专利名称：异步电机断相过载短路保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种监测控制异步电机运行的电子式电流型保护器，特别是一种用于单相、二相和三相的异步电机断相、过载、短路保护器。
目前，市场上销售的各种各样的电子式电流型保护器(比如上海国光仪表厂生产的保护器)，由于存在以下的几个问题一是需要在标准的380伏电源下对电机进行加载调试确定过载整定电流值；二是元件多，仅磁环(即电流互感器)就有3个以上，成本较高；三是体积大，不便安装，所以，尽管电热型JR热继电器的工作原理、保护精度不如前者科学，机电设备中还是在广泛使用后者，致使电机因断相、过载、短路烧毁的现象仍然没有得到有效地解决。
本实用新型的目的针对上述不足之处，提供一种改进的电子式电流型异步电机断相、过载、短路保护器，它不仅能有效地在断相、过载、短路情况下保护电机不烧毁，而且用户不需要调试，是一种便于安装的替代电热型JR热继电器的产品。
采用单磁环L的控制电机断相过载短路的保护电路，L的次级端并联有短路电阻RN及电位器RW，V／1变换部分是由线性检波放大器K1K2、电解电容C1和电阻R3组成。
上述的V／1变换电路中K1负极，由R1接RW的中心接点，由R2接R3、二极管D2负极、C1和K2的正极。D2正极接D1负极、K1输出端。D1正极接K1负极。K1正极、C1负极和R3的另一端并接于地。K2负极通过R4接地，通过R5接R6及K2输出端。
上述的外壳上，可以装有电流基值(即工作电流)选择开关的工作电流倍率开关。前者开关周围，可以有0.3、0.6、1.2、2.4、4.8A的电流基值数字。后者开关的周围，可以有1.1、1.2、1.3、…、1.9、2.0的工作电流倍率数字。上述两种数字的范围，也可以依据实际情况而定。每个电流基值与每个电流倍率相乘，则可以得到相应的保护值(即过载整定电流值)。例如，设定电流基值为0.3A，它依次与各个电流倍率相乘，则可以得到0.33、0.36、0.39、…、0.57、0.6A的保护值。
上述的外壳，可以制成95×55×75毫米，以便能方便替换JR热继电器。此外壳的表面上，还可以装有一个故障信号灯，以显示电机出现断相、过载、短路情况，以及装有一个显示电机正常运行的信号灯。
上述的保护电路可以由磁环、短路电阻RN、V／1变换电路、电流选择电路、起动控制电路、放大控制电路和执行电路所组成，该电路的设计思想借用了本人先前申请的中国专利90103753.2号公布的确定过载整定电流值的方法。
本实用新型的工作原理是假定电机a、b、c三相中的a相被监测，由于a相中的电流信号受到过载、断相、短路的保护控制电路直接监测，那么，毫无疑问地a相将受到保护。同时，它对于没有受到监测和控制的b、c两相中的电流信号，间接起到这两相的断相保护作用，也就是说，当b、c两相中只要有一相出现断相(即电流趋于零)时，则引起a相电流超过预先选定的过载整定电流值，随之继电器工作，切断电源，使单相或二相或三相异步电机停止转动不致烧毁。
本实用新型的优点是由于只采用了一个磁环的保护电机的控制电路，所以不仅电路简单、元件少和成本低廉，而且各项质量性能指标远优于JR热继电器和市售的其它类型的电子式电流型保护器，比如，它的控制过载保护的电流值误差小于10％，而后者误差50％左右。再由于其电路简化后，可以将其外形结构的体积和安装尺寸设计得与对应的JR热继电器兼容，以及不需要现场通电加载调试，像使用JR热继电器那样，只要根据电机功率大小，通过电流基值选择开关和工作电流倍率开关选定过载整定电流值，即可对电机实行保护，所以使用方便，用户易于接受和乐于淘汰JR热继电器，也就是市场销售和社会经济效益见好。
图1是本实用新型的外形结构示意图2是本实用新型的电路原理方框图；图3是图2的具体电路原理图。
下面结合实施例及其附图对本实用新型作进一步说明如图1所示，在用螺钉和安装孔3与原来热继电器占据的部位相连的外壳上，设有电流基值选择开关1和工作电流倍率开关2。先由电流基值选择开关选定1个基值电流，再与工作电流倍率开关选定倍数相乘，乘积即为电流的过载整定值，比如基值电流为0.3A，倍数为2，则过载整定值为0.6A。这样，用户就可以像使用热继电器那样，快速方便地确定电机的保护值。设有4个接线柱4，本装置的控制线可通过其与控制电机的380伏交流接触器回路相连。设有一个能显示断相、过载、短路的故障信号灯5(即发光二极管D8)，和一个能显示电机正常运行的信号灯6(即发光二极管D7)。外壳内装有该装置的电路。
如图2所示，本装置的电路是由磁环L、短路电阻RN、V／1变换、电流选择电路、起动控制电路、放大控制电路和执行电路所组成。
如图3所示，磁环L的次级两端并联有与不同基值电流(即0.3、0.6、1.2、2.4、4.8A)相对应的短路电阻RN(附图画了5个RN，其数值范围为0.5－10欧姆)。当设定工作电流基值1。较小时，RN应该调大点，反之要调小点，总使得测量点a的电压Va等于1伏基准电压Vd，从而大大改善了磁环L的原边电流与次边电流的线性特性；又由于线性检波电路(K1K2)至运放K4的正向端之间的电路均是线性电路，因此，可以通过测量点a后面的电流选择电流(由波段开关上的系列电阻Rb以及R6组成)，选定出比1。大1－2倍的系列过载整定电流值。
V／1变换电路，由线性检波放大电路K1K2、电解电容器C1、电阻R3组成。
起动控制电路，包括由R10、R11组成的分压电路，由R12、R13和二极管D4组成的基准变换电路，由R9、钳位二极管D3组成的开关电路，由运放K3正向端的基准延时电路(由R8、电解电容器C2组成)等部分。
放大控制电路，包括由R8、电解电容器C2组成的延时电路，由12伏电源Vc、R15和R16组成的基准电路，由运放K4、三极管T、继电器J、二极管D6组成的执行电路等部分。
下面结合图2和图3，从电路上来说明电机的起动、断相保护、过载保护的工作过程。
一、起动电路控制电机的起动工作过程电机起动的电流，一般是额定电流的5－7倍。此信号经R10、R11分压后，仍使K3的负向端信号远大于其正向端基准信号，于是K3输出零信号，经开关电路D3、R9的钳位作用，则使运放K4正向端信号亦为零电压，即运放K4不会输出过载保护信号。
当电机起动结束进入正常工作状态时，由于电机电流信号小于过载整定电流信号，此信号使K3的负向端信号小于其正向端信号，则K3立即输出＋12伏电压(即运放的电源电压Vc)，再经基准变换电路R12、R13，使K3正向基准电压提高为原基准电压的20倍，那么K3输出＋12伏电压，促使开关钳位作用消失，从而使电机起动后遇到的大电流过载信号(包括短路过流信号)不被开关电路的钳位限制，此过载大信号直接作用于运放K4的正向端，这样，运放K4就起到正常的过载保护作用。
二、断相保护工作过程若电机被监测相(假定是a相)发生断相，则该相磁环L副边输出电流信号为零，与它对应的直流电压信号也为零，使运放K5的负向端电压小于其正向端电压，则运放K5输出电压经三极管T电流放大，推动继电器J工作，此时J的常闭触点释放，从而断开了交流接触器的控制电流，致使电机停止运转，而达到了保护电机的目的。
而对于未监测、未控制的b、c两相的断相保护，是通过a相的过载起保护作用。
三、过载保护工作过程当电机工作中的负载电流或者因b、c断相引起的负载电流出现过载情况时，线性检波放大器K1的输出经K2再放大，作为过载控制信号。该信号经电流选择电路的R6、Rb处理，再经延时电路的R8、C2延迟输出。若延迟输出的信号(即K4的正向端信号)大于K4的负向端信号，则K4输出＋12伏电压，使继电器J工作，从而达到保护电机的目的。
权利要求1.一种用于单相、二相或三相的异步电机断相过载短路保护器，其外壳内有一个控制电机断相过载短路的保护电路，其特征是在所述的保护电路中，其单磁环L的次级端并接有RN及电位器RW，其V/I变换电路由线性检波放大器K1K2、电解电容C1和电阻R3组成。
2.根据权利要求1所述的保护器，其特征是在所述的V／1变换电路中，K1的负极端，由R1接RW的中心接点，由R2接R3、二极管D2负极、C1和K2的正极，D2正极接D1负极、K1输出端，D1正极接K1负极，K1正极、C1负极和R3的另一端并接于地，K2负极通过R4接地，通过R5接R6及K2输出端。
3.根据权利要求1所述的保护器，其特征是在所述的外壳上，装有电流基值选择开关1和工作电流倍率开关2。
4.根据权利要求3所述的保护器，其特征是在电流基值选择开关1的周围，设有0.3、0.6、1.2、2.4、4.8A的电流基值，在工作电流倍率开关2的周围，设有1.1、1.2、1.3、…、1.9、2.0的工作电流倍率值。
5.根据权利要求1或3所述的保护器，其特征是所述的外壳尺寸，是95×55×75毫米。
6.根据权利要求1或3所述的保护器，其特征是在所述的外壳上，装有故障信号灯5和正常运行灯6。
专利摘要本实用新型是一种改进的电子式电流型单相、二相及三相的异步电机断相过载短路保护器，它有一个与JR热继电器兼容的外壳和一个控制电机断相过载短路的保护电路。电路中，单磁环L的次级端并联有短路电阻R本实用新型具有电路简单，使用方便，不用调试且有断相过载自检及保护动作灵敏的优点。
文档编号H02H7/08GK2092826SQ9121611
公开日1992年1月8日 申请日期1991年6月10日 优先权日1991年6月10日
发明者刘金生 申请人:刘金生