专利名称:电机保护控制器的制作方法
本发明属于鼠笼电动机的运行保护和起动、停止的控制装置一、发明的来由和目的1.长时间以来人们一直在努力解决鼠笼电动机(以下简称电机)在运行中由于电源装置、电源电路、控制电路、连接线路、控制装置和机械负载发生难于避免的各种故障(过载，欠电压，过电压，电源线一相断线，电机一相断线，电机绕组引出线和接线端子间连接松动，刀开关、自动开关、熔断器、接触器等控制装置的一相触头接触不良，电源变压器原边一相开路，三相电源电压不对称，失压，电机所传动的机械设备发生故障)造成过热损伤乃至烧毁的问题，但没能得到较好的解决方案。电机过热损伤乃至烧毁的现象仍普遍存在，致使这种电机的修理部门遍及各地。
2.现有技术所存在的缺陷(1)现有各种电机起动装置的控制电路形式如图1示，电源201，起动、停止控制部件202，保护元件203，电机204(接法星形或角形)其缺陷是①鼠笼电动机的特点是起动电流为(5-8)倍额定电流，在这种形式的电路中，保护元件203既要在短时间内能通过很大的起动电流而不动作，又要在稍长时间内通过各种故障电流时能动作，在实际运用时，要可靠地做到这一点是有困难的。往往产生两种情况保护元件203的整定电流确定小了，造成电机起动失败，保护元件203的整定电流确定大了，造成保护失败，电机被烧毁的普遍现象说明现有各种电机起动装置往往工作于后面一种情况。
②在发生断相故障时，星形和角形接法电机的情况是不同的，图1的电路只能控制电机线电流的变化，角形接法的电机在断相时相电流增加严重，使相绕组烧毁。在电机内部缺相时，既便使用带断相保护的热继电器作保护元件也往往起不到保护作用，因为这种热继电器动作的条件是有一相电流等于零，可是在电机内部断相时仍有三线电流，且电机在轻负载情况下运转，其值增加并不严重。
③这些装置均不具有对所说的各种故障进行综合保护的特性，而仅对某种故障如过载、失压或断相，从其保护原理分析这种保护性能还是不可靠的。
(2)现有各种电机起动装置的保护元件-各种热继电器所存在的缺陷①按现有各种电机起动装置的要求，各种热继电器在设计时考虑的工作电流范围过大，特别是要考虑电机很大的起动电流的影响致使这些热继电器的工作灵敏度低，可靠性差，在其用于轻负载电机时这些缺陷更明显。
②由于电机所传动的机械负载各有不同，电机本身的性能各有不同，电源装置的容量各不相同，每台电机的起动电流，起动时间，运转电流，故障电流也不相同，为适应这一情况现有各种热继电器都有较大的整定电流调节范围(50～100%，60～100%)，在使用现场要综合考虑上述几种因素准确的确定整定电流值是件比较困难的事。
③按现有技术规定各种热继电器的整定电流值按0.95～1.05倍的电机额定电流确定，使这些热继电器在很多故障情况下不能可靠动作。
④没有明显的动作指示，维修不便。
(3)现有各种专用电机保护装置的缺陷为弥补现有各种电机起动装置的不足，解决电机在运行中的烧毁问题，产生了一些专用于保护电机的装置;磁环式晶体管自动保护装置，电容式晶体管保护装置，热敏电阻保护装置，DRGBI系列电机保护器，BHQ系列电机保护器，它们存在以下缺陷所以得不到普遍使用①只能与起动装置配套使用，给使用者增加了配套的麻烦，实用性差。
②价格贵，如某种保护器每件125元再加上配套的接触器，使这样一台电机起动装置的费用比一台小型电机还贵，增加了设备费用。
③都是电子装置，现场安装调正及维修有一定的难度，使用麻烦。
3.电机过热损伤乃至烧毁直接给生产带来停产损失，增加了设备的修理费用，缩短了电机的正常使用寿命，修理电机消耗了大量的漆包铜线，由于这种电机的使用数量极大，使用范围极广，这种后果就显得更为严重。同时电机的运行故障不能及时排除还会危及电源设备的安全，农用变压器的烧毁有一定的数量与电机的断相运行和过载运行有密切联系。
4.为了克服现有技术的缺陷减少因电机烧毁所造成的各种损失，保护电机安全，本发明提出了一种新的电机控制装置，该装置能在发生所说的各种故障时切断电机电源可靠地保护电机并能对电机进行起动和停止控制。
二
发明内容本发明的总方案是，分别对电机进行起动控制和运行保护控制，使电机很大的起动电流不经过保护元件而直接进入电机，保护元件串联于运行控制电路之中，保护元件监测电机的相电流，保护元件的数目等于电机的相数，在实际使用时可按电机的运转相电流来确定保护元件的整定电流值。
本发明提出了三种不同的实施方案第一种方案是针对星形接法的电机设计的。其型式为一组合开关，起动电机时同时合上两组开关，起动电流直接通过两组开关的导电片进入电机，电机起动后拉下短接保护元件开关将保护元件串入运行控制电路，在出现故障时，保护元件切断电源，停止电机时拉下起动开关。
具体实施例参见附图2至附图11。图2表示控制器的原理接线图，图3图4表示控制器处于起动状态，图5图6表示控制器处于运行状态，图7图8表示停止状态，图9图10表示控制器内部结构图。
起动电机时同时合上起动开关2短接保护元件开关5，这两个开关的操纵手柄设计成可以合为一体也可以分开的型式(图7图8)在结构上使开关5的导电片14、19、26先与与开关5的固定触头18、25、27接通，先把保护元件4短接，然后开关2的导电片15与开关2的固定触头16接通，这时起动电流由开关2通过起动保护熔丝3，开关5的导电片进入电机，由于开关5的导电片，固定触头的电阻远小于保护元件4的电阻所以大部分(6/7以上)起动电流都从开关5上流过，使保护元件4不受起动电流影响。电机起动后拉下开关5，电机的运转电流由开关2通过保护元件4进入电机，发生故障时保护元件4熔断，切断电源保护电机安全。
图中其它代号电源1，电机6，上盖7用绝缘材料制作，上盖固定孔10，中盖8用硬度不高的绝缘材料制作，中盖固定螺母11下盖9其下面用一钩型金属件与固定在底座13上的弹性锁扣12作活动连接，其上面卡在中盖6上，这样可以方便地取下以更换保护元件4，绝缘块17用于固定连接开关5的三相导电片可以用强度较高的绝缘材料制作，连接开关5导电片的固定触头20，其与导电片之间用活动铆接方式连接，连接开关2的导电片的固定触头21，接线片23，螺钉24，开关5与保护元件4之间的连接导线22起动保护熔丝3可以用通用型熔丝。
保护元件4的具体实施例如附图11示，引线31熔体33可以用易熔金属丝如铅锡合金丝制作，底托35需用绝缘不燃物质制作，罩32需用透明不燃的物质制作，焊接点34，底托35的底面(图中箭头所指)标明保护元件的额定电流与熔断电流值。
第二种方案是一种手动电机保护控制器，由一个塑料盒体里面安装有通用型交流接触器，停止按钮和本发明提出的故障断路器及起动手柄所组成，盒体盖上装有一块透明板以便使用者观察故障断路器的工作情况。具体实施例参见附图12至附图22。图12是原理接线图，图13是结构总图，图14是图13的右侧视图。图15至图22是故障断路器的结构图。
操纵起动手柄46故障断路器51中的短接保护元件动触头64和静触头62接通，随后起动动触头63和静触头61接通，交流接触器线圈48通电其三相主触头42吸合、附助触头45吸合电机起动，大部分起动电流通过短接保护元件触头64和62进入电机，使保护元件60不受起动电流影响。电机起动后，松开起动手柄46，短接保护元件触头64和62，起动触头63和61断开，保护元件60串入运行控制电路，监测各相电流，在出现故障时，接点47断开，切断电源保护电机安全。停止电机时按动按钮50。接线端子板54上装有9个铜质接线柱53用于电源及电机接线。图12至图14中的其它代号是电源41，电机49(接法角形)，交流接触器线圈48控制器盖56，控制器盒体57透明板52。
故障断路器51是本发明提出的一个新组件，它直接对电机进行运行保护和起动控制，具体实施例参见附图15至17。转轴71与起动手柄46连接。起动电机时，转轴71带动与其固定在一起的转臂70，81通过滚轮66压迫动杆78向下运动，动杆78与半园形滑块67及动触头座83，触头定位板58为一整体部件可用塑料成型。安装在动触头座83上的短接保护元件动触头64，起动动触头63，调节螺母74，螺钉59，弹簧77，连接软线76，触头固定块82，固定销65，盖75同时向下运动。起动动触头63和静触头61的间隙比短接保护元件动触头64和静触头62的间隙大1倍左右，使短接保护元件触头64，62首先接触，当起动触头63，61接触时电机起动。松开起动手柄46后，反作用弹簧85使上述所有部件回到原位。短接保护元件触头64和62，起动触头63和61可用铜质材料制作，采用滑动摩擦接触，接触电阻小，又由于这些触头工作于无载分合状态，可以不装灭弧罩，弹簧77保证了它们的接触压力。触头固定块82可用尼龙材料与短接保护元件动触头64，起动动触头63注塑为一体。掀起调节把72使卡销84上移脱离调节螺母74，用手转动调节螺母74以调节相应触头的压力和间隙，放回调节把72靠小簧55可把调节螺母74锁住不动。滑动座79与故障断路器底板80及轴座68可用塑料注塑为一体，转轴座69用螺钉固定在滑动座79上。
保护元件60是在现有技术通用型三极热继电器上改进设计的，在方案设计，整体结构，工作原理和技术性能上本发明作了如下改进1 设计的依据是电机的额定电流，不考虑电机起动电流和起动时间的影响以提高它的灵敏度和可靠性。2 按对电机过电流进行保护的原则确定性能指标使其具有各种故障的综合保护特性。3 在实际使用时只按电机运转电流值来确定整定电流既简单又准确可靠4由于排除了电机起动电流的影响可以提高电机的起动次数。5 在结构上使其即作为保护元件又作为故障断路器的一组静触头扩大了功能。6 增加故障指示装置为使用提供方便。由此可见本发明保护元件60与现有技术发生了本质的变化。
具体实施例参见附图18至附图22。故障指示装置86(详见图21)指示铜片91(详见图22)与弓形弹簧片90连接，当导板89动作接点47断开时弓形弹簧片90推动指示铜片91伸出，透过本控制器透明板52(图13)即可判断出发生故障。图20示出短接保护元件静触头62的整体结构，其既做为触头又与双金属片88连接，使结构简化。根据实际上很多电机的负载率都在90%以下的情况，图19所示调节旋钮87可按电机实际运转电流确定整定电流。保护元件60通过定位销73与故障断路底板定准位，并用螺钉固定，在使用中可以很方便的更换保护元件。
第三种方案是一种自动电机保护控制器，由一个塑料盒体里面安装有通用型交流接触器、起动、停止按钮、延时装置和本发明提出的自动故障断路器，在塑料盒盖上有一块透明板用来观察自动故障断路器的工作情况。具体实施例参见附图23至附图28。
图23是原理接线图，图24和图25是结构总图，图26是自动故障断路器的结构示意图，是在故障断路器〔51〕上增加设计了电磁机构121(详见图27)，连杆传动机构〔120〕(详见图28)其作用是扩大电磁机构的行程，电磁机构与连杆传动机构靠转轴123联动，图中故障断路器〔51〕省略未示。
图中其它代号电源101，交流接触器110及其三相主触头102附助触头106，起动按钮107停止按钮113，自动故障断路器111及其短接保护元件触头〔64〕和〔62〕、起动触头〔63〕和〔61〕，自动故障断路器的保护元件〔60〕及其常闭接点〔47〕，延时装置114;可使用简单的单结晶体管延时电路组装，应有延时调整旋钮，延时装置的接点112，电机115图中表示角形接法也可以用于星形接法电机，透明板116接线端子板117盒体118盖119三、本发明的优点对电机具有可靠的综合保护特性，具有运行保护起动、停止控制功能，结构合理为使用者省去了内部各元件之间的连线。外设接线端子板、保护元件易于更换、具有明显的故障指示，调整保护元件的整定电流方便、准确、可靠，所以本发明具有安装、调整、使用维修简便的优点，且结构简单，造价低廉。
权利要求
1.一种鼠笼电动机控制装置，它包括一个起动、停止控制组件和一个运行保护控制组件。本发明的特征在于所说的起动、停止控制组件和运行保护控制组件是一个由起动开关[2]和短接保护元件开关[5]构成的组合型开关，操作时同时合上起动开关[2]和短接保护元件开关[5]，所说的短接保护元件开关[5]应先于所说的起动开关[2]接通电路把保护元件[4]短接，鼠笼电动机起动电流的大部分通过所说的起动开关[2]和所说的短接保护元件开关[5]，鼠笼电动机起动后，拉下所说的短接保护元件开关[5]，在出现各种过电流故障时所说的保护元件[4]熔断，切断电源。
2.按权利要求
1所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的起动开关〔2〕和短接保护元件开关〔5〕的操作手柄用绝缘材料做成可以合为一体也可以分开的型式。
3.按权利要求
1或2所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的保护元件〔4〕包含有引线〔31〕，所说的引线〔31〕中间焊接熔体〔33〕，所说的熔体〔33〕用易熔金属丝制作，所说的引线〔31〕和所说的熔体〔33〕固定在用绝缘、不燃物质制作的底托〔35〕上，所说的底托〔35〕上有一个用不燃、透明材料制作的罩〔32〕，所说的底托〔35〕的底面标有额定电流和熔断电流值。
4.按权利要求
2至3所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于导电片〔15〕与所说的起动开关〔2〕的操作手柄注塑在一起。
5.按权利要求
2至4所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于导电片〔14〕与所说的短接保护元件开关〔5〕的操作手柄注塑在一起，所说的导电片〔14〕与其它导电片用绝缘块〔17〕固定连接。
6.按权利要求
2至5所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于固定于底座〔13〕上的接线片〔23〕用导线〔22〕分别与所说的短接保护元件开关〔5〕的固定触头连接。
7.按权利要求
2至6所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于其上面装有用绝缘材料制做的三个保护盖〔7〕〔8〕〔9〕。
8.一种鼠笼电动机控制装置，它包括一个起动、停止控制组件，一个操作手柄，一个盒体和一个运行保护控制组件。本发明的特征在于所说的运行保护控制组件是一个故障断路器。故障断路器含有一组短接保护元件动触头〔64〕和静触头〔62〕，一组起动动触头〔63〕和静触头〔61〕，一个保护元件〔60〕。操作时，所说的短接保护元件动触头〔64〕和静触头〔62〕首先接通，把所说的保护元件〔60〕短接，然后起动动触头〔63〕和静触头〔61〕接通，鼠笼电动机起动电流的大部份通过所说的短接保护元件触头〔64〕和〔62〕在出现各种过电流故障时所说的保护元件〔60〕动作以使电源切断。
9.按权利要求
8所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的保护元件〔60〕是所说的故障断路器〔51〕的一个组件，是在现有三极热继电器的基本结构上增加一个可按(0.6-1)倍鼠笼电动机额定相电流来确定整定电流的调节旋钮，一个故障指示装置，一组短接保护元件静触头〔62〕，一组起动静触头〔61〕。
10.按权利要求
8或9所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的故障指示装置〔86〕含有一个与弓形弹簧片〔90〕连接的指示铜片〔91〕
11.按权利要求
8至10所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的短接保护元件静触头〔62〕安装于所说的保护元件〔60〕之上并与双金属片〔88〕连接。
12.按权利要求
8至11所说的鼠笼电动机控制装置其特征在于所说的起动静触头〔61〕安装于所说的保护元件〔60〕之上。
13.按权利要求
8至12所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的短接保护元件动触头〔64〕和起动动触头〔63〕的上端通过螺钉〔59〕弹簧〔77〕和调节螺母〔74〕与动触头座〔83〕连接，其下端与用尼龙材料制作的固定块〔82〕注塑在一起，所说的固定块〔82〕通过固定销〔65〕与触头定位板〔58〕作活动连接。
14.按权利要求
8至13所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于由盖〔75〕调节把〔72〕小簧〔55〕卡销〔84〕构成所说的调节螺母〔74〕的锁定机构。
15.按权利要求
8至14所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的触头定位板〔58〕与所说的动触头座〔83〕，半园形滑块〔67〕及动杆〔78〕可用塑料注塑为一个整体，其通过所说的动杆〔78〕在与转轴〔71〕连接成一体的转臂〔70〕和〔81〕上的滚轮〔66〕的压迫下，在滑动座〔79〕的半园形槽内作上下滑动。
16.按权利要求
8至15所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的盒体下面有接线用的端子板〔54〕，所说的盒体的盖上有一块透明板〔52〕。
17.一种鼠笼电动机控制装置，它包括一个起动、停止控制组件一个延时装置，一个盒体和一个运行保护控制组件。本发明的特征在于所说的运行保护控制组件是一个自动故障断路器。自动故障断路器含有一个所说的故障断路器〔51〕一个电磁机构〔121〕和一个连杆传动机构〔120〕。操作时，所说的电磁机构〔121〕通过所说的连杆传动机构〔120〕带动所说的故障断路器动作，所说的短接保护元件动触头〔64〕和静触头〔62〕首先接通，把所说的保护元件〔60〕短接，然后起动动触头〔63〕和静触头〔61〕接通，鼠笼电动机起动电流的大部份通过所说的短接保护元件触头〔64〕和〔62〕在出现各种过电流故障时所说的保护元件〔60〕动作，以使电源切断。
18.按权利要求
17所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的电磁机构〔121〕的吸合时间由按鼠笼电动机起动时间调速的延时装置所控制。
19.按权利要求
17或18所说的鼠笼电动机控制装置，其特征在于所说的盒体下面有用于接线的接线端子板〔117〕，所说的盒体的盖上有一块透明板〔116〕。
专利摘要
一种鼠笼电动机控制装置，在这种装置里设计了分别对鼠笼电动机进行起动、停止控制和进行运行保护控制的电路装置，它使其中的保护元件不受很大的起动电流的影响。在使用该装置时可以按鼠笼电动机运转相电流来确定保护元件的整定电流值。本发明可以用于各种类型的鼠笼电动机，能对鼠笼电动机进行电路及负载故障的综合性保护。解决鼠笼电动机在运行中被烧毁的问题。
文档编号H02H3/08GK85102183SQ85102183
公开日1986年8月20日 申请日期1985年4月1日
发明者任宏 申请人:任宏导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan