电 路U2的第5脚经电阻R26后送入放大驱动三极管Q4的基极。参见附图1，带电压检测的自 动旁通保护电机节电器，包括AC电源转换T1，整流滤波电路U3、 U5，稳压电路U1、 U2，它们 之间是串联关系。参见附图1，UA相的电压检测电路中的降压电路R9 R12降压后与精密 电压感应用器L3相连，再与整流电路Ull相连得到理想信号送入信号放大电路U10-B放大 和信号跟随电路U10-A，最终接入DSP主芯片的A/D 口上；同理，UB相的电压检测电路中的 降压电路R5 R8降压后与精密电压感应用器L2相连，再与整流电路U12相连得到理想信 号送入信号放大电路U9-B放大和信号跟随电路U9-A，最终接入DSP主芯片的A/D 口上；UC 相的电压检测电路中的降压电路R1 R4降压后与精密电压感应用器L1相连，再与整流电 路U13相连得到理想信号送入信号放大电路U8-B放大和信号跟随电路U8-A，最终接入DSP 主芯片的A/D 口上；以上单相检测电压电路模块之间的连接关系是串联的，而三相电压检 测电路的最终并联形式接入DSP控制芯片内。参见附图l，节电电路中的功率因素产生电路 由三组电流互感器并在一起独立输出信号，通过主回路的电流流经穿过电流互感器磁芯后 的电缆，从电流互感器感应到的A相电流信号通过信号放大电路R83、 R94、 Ql，再经整流电 路U14送入到三相可控硅触发电路D1 D2， R13， C1、R14、R15构成降压电路，从A相的可 控硅两端取出电压经降压后提供给触发电路，它们之间是并联关系。同理B相电流信号通 过信号放大电路R86、R85、Q2，再经整流电路U15送入到三相可控硅触发电路D3 D4， R17， C2、 R18、 R19构成降压电路，从B相的可控硅两端取出电压经降压后提供给触发电路，它们 之间是并联关系。同理C相电流信号通过信号放大电路R88、R87、Q3，再经整流电路U16送 入到三相可控硅触发电路D5 D6， R21， C3、R22、R23构成降压电路，从C相的可控硅两端 取出电压经降压后提供给触发电路，它们之间是并联关系。参见附图l，参数设定键盘电路 是外置式的，当产品出厂时针对不同功率三相异步电机设定不同的相关保护电压参数。此 方法的特点在于可任意设定各参数值，并可以数字式显示贮存，方便快捷。参见附图l，DSP 主控制芯片根据外置保护参数设定的不同保护电压数值与实际各相电压信号进行比较，当 电压出现不平衡，缺相，过压，欠压等问题时输出一个信号给缓冲电路U2，经缓冲电路处理 后的信号送到LED状态指示器LED1 LED2上提示电压故障同时再输出控制信号经放大电 路R25、 R27、 Q4放大控制接触器的继电器吸合，最终接触器线圈驱动接触器开关吸合主回 路接触器，从而保护电机。参见附图2， AC电源通过变压器T1降压后再通过整流电路U3、 U5和滤波电路EC1、 EC2变成+12V直流电供给继电器RLY1的吸合线圈电压，同时再经Ul， U2三端稳压器稳压及经E3、 E4、电容滤波后得到+5V和-5V直流电供给运算放大器U8 U10和缓冲器U4及LED1 LED2，继电器驱动放大三极管Ql所需工作电源。DSP主控制芯 片的电源通过U7稳压管连接到U1的输出端经U7稳压后得到+3.3V电压。这部份构成整个电路的供电系统。参见附图2，从控制三相电机的可控硅的输出端电压UA、UB、UC取样分 别经电阻R3 R4串联、电阻R7 R8串联、电阻R11 R12串联降压后再通电阻Rl R2 串联、电阻R5 R6串联、电阻R9 R10串连后并联在一起构成取样回路。取样后再分别 接入精密电压互感器Ll、 L2、 L3输入端，从Ll输出端输出的感应电压再通过电阻R89并联 分压送入U13整流电路输入端，经整流的信号再通过电阻R70并联分压，再通过R76电阻接 入到U8-B运算放大器的5脚，第6脚通过R69电阻到地构成其准信号，第7脚输出再经R54 串联电路送入到电压跟随器U8-A的第3脚，从电压跟随器第1脚输出的信号串接电阻R49 接入DSP芯片的第7脚A/D 口 。同理，从L2输出端输出的感应电压再通过电阻R90并联分 压送入U12整流电路输入端，经整流的信号再通过电阻R72并联分压，再通过R77电阻接入 到U9-B运算放大器的5脚，第6脚通过R71电阻到地构成其准信号，第7脚输出再经R55 串联电路送入到电压跟随器U9-A的第3脚，从电压跟随器第1脚输出的信号串接电阻R51 接入DSP芯片的第6脚A/D 口 。同理，从L3输出端输出的感应电压再通过电阻R91并联分 压送入U11整流电路输入端，经整流的信号再通过电阻R74并联分压、再通过R78电阻接入 到U10-B运算放大器的5脚，第6脚通过R73电阻到地构成其准信号，第7脚输出再经R56 串联电路送入到电压跟随器U10-A的第3脚，从电压跟随器第1脚输出的信号串接电阻R53 接入DSP芯片的第7脚A/D 口。参见附图2，相电流穿过电流互感器(T2)磁芯后的电缆， 从电流互感器感应到的电流信号通过R83分压再通过R94限流后送到放大三极管Ql的B 极，放大器的C极和E极与整流器U14的输出端相连，从A相可控硅两端取信号经电容Cl、 电阻R14、 R15构成的降压电路降压后接入到整流电路U14的输入端，另可控硅触发信号从 Cl与整流电路U14的输入端中取出经触发管Dl、 D2并联再经R13电阻串联送入触发端G。 同理，从电流互感器感应到的电流信号通过R86分压再通过R85限流后送到放大三极管Q2 的B极，放大器的C极和E极与整流器U15的输出端相连，从B相可控硅两端取信号经电容 C2、电阻R18、R19构成的降压电路降压后接入到整流电路U15的输入端，另可控硅触发信号 从C2与整流电路U15的输入端中取出经触发管D3、 D4并联后再经R17电阻串联送入触发 端G。同理，从电流互感器感应到的电流信号通过R88分压再通过R87限流后送到放大三极 管Q3的B极，放大器的C极和E极与整流器U16的输出端相连，从C相可控硅两端取信号 经电容C3、电阻R22、 R23构成的降压电路降压后接入到整流电路U14的输入端，另可控硅 触发信号从Cl与整流电路U14的输入端中取出经触发管D5、 D6并联再经R21电阻串联送 入触发端G。参见附图2，DSP主控制芯片U1内的AD转换器可直接通过电压检测放大电路 输入电机相电压，也可以输入电机线电压，通过内部电路检测出相电压将模拟信号转化为 数字信号，通过数字信号的处理，可以识别出电机各个相的相电压大小。通过计算得到三相 电压的平均值。如果某一相电压低于平均电压的幅度超过设定阈值，则判定为电动机的电 压不平衡。如果该相电压低于某个设定值，则判定为该相电压缺相，可能的原因有线路故 障，断开；可控硅故障，没有导通。只要电压出现以上问题则DSP可通过第22、第23、第24、 第28、第29脚输出信号给U2缓冲器，经缓冲的信号由U2的第18、第19、第14、第12、第9 脚输出并通过R57、R58电阻限流驱动相应用故障指示灯LED1 LED2亮起来。同时在DSP 芯片的第4和第19脚也会输出信号到U2缓冲器，经缓冲后的信号由第5脚输出经R26电 阻限流后送入到放大驱动三极管Q4的基极，其中R25和R27分别构成Ql放大三极管的上 偏置电阻和下偏置电阻，放大后的信号由Q1的C极输出控制RLY1继电器的吸合线圈电压，D8与RLY1线圈并联保护线圈不被损坏，当有任何故障出现时，通过继电器将正在运行的节 电器旁通，从而保护电动机不会被损坏。参见附图2，所有检测信号的参考值(设定值)均 可以通过设定键盘相连，在出厂前设定相关保护参数，也可以通过显示器显示，所有设定值 通过键盘显示电路转换成数字信号，通过DSP内部比较并判断是否输出LED指示信号和接 触器控制信号，此设定值均为数字方式设定。 以上所述之实施例只为本实用新型的较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实 施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围 内。
权利要求带保护功能的全自动三相电机节电器，它包括有DSP主芯片(U6)、变压器(T1)、整流电路(U3、U5)、稳压电路(U1、U2)、功率因素产生电路，其特征在于变压器(T1)、整流电路(U3、U5)和稳压电路(U1、U2)串联后连接在DSP主芯片(U6)上；输出端电压(UA、UB、UC)依次经过降压电路(R1～R4、R5～R8、R9R12)、精密电压互感器(L1、L2、L3)、整流电路(U13、U12、U11)、运算放大器(U8-B、U9-B、U10-B)、电压跟随器(U8-A、U9-A、U10-A)并列连接在DSP主芯片(U6)上；功率因素产生电路由三组电流信号(A、B、C)并在一起组成，经过信号放大电路(Q1、Q2、Q3)、整流电路(U14、U15、U16)后通过可控硅触发电路(D1～D2、D3～D4、D5～D6)和降压电路(C1、R14、R15，C2、R18、R19，C3、R22、R23)连接至整流电路(U14、U15、U16)。
2. 根据权利要求1所述的带保护功能的全自动三相电机节电器，其特征在于变压器(Tl)分别连接在整流电路(U3)的一、二脚和整流电路(U5)的一、二脚；整流电路(U3、U5)的三、四脚和滤波电路(EC1、 EC2)相交后再与稳压电路(Ul、 U2) —脚相连，稳压电路(Ul、U2)的另一脚分别与电容滤波(E3、E4)相交后再与运算放大器(U8 U10)、缓冲器(U4)及LED1 LED2的一脚相连，DSP主控制芯片(U6)通过稳压管(U7)连接到稳压电路(Ul)的一脚后再连接到稳压管(U7)上。
专利摘要本实用新型提供一种带保护功能的全自动三相电机节电器，它包括有DSP主芯片、变压器、整流电路、稳压电路、功率因素产生电路，变压器、整流电路和稳压电路串联后连接在DSP主芯片上；输出端电压依次经过降压电路、精密电压互感器、整流电路、运算放大器、电压跟随器并列连接在DSP主芯片上；功率因素产生电路由三组电流信号并在一起组成，经过信号放大电路、整流电路后通过可控硅触发电路和降压电路连接至整流电路。本实用新型采用上述技术方案后，可根据三相电机各线路上的电压有无来判断电机是否运转正常从而达到保护电机的目的。
文档编号H02H7/08GK201450312SQ200920062679
公开日2010年5月5日 申请日期2009年8月21日 优先权日2009年8月21日
发明者李燕红, 黄厚育 申请人:佛山市烨盛电子科技有限公司