专利名称：潜水电泵起动运行保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电泵的配套装置，尤其是在宽电压范围内能使潜水电泵正常起动运行的保护装置。
潜水电泵主要用于农用抽水灌溉，使用按季节集中使用，目前农村因电力供应不足和电泵布局难以规范化等问题，经常发生在干时季节大面积农田需灌水时，因网路电压过低而使水泵不能启动使用。在对电泵的保护方面，目前已有断相、过流等单纯的保护装置，这些保护装置一般含有主电路、强电控制电路、自动转换或者信号检测电路。即由主电路连接着电源和电机，同时强电控制电路根据信号检测电路的电压或电流信号控制着主电路，以达到保护的目的，但对其在电压不足状态下如何起动运行则未见报道。
本实用新型的目的在于提供一种在电压变化范围较大的情况下能使电泵电机正常起动运行，并兼有对电机断相、过载、过流、过热的多功能全能保护装置。
众所周知，电泵电机在三角形状态运行时的线电压与相电压相等，电机在星形状态运行时的线电压是相电压的
倍，因此在电压相同时，电机三角形状态的相电压是星形状态相电压的
倍，而电机转距的大小与相电压成平方比关系，即M∝U2，所以电机处于三角形状态更易起动。
而现行常用的5.5KW以下电泵的运行状态是以标准电压380±10％伏设计的，采用星形起动运行方式。而潜水电泵与其它电机区别在于，潜水电泵是在带载情况下起动运行的，所以潜水电泵起动电流很大，在低电压情况下，电泵就难以起动和正常运行。尤其是起动造成线路损耗电流比正常运行损耗大5－7倍而使电压下降百伏左右。
为了克服低电压情况下的起动运行困难，设计方案是采用无功补偿和利用接触器的线圈抽头，自动控制接触器的吸合电压使电泵在三角形状态下增大起动力矩迅速起动。起动后电源电压回升进入正常，然后由自动转换电路，控制电泵在不同的电压情况下自动转换运行状态，也就是当电压低于临界转换电压时，使电机持续在三角形状态下运行、若电压高于临界转换电压时，使电机自动转换为星形状态运行。这样就保证了电机在宽电压范围内，在额定电流下正常起动运行。
以下结合实施例及附图对该装置作进一步详细说明。
图1电路方框图(可做摘要附图)图2是主电路图图3是强电控制原理图图4是自动转换电路图图5是断相保护电路图图6是机芯电子元器件布局图整个电路由四部分组成主电路、强电控制电路、自动转换电路和保护电路。
主电路如图2所示，输入端X、Y、Z为电源接线端子，输出端A1－A6为电机接线柱。Y2、Z2接强电控制电路。LH1、LH2、LH3为断相保护电路的三个电流互感器，RJ为热元件，起运载、过流、短路引起过热的保护作用。X1、Y1、Z1接自动转换电路。QC为由按钮控制的常接主接触器触头，C△为控制电机星形运行的接触器触头，CY为控制电机星形运行的接触器触头。QC、C△、CY触头受强电控制电路控制，当QC、C△触头吸合时，CY触头断开，电机处于三角形连接方式；当QC、CY触头吸合时，C△触头断开，电机处于星形连接方式。
见图3，强电控制电路由Y2、Z2从主电路的两相线引出，该控制电路含有三个接触器线圈QC、C△、CY。电路中串接着起动按钮QA，停止按钮TA、断相保护常闭接触器触头JTX1及热继电器常闭触头RT。C△和CY线圈的一端并联后与QC线圈串接，另一端分别有连接触点2或1，并通过自动转换触头JTX2与电路串接。当JTX2与触点2接通时，CY断开，当JTX2与触头1接通时C△断开。为了保证电机在角形状态下起动分别给QC和C△线圈串联一个补偿电容C1和C2，并且QC与C△线卷各有一抽头触点5或3，在电容C1或C2与线圈抽头触点5或3之间分别有一继电器自动转换触头JTX3，该自动转换触头JTX3可在QC和C△线圈的端触点6或4与抽头触点5或3之间自动转换。这里QC、C△和CY线圈必须确保电机在不同运行状态下的额定电流。电机起动前，继电器自动转换触头JYX2、JTX3分别与触点2、3、5接触以便电机在三角形状态下起动。这里JTX2、JTX3受自动转换电路控制。
见图4、自动转换电路是根据网路电压信号由执行元件控制继电器自动转换触头的转换动作。由变压器B从主电路的X1、Y1、Z1三点引出，并与二级管D1－D6构成三相桥式整流电路，电压信号经电容C3稳压后由电位器RW将检测信号提供给电压比较电路。电压比较受用非门电路，该非门的逻辑功能是，当输入为高电平时，输出为低电平，反之输入为低电平时，输出为高电平。电压比较有两个支路，其一是由非门F1和复合式驱动电路BG4、BG5，继电器，JTX3组成，由变压器B3给继电器JTX3提供直流电源。该继电器JTX3在另一电压比较支路的输入端有一常开触点，JTX3的另两个自动转换触头分别在QC和C△线圈的端触头4或6和抽头触点5或3之间。当电机起动时，由压信号检测电路已有信号输出，但为了保证电机在三角形状态下起动，在非门F1的输入端设置一个起动延时电路，这里由R1和C4构成。由变压器B2和整流元件D10－D13及电容C11提供的直流电源通过R7向另一电压比较电路的F2提供输入信号；同时，由R1向C4充电，在R1的两端有压降，使F1的输入为高电平，输出为低电平，BG4、BG5不导通，继电器JTX3不动作，此时BG1也不导通，F2的输入为高电平，输出为低电平，经F4、F5、F6还原电平信号，通过R9提供一个低电位，复合驱动电路BG2、BG3不导通，JTX2不动作，由变压器B2向JTX2提供直流电源，这时强电控制电路的各继电器自动转换触头分别与2、3、5触点接通，保证电机在三角形状态下，利用无功补偿和接触器的线圈抽头电压，增大起动力矩迅速起动。C4充电完毕后，F1的输入变为低电平，输出为高电平，JTX3动作，其常开触头闭合、自动转换触头转向触点4、6，电机转入正常运行状态，延时时间一般为4－10秒。
当网路电压低于临界转换电压280伏时，电位器RW采样信号低于0.7V，BG1不导通，继电器JTX2仍不动作，电机维持在三角形状态下运行。转换电压值可由电位器RW调节。
当网路电压高于临界转换电压280伏时，此时RW采样信号高于0.7V，BG1导通，由于BG1导通使F2的输入变为低电位，输出为高电位，经过F4、F5、F6的信号还原，由R9提供一个高电位，使BG2、BG3复合驱动电路导通JTX2动作，其自动转换触头由触点2转向触点1，使C△线圈断电，其主触头断开，同时CY线圈带电，其主触头吸合，电机转入星形运行状态。
为了避免电压波动较大时，电机频繁转换运行状态而发生撞机事故，在非门F2和非门F4之间有一由C5、R5、R4、R3、D9组成的输入延时电路，其延时作用是通过C5的充放电来实现的。当F2输出为高电平时，D9、R5和R4两条支路向C5充电，使非门F4的输入电平逐渐上升到转换电平，当F2输出为低电平时，D9反偏，电容C5通过R4放电，使F4的输入电平逐渐下降到转换电平。
断相保护见图5，由三个电流互感器LH1、LH2和LH3分别从主线路的三相线中引出，经D18、D19、D20整流和稳压后，同时输入一与非门G，该与非门G的逻辑功能是，三相输入均为高电平时，电路正常，其输出为一个低电平信号，复合驱动电路BG6、BG7不导通，继电器JTX1提供电源。若三相输入有一相或二相或全部为低电平时，其输出为一个高电平信号，BG6、BG7复合驱动电路导通，继电器JTX1动作，其常闭触头断开，强电控制电路断路，电机停止运行，达到断相保护作用。
另外在主线路上设有热元件RJ和热继电器，若因某种原因过载，过流，短路及温升过高，过热继电器及热元件作切断电机三相电源动作，使电机得到相应保护。
实施中，机芯各电子器件布局可参照图6、B5为指示灯变压器。
本装置可保证电泵电机在260－400伏范围内迅速起动并正常运行；同时具有对电机断相、过载、短路、过热多种保护功能。使用本装置还可省去配电盘和过流开关等其它保护装置。操作时，只需将电源线和电机接头分别与本装置的电源接线端子和电机连线端子插接好，然后开闭电源闸刀，按下起动按钮即可，一切保护和转换工作均为自动完成。
权利要求1.一种潜水电泵电机起动运行保护装置，由外壳和机芯组成，它包括主电路，用于连接三相交流电源、X、Y、Z和电泵电机接头A1-A6；强电控制电路，由主电路的其中两相线引出，用于控制主电路接触器触头Qc、C△、CY的吸合或断开，达到控制电机的连接方式；自动转换电路，从主电路取得电压信号，进行电压比较，并由复合式驱动电路和继电器JTX1、JTX2，自动控制接触器线圈Qc、C△、CY的接通或断开；本实用新型的特征在于接触器线圈QC和C△各串接一个补偿电容C1和C2，并分别有一线圈抽头触点5或3，在Qc、C△线圈的端触点6和4和抽头触点5或3之间各有一个与补偿电容C1或C2并接的继电器自动转换触头JTX3；同时，C△和CY线圈的连接触点2和1之间有一继电器自动转换触头JTX2。
2.如权利要求1所述的潜水电泵起动运行保护装置，其特征在于在自动转换电路中非门F1的输入端有一个起动延时电路。
3.如权利要求1或2所述的潜水电泵起动行运行保护装置，其特征在于自动转换电路中在非门F2和F4之间还有一个输出延时电路。
专利摘要潜水电泵起动运行保护装置属于农用电泵的配套装置，它是采用无功补偿及控制接触器线圈的吸合电压，保证电机在三角形状态下起动，并且使电机根据不同的电压自动转换其运行状态，即在临界电压以上星形运行，在临界电压以下三角形运行。实现了电压变化在260-400伏范围内电泵能正常起动运行。本装置还具有对电机断相、过载、短路、过流、欠压等多项保护功能。
文档编号F04D9/00GK2104959SQ9022298
公开日1992年5月20日 申请日期1990年11月2日 优先权日1990年11月2日
发明者焦佐国, 遆科文 申请人:渭南地区科学技术情报研究所, 焦佐国