专利名称：一种三相电机保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及低压电器领域，尤其涉及用于三相电机在运行中出现断相、 过载、堵转等故障时实施继电保护的电子装置，具体地说是一种三相电机保护装 置。
背景技术：
现有技术中三相电机保护装置中的交流电流信号采样方法一种是直接通过 二极管对电流互感器的输出电压进行直接整流而转换为直流电压信号，由于二极 管的正向导通电压的影响导致采样电压为非线性；另一种是使用工作于双电源供 电的运算放大器和二极管、电阻等构成的线性整流电路，由于双电源供电而使供 电电路复杂，成本增加；电位器式整定电流的设定电路是采用电阻和电位器直接 串联分压法产生一个与采样信号或基准电压信号相比较的整定电压，通过比较器 产生过载指示开关量电压信号，无法线性产生与整定电流成比例的过载倍率电压 信号，而不容易通过反时限定时电路实现各整定电流点一致的反时限保护动作特 性，而且反时限定时电路的范围也较小， 一致性也较差过载保护的反时限电路 由于采用直接的阻容定时器，而难以得到较好的过载保护反时限特性曲线。
发明内容
本实用新型的任务是克服现有技术存在上述缺陷，使用简单的电路结构，实 现将电流互感器的交流采样电流信号线性比例转换为直流采样电压信号，实现整 定电流的线性量化整定和产生过载倍率电压信号，实现过载保护动作的较好的反 时限特性曲线。
为此，本实用新型采用如下技术方案 一种三相电机保护装置，包括线性整 流滤波电路、线性电流整定和负载率指示器、积分式反时限定时单元、断相故障 指示和定时单元、继电逻辑驱动单元和电源电路，其特征在于
所述的线性整流滤波电路包括一个采样电阻R1， 一个由微调电位器VR1和
电阻R2串联构成的误差调节支路， 一个由电阻R3、 二极管D1、电容C1、电阻 R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2、 二极管D2、 二极管D3、 二极管 D4和单电源供电的运算放大器U1构成的线性整流器，以及一个由电阻R8和电 容C3串联构成的滤波电路；电阻R3 —端连接到运算放大器U1的输入正端、二 极管D1的阴极和电容C1的一端，另一端与微调电位器VR1的调节端相连；二 极管D1的阳极和电容C1的另一端接地电阻R4—端接地， 一端接运算放大器 Ul的输入负端、电阻R5的一端、电阻R6的一端、以及二极管D3的阳极；电 阻R5的另一端接二极管D2的阴极和电阻R8的一端，二极管D2的阳极接二极 管D3和二极管D4的阴极、电阻R7的一端、以及运算放大器U1的输出端，电 阻R7的另一端接二极管D4的阳极、电阻R6的另一端、以及电容C2的一端， 电容C2的另一端接地；电阻R8的另一端接电容C3的正极，电容C3的负极接 地；
所述的线性电流整定和负载率指示器包括微调电位器VR2、微调电位器 VR3、电阻R9和单电源供电的运算放大器U2，运算放大器U2的输入正端接电 容C3的正极，输入负端接微调电位器VR2的调节端；微调电位器VR2的一端 串联微调电位器VR3和电阻R9后接运算放大器U2的第一控制端和地，另一端 接运算放大器U2的输出端；
所述的积分式反时限定时单元包括一个由电阻RIO、电阻Rll、电阻R12、 电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、 二极管D5、 二极管D6、 发光二极管D7和单电源供电的运算放大器U3、单电源供电的运算放大器U4构 成过载指示和过载反时限定时电路， 一个由电阻RH、电阻R18、电阻R19、 二 极管D8和单电源供电的运算放大器U5构成堵转故障比较器，和一个由电阻 R20、电阻R21、电容C5、稳压管D9、三极管Q4和单电源供电的运算放大器 U6构成起动电流定时避让开关；运算放大器U3的输入正端接运算放大器U2的 输出端和电阻R10的一端，输入负端接电阻R13和电阻R14的一端，输出端接 电阻R15和电阻R16的一端；运算放大器U4的输入负端接电阻R14的另一端 和电容C4的负极，输入正端接电阻RlO和电阻Rll的一端、以及三极管Q4的 集电极，输出端接二极管D5的阳极；二极管D5的阴极接电容C4的正极、二极 管D6的阳极、电阻R17的一端和继电逻辑驱动单元的输入端，二极管D6的阴
极接电阻R15的另一端，电阻R16的另一端接发光二极管17的阳极；运算放大 器U5的输入负端接电阻R18和电阻R19的一端，第二控制端接运算放大器U2 的第二控制端、电阻R18和电阻R12的另一端、以及继电逻辑驱动单元的输入 端，输出端接二极管D8的阳极；二极管D8的阴极接电阻R17的另一端；三极 管Q4的基极接稳压管D9的阳极，稳压管D9的阴极接电阻R21的一端，电阻 R21的另一端接运算放大器U6的输出端；运算放大器U6的输入正端接断相故 障指示和定时单元输入端，输入负端接电容C5的正极和电阻R20的一端，电阻 R20的另一端接断相故障指示和定时单元输入端；电容C5的负极、发光二极管 D7的阴极、三极管Q4的发射极、运算放大器U5的第一控制端接地，电阻R13、 电阻Rll、电阻R19的另一端接地。
本实用新型的三相电机保护装置，单电源供电的运算放大器与二极管、电阻、 电容、电位器等构成的线性整流滤波电路将电流互感器的交流电流信号转换为与 采样电流成线性比例的直流采样信号电压，采用单电源供电的运算放大器与电位 器、电阻等构成的同相比例线性电流整定和负载率指示器实现整定电流的量化线 性整定和产生过载倍率电压信号，采用单电源供电的运算放大器与电阻、电容、 二极管等构成的积分式反时限定时单元，实现过载保护动作的较好反时限特性曲 线。因而，本实用新型所述的电机保护装置，实现了电流信号的比例线性化采样、 整定电流的线性化整定和得到了过载倍率电压信号、过载保护的较好反时限特性 曲线，由于采用单电源供电，简化了电路结构，降低了成本。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型的三相电机保护装置电路图。
图2是线性整流滤波电路的电路图。
图3是线性电流整定和负载率指示器的电路图。
图4是积分式反时限定时单元的电路图。
图5断相故障指示和定时单元的电路图。
图6是继电逻辑驱动单元的电路图。
图7是电源电路图。
具体实施方式
参照附图，本实用新型的三相电机保护装置，包括线性整流滤波电路l、线 性电流整定和负载率指示器2、积分式反时限定时单元3、断相故障指示和定时 单元4、继电逻辑驱动单元5和电源电路6，其中
所述的线性整流滤波电路1包括一个釆样电阻R1， 一个由微调电位器VR1 和电阻R2串联构成的误差调节支路， 一个由电阻R3、 二极管D1、电容C1、电 阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2、 二极管D2、 二极管D3、 二极管 D4和单电源供电的运算放大器Ul构成的线性整流器，以及一个由电阻R8和电 容C3串联构成的滤波电路；电阻R3 —端连接到运算放大器U1的输入正端、二 极管D1的阴极和电容C1的一端，另一端与微调电位器VR1的调节端相连；二 极管D1的阳极和电容C1的另一端接地；电阻R4—端接地， 一端接运算放大器 Ul的输入负端、电阻R5的一端、电阻R6的一端、以及二极管D3的阳极；电 阻R5的另一端接二极管D2的阴极和电阻R8的一端，二极管D2的阳极接二极 管D3和二极管D4的阴极、电阻R7的一端、以及运算放大器U1的输出端，电 阻R7的另一端接二极管D4的阳极、电阻R6的另一端、以及电容C2的一端， 电容C2的另一端接地；电阻R8的另一端接电容C3的正极，电容C3的负极接 地；
所述的线性电流整定和负载率指示器2包括微调电位器VR2、微调电位器 VR3、电阻R9和单电源供电的运算放大器U2，运算放大器U2的输入正端接电 容C3的正极，输入负端接微调电位器VR2的调节端；微调电位器VR2的一端 串联微调电位器VR3和电阻R9后接运算放大器U2的第一控制端和地，另一端 接运算放大器U2的输出端；
所述的积分式反时限定时单元3包括一个由电阻R10、电阻Rll、电阻R12、 电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、 二极管D5、 二极管D6、 发光二极管D7和单电源供电的运算放大器U3、单电源供电的运算放大器U4构 成过载指示和过载反时限定时电路， 一个由电阻R17、电阻R18、电阻R19、 二 极管D8和单电源供电的运算放大器U5构成堵转故障比较器，和一个由电阻 R20、电阻R21、电容C5、稳压管D9、三极管Q4和单电源供电的运算放大器U6构成起动电流定时避让开关；运算放大器U3的输入正端接运算放大器U2的 输出端和电阻R10的一端，输入负端接电阻R13和电阻R14的一端，输出端接 电阻R15和电阻R16的一端；运算放大器U4的输入负端接电阻R14的另一端 和电容C4的负极，输入正端接电阻R10和电阻R11的一端、以及三极管Q4的 集电极，输出端接二极管D5的阳极；二极管D5的阴极接电容C4的正极、二极 管D6的阳极、电阻R17的一端和继电逻辑驱动单元5的输入端，二极管D6的 阴极接电阻R15的另一端，电阻R16的另一端接发光二极管17的阳极；运算放 大器U5的输入负端接电阻R18和电阻R19的一端，第二控制端接运算放大器 U2的第二控制端、电阻R18和电阻R12的另一端、以及继电逻辑驱动单元5的 输入端，输出端接二极管D8的阳极；二极管D8的阴极接电阻R17的另一端； 三极管Q4的基极接稳压管D9的阳极，稳压管D9的阴极接电阻R21的一端， 电阻R21的另一端接运算放大器U6的输出端；运算放大器U6的输入正端接断 相故障指示和定时单元4输入端，输入负端接电容C5的正极和电阻R20的一端， 电阻R20的另一端接断相故障指示和定时单元4输入端；电容C5的负极、发光 二极管D7的阴极、三极管Q4的发射极、运算放大器U5的第一控制端接地， 电阻R13、电阻Rll、电阻R19的另一端接地。
所述的断相故障指示和定时单元4包括一个由电阻R22、电阻R23、电阻 R24、电容C6、 二极管D10与三极管Q1及电阻R25、电阻R26、电阻R27、电 容C7、 二极管Dll与三极管Q2以及电阻R28、电阻R29、电阻R30、电容C8、 二极管D12与三极管Q3分别构成的各相电流检测开关， 一个由二极管D16、 二 极管D17和电阻R31构成的电机起动和运行的逻辑电压信号产生电路， 一个由 发光二极管D18、电阻R32、 二极管D13、 二极管D14、 二极管D15构成的断相 故障逻辑和指示电路， 一个由电阻R33、电阻R34、电阻R35、电阻R36、电容 C9和单电源供电的运算放大器U7构成的断相故障保护定时和逻辑电压输出电 路。
所述的继电逻辑驱动单元5包括一个由电阻R37、电阻R38、电阻R39、 二 极管D20和单电源供电的运算放大器U8构成的比较器电路，一个由二极管D19、 二极管D21、电阻R40、三极管Q5、 二极管D22、开关Kl构成的继点逻辑驱动 和输出电路。
所述的电源电路6包括一个由工频变压器T1、 二极管D23、 二极管D24、 二极管D25、 二极管D26、电容CIO、电容Cll、电容C12、电容C13和三段稳 压器U9构成的主电路和一个由电阻R41、发光二极管D27构成电源指示支路。
本实用新型的三相电机保护装置，其工作原理如下
过载电流信号采样的电流互感器CT4的输出采样交流电流输入到线性整流 滤波电路l，经采样电阻R1将采样交流电流转换为釆样交流信号电压，经微调 电位器VR1和R2串联构成的误差调节支路，送给线性整流器整流电路整流及滤 波电路滤波后得到的直流信号电压输出送给线性电流整定和负载率指示器2。线 性电流整定和负载率指示器2是由微调电位器VR2、微调电位器VR3、电阻R9 和单电源供电的运算放大器U2构成的可调同相比例放大器，通过微调电位器 VR2确定与电机额定电流对应整定电流值，其输出是与电机负载率成比例的过 载倍率电压信号，送给积分式反时限定时单元3的一个输入端。积分式反时限定 时单元3将过载指示信号输出给断相故障指示和定时单元4，将反时限电压输出 送给继电逻辑驱动单元5。断相故障指示和定时单元4中的各相的通过电流检测 开关、电机起动和运行逻辑电压信号产生电路实时检测电源和电机的工况，通过 断相故障逻辑和指示电路、断相故障保护定时和逻辑电压输出电路，将故障信号 送给继电逻辑驱动单元5。继电逻辑驱动单元5对来自积分式反时限定时单元3 的反时限电压输出进行比较而产生过载保护逻辑电压，并通过继点逻辑驱动和输 出电路输出。电源电路6的主电路为各部分电路提供稳定的直流供电电源。
应该理解到的是上述实施例只是对本实用新型的说明，而不是对本实用新 型的限制，任何不超出本实用新型实质精神范围内的发明创造，均落入本实用新 型的保护范围之内。
权利要求1、一种三相电机保护装置，包括线性整流滤波电路(1)、线性电流整定和负载率指示器(2)、积分式反时限定时单元(3)、断相故障指示和定时单元(4)、继电逻辑驱动单元(5)和电源电路(6)，其特征在于所述的线性整流滤波电路(1)包括一个采样电阻R1，一个由微调电位器VR1和电阻R2串联构成的误差调节支路，一个由电阻R3、二极管D1、电容C1、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电容C2、二极管D2、二极管D3、二极管D4和单电源供电的运算放大器U1构成的线性整流器，以及一个由电阻R8和电容C3串联构成的滤波电路；电阻R3一端连接到运算放大器U1的输入正端、二极管D1的阴极和电容C1的一端，另一端与微调电位器VR1的调节端相连；二极管D1的阳极和电容C1的另一端接地；电阻R4一端接地，一端接运算放大器U1的输入负端、电阻R5的一端、电阻R6的一端、以及二极管D3的阳极；电阻R5的另一端接二极管D2的阴极和电阻R8的一端，二极管D2的阳极接二极管D3和二极管D4的阴极、电阻R7的一端、以及运算放大器U1的输出端，电阻R7的另一端接二极管D4的阳极、电阻R6的另一端、以及电容C2的一端，电容C2的另一端接地；电阻R8的另一端接电容C3的正极，电容C3的负极接地；所述的线性电流整定和负载率指示器(2)包括微调电位器VR2、微调电位器VR3、电阻R9和单电源供电的运算放大器U2，运算放大器U2的输入正端接电容C3的正极，输入负端接微调电位器VR2的调节端；微调电位器VR2的一端串联微调电位器VR3和电阻R9后接运算放大器U2的第一控制端和地，另一端接运算放大器U2的输出端；所述的积分式反时限定时单元(3)包括一个由电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C4、二极管D5、二极管D6、发光二极管D7和单电源供电的运算放大器U3、单电源供电的运算放大器U4构成过载指示和过载反时限定时电路，一个由电阻R17、电阻R18、电阻R19、二极管D8和单电源供电的运算放大器U5构成堵转故障比较器，和一个由电阻R20、电阻R21、电容C5、稳压管D9、三极管Q4和单电源供电的运算放大器U6构成起动电流定时避让开关；运算放大器U3的输入正端接运算放大器U2的输出端和电阻R10的一端，输入负端接电阻R13和电阻R14的一端，输出端接电阻R15和电阻R16的一端；运算放大器U4的输入负端接电阻R14的另一端和电容C4的负极，输入正端接电阻R10和电阻R11的一端、以及三极管Q4的集电极，输出端接二极管D5的阳极；二极管D5的阴极接电容C4的正极、二极管D6的阳极、电阻R17的一端和继电逻辑驱动单元(5)的输入端，二极管D6的阴极接电阻R15的另一端，电阻R16的另一端接发光二极管17的阳极；运算放大器U5的输入负端接电阻R18和电阻R19的一端，第二控制端接运算放大器U2的第二控制端、电阻R18和电阻R12的另一端、以及继电逻辑驱动单元(5)的输入端，输出端接二极管D8的阳极；二极管D8的阴极接电阻R17的另一端；三极管Q4的基极接稳压管D9的阳极，稳压管D9的阴极接电阻R21的一端，电阻R21的另一端接运算放大器U6的输出端；运算放大器U6的输入正端接断相故障指示和定时单元(4)输入端，输入负端接电容C5的正极和电阻R20的一端，电阻R20的另一端接断相故障指示和定时单元(4)输入端；电容C5的负极、发光二极管D7的阴极、三极管Q4的发射极、运算放大器U5的第一控制端接地，电阻R13、电阻R11、电阻R19的另一端接地。
专利摘要本实用新型公开了一种三相电机保护装置，包括线性整流滤波电路、线性电流整定和负载率指示器、积分式反时限定时单元、断相故障指示和定时单元、继电逻辑驱动单元和电源电路，其特征在于线性整流滤波电路、线性电流整定和负载率指示器、积分式反时限定时单元采用单电源供电的运算放大器与外围电路构成。因而，本实用新型实现了电流信号的比例线性化采样、整定电流的线性化整定和得到了过载倍率电压信号、过载保护的较好反时限特性曲线，由于采用单电源供电，简化了电路结构，降低了成本。
文档编号H02H7/085GK201061126SQ20072011013
公开日2008年5月14日 申请日期2007年6月13日 优先权日2007年6月13日
发明者王雪楠 申请人:浙江正泰电器股份有限公司