专利名称：交流电动机过载自动保护装置的制作方法
技术领域：
本发明为交流电动机过载自动保护装置。
交流电动机是工农业生产、国防、科研教学、人民生活各个领域内应用最广泛的动力机械。由于负载和电源的变化，电动机过载现象经常发生，交流电动机损坏大多数都是因过载所致。传统的也是目前应用最多的过载保护装置为热熔断器即保险丝和热继电器。当电动机过载时，保险丝熔断或热继电器自动跳闸，将电动机供电电路切断，从而达到过载自动保护的目的。这种保护器件结构简单，操作方便，对于连续变化的过载具有较好的保护作用。但由于这两种保护器件均为电热效应器件，对于电动机突变的过载现象如缺相或输出传动部分被卡住，电动机工作电流突然增大，保险丝来不及熔断、热继电器也来不及跳闸电动机就烧坏了，这种事例很多。尽管电动机安装时都串入保险丝和热继电器，但因过载而烧坏电动机的现象大量发生。本发明提出一种新的电动机过载自动保护方法和装置，旨在解决上述存在问题，并取代保险丝和继继电器。它具有过载保护迅速(毫秒级)、灵敏度高、安全可靠、接线简单等特点。在三相交流电动机任两相中各串接一个互感器作为电流传感器，电流取样信号经整流滤波和放大电路输入至控制电路。当任一相过流时，控制电路将电动机电源切断，从而达到电动机过载自动保护的目的。交流电动机启动时工作电流相当于正常工作电流的5～8倍，过渡时间为4～6秒，控制器对于启动时过流不应自动保护。本发明设计了启动过流和故障过流自动识别电路，只有在电动机出现故障引起的过流时才进行自动保护，安全可靠。
本发明适用于各种型号规格的交流电动机的过载自动保护，用途十分广泛。
可以提供的参考文献1.电动机运行与节能技术
(日本)森
著、赵家礼译，机械工业出版社 1984.12.电气工程手册日本电气学会编 机械工业出版社 1984.12本发明的详细说明。
附
图1为本发明的电气原理图，它由主回路〔1〕、辅助电源〔2〕、取样和放大电路〔3〕、启动过渡和故障过流识别与控制电路〔4〕组成。附图二为过渡保护曲线，当电动机工作电流在曲线之上时(阴影部分)自动切断电源。
1.主回路三相交流电经电流互感器初级L1、L2、交流接触器CJ1、CJ2、CJ3进入三相交流电机M。交流接触的线圈经启动，停止按扭和自动控制继电器J1的常闭触点接380V交流电源。和一般主回路不同点有二一是省去了保险丝和热继电器，二是在交流接触器控制电路中串入了过流自动控制继电器的常闭触点。
2.为给控制电路提供一个直流稳压电源，并尽量简化电路，降低成本，采用380V交流电经过电容C1偶合降压的方法获得。偶合降压后的交流电压经二极管D1～D4桥式整流、电容C2滤波、集成稳压器IC1稳压输出12V直流稳压电源，作为整机的直流电源。
3.过流取样及放大电路L′1、L′2分别为主回路中电流互感器的次级，作为电流传感器输出。设 (L1)/(L1) ＝ (L2)/(L2) ＝n＞＞1，L1和L2的感抗为ZL1＝ZL2，电动机任两项工作电流为Ia、Ib，则在L1和L2上的压降分别为U1＝ZL1·Ia、U2＝ZL2·Ib，L′1、L′2上的压降为U1′＝U1·n
＝ZL1·Ia·nU2′＝U2·n＝ZL2·Ib·n即在电流互感器次级输出电压正比于电动机工作电流。
L′1、L′2的输出电压经二极管D5和D8半波整流，电容器C3滤波后组成或门电路输入至放大三极管BG2的基极。在电动机正常工作的情况下，U′1、U′2足够小，而偏置电阻R2又足够大，BG1处于截止状态，输出高电位，使控制电路〔4〕中的与非门IC4输出低电位，V－MOS功率管BG3截止，继电器不工作，电动机正常运转。当电动机过载时，U′1、U′2电压升高，使BG1导通，输出低电位，IC4输出高电位，V－MOS管导通，继电器J1吸合，电动机自动切断电源。达到过载自动保护的目的。
在L′1和L′2绕组的 1/6 处各有一个插头L′1－1和L′2－2，其输出电压经二极管D6、D7半波整流，电容C4滤波后组成或门输入至放大三极管BG2的基极，其作用是为启动瞬间发生故障而设计的。在“识别与控制电路”中详述。
4.启动过流和故障过流识别与控制电路本发明的目的在于交流电动机过载(即过流)时能自动切断电源。以保护电动机和电路的安全。交流电动机启动后的4～6秒内启动电流约为正常工作电流的5～8倍，对于启动时的过流不应自动保护，只有在故障过流时才自动保护。另外，交流电动机在启动时也可能因负载太重、缺相或转动部分被卡住，启动电流超过正常启动电流，在这种情况下，保护装置也应能自动切断电源。在图二中，电动机最大正常工作电流为Io，正常启动电流最大为8Io，启动过流最长时间为8秒，电流曲线之上的阴影部分为自动保护区。
由时基电路IC6、电阻R7、电容C7等元件组成单稳延时电路，IC6的2脚为低电位触发端，3脚为输出端。电动机启动时，辅助电源经电容C8、电阻R8组成的微分电路，给与非门IC7输入一个上跳的尖脉冲，经IC7反相后给IC6的触发端输入一个下跳的低电位，使其触发，在3脚输出一个宽度为8s的正方波，经与非门IC5反相后输入至与非门IC3。这时，不论IC2输出高电位还是低电位，与非门
均输出低电位，BG3截止，J1不工作，电动机正常运转。而IC2的输出是受取样电流控制的，即电动机在每次正常启动后的8s时间内并不保护，从而起到启动过流不自动保护的目的。启动8s后，电动机进入正常工作状态，单稳态的3脚回复到低电位，IC5输出高电位，将IC3与门打开，进入故障过流保护等待状态。
电动机进入正常工作状态后，工作电流I≤Io，三极管BG1截止，输出高电位，经IC2反相后输出低电位至与非门IC3输入端，IC4输出低电位，BG3截止，电动机正常工作。当电动机遇到故障过流时，即I＞Io，三极管BG1导通，输出低电位，IC2输出高电位，而这时IC5也输入高电位，使IC4输出高电位，使BG3导通，J1吸合，接触器CJ线圈断电，将电动机电源切断，起到电动机故障过流自动保护的作用。
上述控制电路使电动机启动后8s内即使过流也不保护。在一般情况下符合电动机实际运转的需要。但在有的情况下启动时就发生故障，如机机械试车时传动机构不灵、负载过重、缺相等，这时启动电流大于8Io，遇到这种情况也应能自动保护。附图1取样电路中的L1′L2′的插头L′1－1、L′2－2就是为启动时故障过流设计的。在正常启动时，I≤8Io由于L′1－1和L′2－2的绕组匝数很少，其输出电压不足以使三极管BG2导通，BG2输出高电位，IC8输出低电位。BG3截止，J1不吸合，电动机正常工作。若启动时发生故障，电动机启动电流大于8Io。L′1－1、L′2－1的输出电压增高，BG2导通，输出低电位，IC8输出高电位，使BG3导通，J1吸合，电动机自动断电，起到启动时发生故障自动保护作用。
综上所述，本自动保护装置在电动机正常启动和正常工作时不进行保护；当电动机工作中或启动时发生故障过流均能自动切断电源，达到过载自动保护的目的。
本发明与现有技术的比较所具有的优点及积极效果本发明和现行的热熔断器、热继电器相比较具有以下优点a对过载反应速度快，小于热熔断器反应时间的 1/1000 。
b灵敏度高按照电动机功率设计成不同档次的系列产品，能准确可靠的对各种交流电动机进行过载保护。
c无发热元件，提高了电动机工作效率。
d与主回路连线少，操作方便。
e造价低于热继电器和热熔断器，且体积小重量轻。
f本发明用途广泛，具有很好的经济与社会效益。
由于本发明采用先进的半导体集成器件，对电动机操作与维修人员技术水平有一定要求，这可能是本发明推广应用的一个障碍。
本发明实施的最佳方案1.本发明已经过实验，电路成熟，只要元器件良好，接线正确，通电即可工作。
2.时基电路IC6采用NE555集成电路，IC2～IC8等用C034B型CMOS集成电路，BG3采用V－MOS功率器件。
权利要求1.一种交流电动机过载自动保护装置，它由主回路[1]、辅助电源[2]、取样及放大电路[3]和启动正常过流、故障过流识别与控制电路[4]组成，其特征在于<1.>由集成电路IC2-IC8、三极管BG3、继电器J1等元件组成启动正常过流和故障过流识别与控制电路a.电容器C8一端接稳压电源正极Vc，另一端接与非门IC7输入端和电阻R8，R8另一端接O，IC7输出经二极管D9至IC6的第二脚，即触发端；b.IC6的输出即第3脚至与非门IC5输入，IC5输出至IC3的输入，IC3的输出经IC4反相后再经二极管D11、电阻R6至控制三极管BG3的栅极；c.继电器J1线圈作为BG3负载，J1的常闭接点与主回路中交流接触器CJ的线圈串联；<2.>由L1L1′、L2L2′、L′1-1、L′2-1、D5-D8、BG1等元件组成电流取样电路aL′1和L′2一端接O，另一端分别接D5、D8正极，D5、D8的负极均接C3正极和R2的一端，R2的另一端接BG2基极，BG2集电极至IC2的输入端；bL′1-1、L′2-1分别接D6、D7的正极，D6、D7的负极均接C4正极和电阻R3的一端，C4负极接O，R3的另一端接BG2的基极，BG2的集电极接IC8的输入端，IC8输出经二极管D12，电阻R10至BG3的栅极。
2.根据权利要求1 所述装置，其特征在于， 单稳态IC6延迟时间为5～7s，BG3采用V－MOS器件或达林顿管。
专利摘要本实用新型为交流电动机过载自动保护装置，旨在解决目前由于热熔断器、热继电器对过载保护反应慢、灵敏度低、受环境温度影响等缺点所造成的电动机的损坏。在三相交流电动机任两相各串入一个电流传感器，所得到的电流信号经加工放大后至控制电路。控制电路设计了启动过流和故障过流认别与控制电路，对于正常启动过流不于保护，对于故障过流能在毫秒级时间内自动切断电源。当启动电流大于正常启动电流时，也能自动切断电源。
文档编号H02H7/085GK2086471SQ91203889
公开日1991年10月9日 申请日期1991年3月19日 优先权日1991年3月19日
发明者邓克强, 邵兰春, 邓力杰, 邓力建, 邓维, 庞梅英, 邵长富, 邵长胜, 邓克顺, 邓冉, 路月英, 邵君华, 邓克彬 申请人:邓克强, 邵兰春