电机及织机的全功能保护节电开关的制作方法

专利名称：电机及织机的全功能保护节电开关的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种对三相电机电源通断进行自动控制的保护开关及织机停车关机的无接触节电开关。
纺织及各个生产加工业使用的电动机械的三相电机，因其在缺相、断相、过载、空载、过压、欠压的非正常状态下运行时，易造成电机的损坏或无功能耗。熔断器，热继电器，过流继电器等保护装置，能够对电机进行保护，但这些保护装置的动作灵敏度极低，很难使电机在非正常状态运行中得到安全的保护。中国专利H02H 7／085 2052976U提出的电机断相过流保护开关等，以及D03D 51／00 2051643U提出的织机节电无接触开关，能够有效地实现电机断相过流保护和织机停车关断电机电源节电。但是，电机保护功能不全，很难实现电机在各个非正常状态运行中的全功能保护；织机节电开关没有对电机的保护功能，其控制电路过多地采用了时基集成电路等电子元器件，使得结构复杂松散，自身故障率高，并采用环氧树脂胶灌封，使得不能拆装检修，造成一次性使用的产品浪费。
本实用新型的目的是要提供一种改进的电机及织机通用的全功能保护节电开关，它能对启动运行中缺相或断相、过载或欠压、空载或过压的电机电源进行自动保护关断锁定，又能使织机停车时及时关断电机的电源而节电，所用元器件少，结构合理，故障率低，便于维修。
本实用新型的目的是这样实现的保护节电开关电路用一只时基电路D及其周围元件组合成，电路的工作电源受按钮自锁开关S控制后，分别联接在电机三相电源线的两(A、B)线上；自动控制信号检出电路包括初级线圈串联在电机三相电源线另一(C)线上的电流互感器T，T的次级线圈，二极管V8－11，电阻R10，可调电阻R11和电容C6，同稳压二极管V5串并联接；信号传输电路的一路包括二极管V6，电阻R8和电容C4串并联接在V5的负极与D的④脚，另一路包括电阻R7和电容C3串并联接在V5的负极与D的②脚，⑤脚接地电阻R6为②脚选设一触发基准电平，⑥脚接电源正极电阻R5为②脚置位低电平，③脚输出信号控制电平；保护关机自锁电路包括三极管V7，继电器K的静触点Ks1，电阻R9和电容C5串并联接在电源正极与D的④脚，V7的基极与D的③脚和电容C5的负极相联接，串联于③脚至电源正极的发光二极管2H，作关机锁断指示；电机开关控制电路包括继电器K，发光二极管2H与三极管V1串联在电源的正极与地端，V1的基极经电阻R1与D的③脚联接，V1的基极接一电容C0到地或经电阻R0与霍尔开关的③脚联接。
自动控制信号检出电路的电流互感器T，二极管V8－11，滤波电容C6组合成全波桥式整流检波器，以提高信号检出效率，T的次级线圈圈数因磁芯种类规格各异，宜选在200－－1500圈范围，以满足T的初级线圈电流≥0.5A时，检出在V5负极上的信号电压≥1.1V。电阻R10和可调电阻R11对检出的信号电压分压，由可调电阻R11改变分压值，以与不同电机功率相适用。可调电阻R11，可以是一个定值电阻，也可以是多个定值电阻和多位开关或集成开关的组合。稳压二极管V5限定检出信号电压的上限值在1.5V－4V范围的设定值上。
信号传输电路。隔离二极管V6将检出在V5负极上的信号电压传输给D的④脚，当电机在缺C相或断C相，空载或过压的非正常状态运行时，检出在V5负极上的信号电压0V≤Vv5＜1.1V，D的④脚为低电平而复位，D的③脚输出为低电平而关机。R8与C4为放电延时复位的延时元件，延时时间宜调选在1－5秒范围，以保证检出的信号电压未到达之前，④脚维持高电位的等待时间。电阻R8为④脚设一复位的低电平，R8的电阻值选在7K＜R8＜20K范围。V5负极上的信号电压经R7和C3延时后，传输给D的②脚，当电机在缺A相或断a相，缺B相或断b相，过载或欠压的非正常状态运行时，检出在V5负极上的信号电压VV5≥1.5V－4V的设定上限值，经R7与C3延时2－5秒后，②脚电平上升到V②＝VV5≥1.5V－4V的设定值，D被触发翻转，③脚输出低电平关机。
保护关机自锁电路的三极管V7，为D的④脚提供开机高电位，R9为C4的放电加速电阻，C5为V7开机导通加速电容，宜选值R9≤3K，C5≥10uf，发光二极管2H和限流电阻R4，串联在电源正极与D的③脚，作为因故关机锁断待检修指示。
电机开关控制电路。三极管V1控制继电器K工作电源的通断，发光二极管1H为电机正常启动、运行指示，R1是V1的基极偏置电阻。保护节电开关作为电机控制和保护使用时，V1的基极接电容C0到地；作为织机节电的电机开关控制和保护使用时，V1的基极经电阻R0与霍尔开关B的③脚联接。继电器K的动触点KS2－KS4分别控制电机电源开关器件的可控硅或交流接触器。
本实用新型仅运用了一块时基电路D与其周围元件组合成保护节电开关，从而可减少元器件用量，简化电路，降低故障率；由于开关S兼控保护节电开关电路和电机开关器件控制的电源，使得开关电机操作简便；由于运用了D的④脚低电平复位关机，又运用了D的②脚高电平触发翻转关机，还运用了保护节电开关因缺相无工作电源的关机，加上保护关机的自锁，所以，电机在缺A相或断a相，缺B相或断b相，缺C相或断c相，过载或欠压、空载或过压的非正常状态启动或运行时都能得到安全保护关机；由于设有正常启动运行指示发光二极管1H和保护关机锁断指示发光二极管2H的状态指示，便于电机的操作和管理；由于检出的自动控制信号可调设，加之V1的基极可接电容C0延时启动或接电阻R0和霍尔开关，所以，保护节电开关通用于各种不同功率三相电机的保护开关，还能通用于织机的停车关机的无接触保护节电开关。
以下结合附图的实施例对本实用新型作进一步说明。


图1是本实用新型电机及织机的全功能保护节电开关的电路原理图。
保护节电开关电路有时基电路D及其周围元件组合成，D选用NE555，⑥脚接电源正极电阻R5≥100K，为②脚置位低电平，⑤脚接地电阻R6≥0.5K，为②脚选设一触发基准电平，自动控制信号分别由D的④脚和②脚输入，③脚输出信号控制电平。
自动控制信号检出电路的电流互感器T，选用罐形磁芯GZ18×11，用φ≈0.1mm的高强度漆包线绕500圈为次级线圈，用φ≥1mm的高强度漆包线绕3.5圈为初级线圈。初级线圈串联在电机三相电源线的C相线端，与次级线圈相联接的桥式整流二极管V8－11，选用IN4001型，滤波电容C6选用1uf／25V的电解电容，可调电阻R11≤100K，R10＝10K，V5选用3V0.5W稳压二极管。
信号传输电路的隔离二极管V8选用IN4001型，延时电阻R7＝51K，它们从V5的负极分别联接到D的④脚和②脚，将检出的自动控制信号传输到D。④脚接地放电延时电容C4，选用47u／16v电解电容。复位平电阻R8＝15K。②脚接地延时电容C3选用47U／10V电容。
保护关机自锁电路的三极管V7选用9014型硅管，V7的发射极经继电器K的静触点Ks1控制与D的④脚联接，为④脚提供和为电容C4充入开机时的高电位，V7发射极接地电阻R9＝1K，为保护关机时加速电容C4的放电，电容C5选用47u／16v的电解电容，并联在V7的基极与集电极上，加速V7的开机瞬间导通，V7的基极与D的③脚联接。2H选用红色发光二极管，限流电阻R4＝2.2K，串联在电源正极与D的③脚上，③脚输出的信号控制电平控制V7的导通与截止及2H的灭与亮。
电机开关控制电路的三极管V1选用ICM≥0.5A的9013型硅管，V1集电极串联的继电器K和发光二极管1H，同可控硅开关配合使用时，K选用DC12V的JXZ－－17F型，同交流接触器配合使用时，K选用DC12V的HG4099型，1H选用工作电流IP≥50mA的绿色发光二极管。兼为K稳流和电机正常启动作发光显示。V1基极电阻R1＝39K，使V1受控于D的③脚输出的信号控制电平。作为电机的开关与保护使用时，V1基极接开机延时启动电容C0＝47u／16v到地，以保证电容C4的充电时间。作为织机的节电开关与保护使用时，V1基极接电阻R0＝1K到B的③脚，磁敏霍尔开关B受磁件的控制，B选用UGN3140型。
以上各电路中的电阻均选用W／16的炭膜电阻。
节电保护开关电路的直流工作电源的镇流电容C1＝1u／630v，C1的放电电阻R2＝1MΩ，全波整流二极管V2.3选用IN4004型，滤波电容C2≥220u／25V，电阻R3≈30Ω，选用W／4的炭膜电阻，V4选用12V0.5W的稳压二极管，电源地端和电容C1分别从按钮自锁开关的S1、S2中间点联接，输出的12V直流电压供保护节电开关电路的工作电源。
电机的三相a、b、c电源线，分别经可控硅Vs1、Vs2、Vs3控制后联接在A、B、C三相电源上。
本实用新型是这样工作的。
电机的启动开关。按下自锁开关S的按钮，S1－3动触点合通，380V的交流电压经电容C1镇流，二极管V2.3和电容C2整流滤波，R3限流和V4稳压后，供给保护节电开关电路的12V直流工作电源。在V4负极刚产生12V直流电压的瞬间，V7因C5的加速而先导通，＋12V电压经V7的集射极，继电器K的静触点KS1向D的④脚提供高电平，并向C4迅速充电，二极管V6的隔离使②脚的低电平保持，⑥脚和④脚均为高电平，③脚输出信号控制的高电平，V7继续导通，状态维持，发光二极管2H截止无亮。电阻R1从D的③脚取得的高电平给电容C0充电延时后，三极管V1导通，继电器K得电动作，静触点Ks1断开，动触点KS2－KS4均合通，双向可控硅Vs1～VS3的控制极均得电触发导通，电机得电启动，1H导通发绿光显示。作织机保护节电开关使用时，V1的基极偏置电压被R0和霍尔开关的②③脚导通分压而截止，只有搬动织机的离合器手柄启动织机，磁件刚一离开B，B的②③脚即截止，V1得到偏置电压导通开机。当搬动离合器手柄使织机停车时，磁件被复位，B的②③脚导通，V1截止，继电器K断电释放，关断电机电源而节电。
电机的运行。电机启动后，三相电源线中均有电流流通，电流互感器T初级线圈的电流感应到次级线圈的电压信号，经二极管V8－11整流检波，电容C6滤波，电阻R10与R11的分压，稳压二极V5的限压，经V6和R7传输到D的④脚和②脚。充入C4的电源电压放电延时到自动控制信号的到来，使④脚的高电位得以维持。电机启动时的大电流，虽使信号电压倍增，由于V5限定后的信号电压值为3V，使R7、C3的充电延时平稳，在设定延时时间之内，②脚保持低电平，电机进入正常运行时的信号电压1.1V＜VV5＜3V，C3上的电压经R7和R10的放电有所下降，②脚低电平维持，③脚输出的信号控制高电平不变，电路状态维持。
关机。按出自锁开关按钮，S1－S3的动触点断开，可控硅VS1－VS3无触发电压截止，电机电源全关断止动，保护节电开关电路也关断了电源停止工作。
电机的保护。电机在启动或运行中，如出现缺A相或断a相，缺B相或断b相，过载或欠压的状态，均引起串联在C，c相线中T的初级线圈电流大幅度地增加，检出在V5负极上的信号电压VV5≥3V，经R7对C3充电延时，C3上的电压上升到使②脚电压V②＝VV5＝3V时，D被②脚的高电平触发翻转，③脚输出低电平，2H发红光显示因故待修，V7截止，V1截止，1H截止亮灭，K断电释放，KS2－KS4关断可控硅VS1－VS3，a、b、c的三相电源均被关断，电机停止运转，T的初级线圈无电流，信号检出电压VV5＝0，C3经R7和R10放电，②脚电位退回到低电平。K断电释放时，KS1静触点合通，C4上的电压对R8、R9迅速放电，④脚电位超前于②脚为低电平，D被④脚复位，③脚输出信号控制低电平维持不变，电路维持因故锁断关机状态。在出现缺A相或缺B相的同时，电路因无直流电源电压，K不能动作，电机仍保护关断不启动。
如出现缺C相或断C相状态，T的初级线圈无电流，检出的信号电压VV5＝0；在空载或过压状态时，电机电流大幅度地减小，检出的信号电压也大幅度地减小。当检出在V5负极上的信号电压VV5＝0－－1V＜1.1V时，D因④脚的低电平而复位，③脚输出信号控制低电平，电路重复上述的保护关机过程。
权利要求1.一种电机断相过流保护开关和织机节电无接触开关，有串接在电机的三相电源线的双向可控Va1-Vs3或交流接触器，按键自锁开关S和继电器串联控制可控硅或交流接触器的控制电源，直流工作电源的镇流电容C1，放电电阻R2，全波整流二极管V2.3，滤波电容C2，限流电阻R3，稳压二极管V4，电源的地端和电容C1分别联接在三相电源的A、B线上，霍尔开关B和时基电路D，其特征在于，保护节电开关电路用一只时基电路D及其周围元件组合成，电路的工作电源受按键自锁开关S控制后，分别联接在电机三相电源线的两(A、B)线上；自动控制信号检出电路包括初级线圈串联在电机电源线的另一线(C)中的电流互感器T，T的次级线圈，二极管V8-11，电阻R10，可调电阻R11和电器C6，同稳压二极管V5串并联接；信号传输电路的一路包括二极管V6，电阻R8和电器C4串并联接在V5的负极与D的④脚，另一路包括电阻R7和电容C3串并联接在V5的负极与D的②脚，⑤脚接地电阻R6为②脚选设一触发基准电平，⑥脚接电源正极电阻R5为②脚置位低电平，③脚输出信号控制电平保护关机自锁电路包括三极管V7，继电器K的静触点Ks1，电阻R9和电容C5串并联接在电源正极与D的③脚，V7的基极与D的③脚和电容C5的负极相联接，串联于③脚至电源正极的发光二极管2H，作关机锁断指示；电机开关控制电路包括继电器K，发光二极管2H与三极管V1串联在电源的正极与地端，V1的基极经电阻R1与D的③脚联接，V1的基极接一电容C0到地或经电阻R0与霍尔开关的③脚联接。
2.依据权利要求1所述的保护节电开关，其特征是自动控制信号检出电路的电流互感器T的次级线圈选在200－1500圈范围，初级线圈流过的电流≥0.5A时，检出在V5负极上的信号电压≥1.1V；可调电阻R11可以是一个定值电阻，也可以是多个定值电阻与多位开关或集成开关的组合；稳压二极管V5的稳压值在1.5V－4V范围选值。
3.依据权利要求1所述的保护节电开关，其特征是信号传输电路的电阻R8选值在7K－20K范围。
4.依据权利要求1所述的保护节电开关，其特征是保护关机自锁电路的加速电容C5≥10uf，加速电阻R9≤3K。
专利摘要电机及织机的全功能保护节电开关，主要采取了信号的检出、调设、传输，延时控制，保护关机自锁，状态指示，电机开关控制等自动控制技术电路、能通用于三相电动机的启动、运行中的缺相或断相、过载或欠压、空载或过压的自动保护及开关电动机，也通用于织机停车关机节电兼保护电机的开关，电子元器件运用少，结构合理，便于操作管理。
文档编号H02H7/085GK2172540SQ9324400
公开日1994年7月20日 申请日期1993年11月4日 优先权日1993年11月4日
发明者杨谊胜 申请人:杨谊胜