专利名称：架线电机车直流电机保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种架线电机车直流电机保护装置，属于矿山用的电机车直流电动机电子保护设备。
目前控制架线电机车电源的设备是一台自动开关。它由一组接点、脱扣机构、过流线圈和操作手柄组成。过流线圈串联连接在电动机主回路上。当主电路发生短路故障时，过流线圈电流急剧加大，衔铁吸合使脱扣机构动作，接点断开，切断电机车电源，从而实现短路保护。其不足之处是不能完全有效地实现对电机车控制设备及1、2号直流电机的短路保护，整定值容易变化，造成保护失效或误动作。保护功能单一，不能实现过载、超温、超速保护。
本实用新型的目的是提供一种能有效地保护电动机及控制设备的保护装置，减少电机车电动机及控制设备的烧损，提高矿山运输效率，防止电机车运输事故发生，促进安全生产，用以克服现有技术之不足。
本实用新型的目的是这样实现的它包括控制箱、显示箱、跳闸线圈、自动开关、控制箱内有电源板、执行电路板、速度信号处理板、电流和温度信号处理板，电源保护电路与电源转换电路相连置于电源板上，显示箱内有速度表、里程表、自动开关、换向开关、启动电阻，控制器位于司机操作室内，电动机位于电机车车箱内，其速度传感器，速度整形电路、速度鉴别器、储能电路、里程累计电路置于速度信号处理板上，其中速度传感器的红外发射接收管D1、D2置于机车车轮一侧，D1、D2分别与电阻R1、R2相连后与速度整形电路集成与非门IC1的输入端相连，IC1的输出端与速度鉴别器IC7的10脚相连，IC7－IC14三极管BG1－BG2构成速度鉴别器，BG1的集电极与里程累计电路的集成电路IC17的输入端相连，IC17－IC22构成里程累计电路，IC22的16脚与储能电路相连，储能电路由二极管D5、电容C6构成，D5与C6相串联；温度传感器，温度比较鉴幅器置于电流和温度信号处理板上，其中热敏电阻Rt1、Rt2分别与电位器W7、W8相连构成温度传感器，Rt1、W7与温度比较鉴幅器IC42的负端相连，Rt2、W8与IC41的负端相连，IC41－IC48构成温度比较鉴幅器；电流传感器、电压放大器、电流比较鉴幅器、跳闸信号输出电路、报警信号输出电路，置于电流和温度信号处理板上，其中电流传感器由H1－H3构成，H1－H3分别与电压放大器IC23、IC24、IC25的输入端相连，IC26、IC27、IC28、IC29、IC30构成电流比较鉴幅器，IC26、IC27的输出端分别与报警信号输出电路IC31、IC34的输入端相连，IC28、IC29、IC30分别与跳闸信号输出电路的IC35、IC37、IC39的输入端相连；报警执行电路、跳闸执行电路、复位电路、延迟送电电路、定时器置于执行电路板上，其中集成电路IC49、三极管BG6、继电器J2构成报警执行电路，继电器J2的输出端与延迟送电电路IC52的3脚相连，集成电路IC54构成定时器，它的8脚与电源相连，IC51构成复位电路，它的8脚与电源相连，3脚与BG8的基极相连；跳闸线圈位于自动开关内；显示箱上安装有报警器、发光二极管、里程表、速度表。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来实现，它的继电器J1－1触点与显示箱的绿色发光二极管相连，J1－2与跳闸线圈相连，继电器触点J2－2与报警器相连。它的显示箱内的发光二极管为三只黄色管、一只绿色管。它们通过电缆与控制箱相连。
相比现有技术，本实用新型具有以下优点1、使用本装置可将电机车直流电动机的烧毁率减至最小。
2、降低运输成本，提高矿山运输效率。
3、有效地防止因电机车超速发生的运输事故，促进安全生产。
4、本装置采用电子器件控制，操作使用方便。
附图图面说明
图1为本实用新型的方框图；图2为速度传感器、速度整形电路、速度表电原理图；图3为速度鉴别器、储能电路、里程累计电路电原理图；图4为电流传感器、电压放大器、电流比较鉴幅器、跳闸信号输出电路、报警信号输出电路的电原理图；图5为本实用新型温度传感器、温度比较鉴幅器的电原理图；图6为本实用新型报警执行电路、跳闸执行电路、复位电路、延迟送电电路、定时器的电原理图；图7为本实用新型电源保护电路、电源转换电路的电原理图。
图8为本实用新型显示箱的面板图。
图9为电机车自动开关、电机车控制设备1－2号电动机的电路示意图。
以下结合附图及实施例详述本实用新型。
图1中，速度传感器(1)、速度整形电路(2)、速度鉴别器(3)、储能电路(4)、里程累计电路(5)、电流传感器(6)、电压放大器(7)、电流比较鉴幅器(8)、跳闸信号输出电路(9)、报警信号输出电路(10)、温度传感器(11)、温度比较鉴幅器(12)、报警执行电路(13)、跳闸执行电路(14)、跳闸线圈(15)、复位电路(16)、延迟送电电路(17)、定时器(18)、电源保护电路(19)、电源转换电路(20)、显示箱(21)、自动开关(22)、电机车控制器及1号、2号电动机(23)、速度信号处理板(24)、电流和温度信号处理板(25)、执行电路板(26)、电源板(27)、保护装置(28)、控制箱(29)。
本实用新型即架线电机车直流电动机保护装置(28)由控制箱(29)、显示箱(21)、跳闸线圈(15)组成。控制箱(29)由速度信号处理板(24)、电流和温度信号处理板(25)、执行电路板(26)、电源板(27)组成。其中速度传感器(1)与整形电路(2)相连，速度鉴别器(3)与速度整形电路(2)相连，储能电路(4)与里程累计电路(5)相连，置于速度信号处理板(24)上。速度传感器(1)由红外发射接收对管D1D2电阻R1R2构成，D1与D2相串连，D2与R2相串连，两串联电路相连接形成回路一端接地，另一端接电源。D1D2安装在电机车车轮一侧。速度传感器R2、D2之间与速度整形电路(2)的集成与非门IC1的输入端相连，IC1构成速度整形电路，它的作用是输出脉冲信号。集成电路IC7－IC14，三极管BG1－BG2组成速度鉴别器(3)，其中IC7为计数器，型号为T4LS293，IC7的4、5脚输出超速报警信号与IC8的输入端相连，IC8的输出端与IC11的2脚相连，IC11为单稳态电路，型号为VE555，它的3脚通过电阻R9与BG1的基极相连，BG1的集电极通过电阻R8接电源，发射极接地。IC7的5、8脚与IC9的输入端相连，IC9的输出端与IC10的输入端相连，IC10的输出端通过电阻R11与BG2的基极相连，BG2的集电极通过电阻接电源，发射极接地。IC7的13脚与集成与非门IC11的输出端相连，集成与非门IC11的输入端与集成与非门IC12的输出端相连，集成非与门IC12的输入端通过电容C4与集成与非门IC13的输出端相连，集成与非门IC13的输入端与集成与非门IC14的输出端相连，集成与非门IC14的输入端通过电容C5接地。集成与非门IC11－IC14构成秒时基电路，作用是向计数器IC7提供秒脉冲。图2中，集成电路IC15－IC16，数码管D3、D4，集成与非门IC2－IC6构成速度表，IC15的型号为MC14553，它的输入端与整形电路IC1的输出端相连，输出端与IC16的输入端相连，IC16型号为CD4511，它的输出端分别通过电阻R13－R19与数码管D3、D4相连，数码管D3与BG3的发射极相连，D4与BG4的发射极相连，BG3、BG4的基极分别与IC15相连，集成与非门IC2－IC6相串联，IC6的输出端与IC15相连。速度表放置在显示箱(21)的面板上。图3中，集成电路IC17－IC22组成里程累计电路(5)。集成与非门IC17的输出端与集成电路IC22的9脚相连，IC22为分频器型号为CD4060。电容C6、二极管D5相连组成储能电路(4)，与IC22的16脚相连，同时16脚还接于地线。IC22的12脚与集成与非门IC18相连，13、15脚分别与IC20的输入端相连，IC18与IC19相串联，IC19通过电阻R23、R24与BG5的基极相连，BG5的集电极与电磁计数器T相连，T作为里程累计表与D6并联形成回路，BG5的发射极接地。IC20与IC21串联，IC21的输出端与R23、R24相连。
图4是本实用新型电流传感器(6)、电压放大器(7)、电流比较鉴幅器(8)、跳闸信号输出电路(9)、报警信号输出电路(10)的电原理图。其中，H1－H3为电流传感器(6)，输出与电机车主电路流过的电流成正比的直流电压，它们分别与电位器W1、W2、W3相连。集成电路IC23－IC25构成电压放大器(7)，分别通过电阻R28、R29、R30与电位器 W1、W2、W3相连。IC23－IC25型号为TL084C。集成电路IC26－IC30构成电流比较鉴幅器(8)。IC26的负端与IC23的输出端相连，正端与IC27的正端相连，IC27的负端与IC29的负端相连，IC30的负端与IC25的输出端相连，其中IC26－IC27比较鉴别报警信号，IC28－IC30比较鉴别跳闸信号，它们的型号为LM339C。IC31－IC34构成报警信号输出电路(10)。跳闸信号输出电路(9)由IC35－IC40构成，其中IC35、IC37、IC39为单稳态触发器，型号为NE555。它们的输出端分别与IC36、IC38、IC40的输入端相连。
图5是本实用新型温度传感器(11)、温度比较鉴幅器(12)的电原理图实施例。图中热敏电阻Rt1、与电位器W7相连，热敏电阻Rt2与电位器W8相连，Rt1、Rt2、W1、W2构成温度传感器(11)，W7－W8可调节超温保护的整定值。集成电路IC41－IC45相串联，IC43的输入端与IC41的输出端相连，IC44与IC46串联，与IC42的输出端相连，IC47与IC46串联，其中IC47的输入端连接有电阻R42、R43，构成回路接电源。IC45、IC46的作用是分别驱动显示箱(21)中的1＃电动机发光二极管和2＃电动机发光二极管，IC48输出温度报警信号。IC41、IC42型号为LM339，IC43－IC48型号为CD4049。图4、图5电路分别置于电流和温度信号处理板上。
图6是本实用新型的报警执行电路(13)、跳闸执行电路(14)、复位电路(16)、延迟送电电路(17)、定时器(18)的电路原理图实施例。图中集成电路IC49的输出端通过电阻R44与三极管BG6的基极相连，BG6的集电极与继电器J2相连构成报警执行电路(13)，J2跨接有二极管D7。J2的常开接点J2－2与显示箱(21)中的报警器YD相连。IC49型号为CD4012。IC50通过电阻R46与三极管BG7的基极相连，BG7的基极与继电器J1相连，J1跨接有二极管D8，BG7的集电极与BG8、BG9的集电极相连，BG8的发射极与继电器触点J1－3相连。J1－2触点与跳闸线圈C相连。跳闸线圈C安装在自动开关内。IC50、BG7－BG9，J1构成跳闸执行电路(14)。集成电路IC52、IC53构成延迟送电电路(17)，作用是防止保护装置(28)因停送电的电压冲击导致保护装置(28)误动作。IC52的三脚与J2相连，2、6、8、脚与电容C13、R45相连，8脚接电源，R45的另一端接地，1脚接地。IC53的连接方法同IC52。IC52、IC53型号为NE555。集成电路IC54构成定时器(18)，型号为NE555。它的3脚与R49相连，8脚接电源，2脚与触点J2－1相连。
图7为本实用新型的电源保护电路(19)、电源转换电路(20)的电路原理图实施例。图中熔断器RD、压敏电阻WYR、二极管D9构成电源保护电路(19)，其中RD与D9相连，D9的输出端与IC55的1脚相连，RD还与WYR相连，WYR的另一端接地，集成电路IC55－IC59、IC60配以外围器件构成电源转换电路(20)，其中IC55－IC57为三端78系列稳压器，IC59－IC60为三端79系列稳压器。集成电路IC58构成逆变器，将正12伏直流电压转换成负6伏直流电压。电源保护电路(19)、电源转换电路(20)置于电源板上。
图8为本实用新型显示箱(21)面板图实施例。其中XD1－XD2为发光二极管，YD为报警器。LB为里程表，SB为速度表，CZ为控制箱(29)连接电缆插座。XD1－XD3为黄色发光二极管，XD4为绿色发光二极管。它们通过电缆与控制箱相连。
图9为本实用新型电机车自动开关(22)、电机车控制设备及1＃、2＃电动机(23)的连接结构示意图。图中ZK为自动开关(22)，它受跳闸线圈(15)控制，跳闸线圈C不通电时，ZK处于闭合状态，跳闸线圈通电后吸合使ZK跳闸其接点断开。电机车控制设备包括换向开关HK，启动控制器QK，调速器ZQ。自动开关ZK一端接电源，一端与换向开关HK相连，HK的另一端与启动控制器QK相连，QK的另一端与调速器ZQ相连，调速器分别与1＃电机D1，2＃电机D2相连。
本实用新型的工作原理是电机车正常运行时，三只黄色发光二极管XD1、XD2、XD3灭，一只绿色发光二极管XD4亮。司机可从速度表上观察到电机车的行驶速度(米／秒)，从里程表上观察到电机车的累计行车里程(公里)。1＃或2＃电机过载或超温后，过载电信号送入电流和温度信号处理板，经放大、比较鉴幅后输出报警信号给执行电路板，报警执行电路工作，显示箱的报警器发出连续的报警声，黄色发光二极管亮表示1＃或2＃电动机过载或超温，便于司机或维修人员处理故障。报警三分钟后，若电动机未脱离过载或超温状态，跳闸执行电路工作，跳闸线圈吸合，自动开关断开电机车电源，绿色发光管XD4灭。1＃、2＃电动机或电机车控制设备发生短路故障时，短路电流信号送入电流和温度信号处理板，经放大、比较鉴幅后输出跳闸信号给执行电路板，跳闸执行电路工作，跳闸线圈吸合，自动开关断开电机车电源。电机车运行时，若行驶速度超过4米／秒时，速度处理板输出报警信号给执行电路板，报警执行电路工作，显示箱的报警器发出断续报警声，提醒司机降低速度；若行驶速度超过5.3米／秒时，速度处理板输出跳闸信号给执行电路板，跳闸执行电路工作，跳闸线圈吸合，自动开关断开电机车电源使电机车停车。同时绿色发光二极管XD4熄灭。自动开关断电5分钟后，XD4亮，电机车司机可重新合上自动开关，电机车允许再运行。
权利要求1.一种架线电机车直流电机保护装置，包括控制箱、显示箱、跳闸线圈、自动开关、控制箱内有电源板、执行电路板、速度信号处理板、电流和温度信号处理板，电源保护电路与电源转换电路相连置于电源板上，显示箱内有速度表、里程表、自动开关、换向开关、启动电阻，控制器位于司机操作室内，电动机位于电机车车箱内，其特征在于a、速度传感器、速度整形电路、速度鉴别器、储能电路、里程累计电路置于速度信号处理板上，其中速度传感器的红外发射接收管D1、D2置于机车车轮一侧，D1、D2分别与电阻R1、R2相连后与速度整形电路集成与非门IC1的输入端相连，IC1的输出端与速度鉴别器IC7的10脚相连，IC7-IC14、三极管BG1-BG2构成速度鉴别器，BG1的集电极与里程累计电路的集成电路IC17的输入端相连，IC17-IC22构成里程累计电路，IC22的16脚与储能电路相连，储能电路由二极管D5、电容C6构成，D5与C6相串联；b、温度传感器，温度比较鉴幅器置于电流和温度信号处理板上，其中热敏电阻Rt1、Rt2分别与电位器W7、W8相连构成温度传感器、Rt1、W7与温度比较鉴幅器IC42的负端相连，Rt2、W8与IC41的负端相连，IC41-IC48构成温度比较鉴幅器；c、电流传感器、电压放大器、电流比较鉴幅器、跳闸信号输出电路、报警信号输出电路，置于电流和温度信号处理板上，其中电流传感器由H1-H3构成，H1-H3分别与电压放大器IC23、IC24、IC25的输入端相连，IC26、IC27、IC28、IC29、IC30构成电流比较鉴幅器，IC26、IC27的输出端分别与报警信号输出电路IC31、IC34的输入端相连，IC28、IC29、IC30分别与跳闸信号输出电路的IC35、IC37、IC39的输入端相连；d、报警执行电路、跳闸执行电路、复位电路、延迟送电电路、定时器置于执行电路板上，其中集成电路IC49、三极管BG6、继电器J2构成报警执行电路，J2的输出端与延迟送电电路IC52的3脚相连，集成电路IC54构成定时器，它的8脚与电源相连，IC51构成复位电路，它的8脚与电源相连，3脚与BG8的基极相连；e、跳闸线圈位于自动开关内；f、显示箱上安装有报警器、发光二极管、里程表、速度表。
2.根据权利要求1所述的架线电机车直流电机保护装置，其特征在于继电器J1－1触点与显示箱的绿色发光二极管相连，J1－2与 跳闸线圈相连，继电器触点J2－2与报警器相连。
3.根据权利要求1所述的架线电机车直流电机保护装置，其特征在于显示箱内的发光二极管为三只黄色管、一只绿色管，它们通过电缆与控制箱相连。
专利摘要一种架线电机车直流电机保护装置，由控制箱、显示箱、跳闸线圈、自动开关等组成。控制箱内有速度信号处理板、电流和温度信号处理板、执行电路板。跳闸线圈安装在自动开关内，显示箱上安装着报警器、发光二极管、里程表、速度表。控制箱位于电机车车厢内，显示箱位于司机操作室内，自动开关也位于操作室内。工作时，司机可从驾驶室内通过观察发光管，确定工作速度，并能及时发现故障。使用本装置可极大地提高运输效率，将电机车直流电动机的烧毁率控制为最小。
文档编号H02H7/085GK2211665SQ94247538
公开日1995年11月1日 申请日期1994年12月9日 优先权日1994年12月9日
发明者姜德昌 申请人:开滦矿务局安全培训中心