专利名称：节能电动机自动保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型对运行电动机绕组的温升自动跟踪、监测。是防止电动机烧毁的保护装置。
目前，国内流行的电动机保护装置，有热继电器、断相保护器、以及各种过流型的综合保护器。这几种保护装置，共同的特点是在电动机三相电源线上拾取过流保护信号，它只能反映电动机线电流的变化，而不能直接反映电动机内部绕组温度的变化。一旦电动机发生通风受阻、环温过高、扫堂、电网电压和频率的升高等，电动机照样烧毁。而热继电器、断相保护器、以及各种过流型的综合保护器就无能为力，功能不够完善，保护不全面。
本实用新型的目的是提供一种电动机自动保护装置。它按电动机的绝缘等级设定保护温度，控制电动机内部绕组的温升，使之不超过温升极限。不论电动机发生任何故障，都能全面的防止不被烧毁。本装置的控制触点是串联在交流接触器吸持线圈的供电回路中，用以接通或切断电动机的主控电源。达到保护电动机的目的。本装置又改变了交流接触器的运行状态，改交流运行为直流运行，不但消除了噪声，做到无声运行，而且节约电能，降低温升，运行更加平稳可靠。
本实用新型的依据GB755《电机基本技术要求》中，规定了各种绝缘等能电动机的温升极限(见表1)。当电动机按额定工况运行时，电动机的温升不允许超过限值。由于绝缘材料的老化寿命是随温度的升高呈指数下降。电动机内部的温升超过绝缘材料的耐热温度时，绝缘材料老化加剧，耐热强度降低，易发生热击穿和电击穿。电机寿命显著缩短，以至烧毁。又据JB794－66，电动机在正常使用情况下，一般有15年至20年的经济使用寿命。如果电动机在运行中超过绝缘等级允许温升8－10℃，寿命降低一半；超过40％，能使用几十天；超过125％，几个小时便会烧毁。所以温度是电动机一项重要指标，温升标准没有容差。可靠地控制电动机的温升，使之不超过绝缘等级允许的温升极限，不但能全面地保护电动机不被烧毁，而且还能保证电动机有效的经济使用寿命。
本实用新型的目的是这样实现的绝缘外壳用黑酚醛树脂压制而成。保护电路的结构由取样电路、电子开关、控制电路、整流电源、交流接触器节电电路五部分组成。取样电路采用正温度系数开关型热敏电阻做温度传感器，嵌放在电动机绕组的线圈中。星接电机放两只，角接电机放三只，要放在绕组端部相邻两相或三相绕组的线圈中，用胶固定。热敏电阻并联，用导线从电动机接线盒中引出，送到绝缘外壳中。电子开关由三只上偏流电阻和三只下偏流电阻(嵌入三相绕组圈中的热敏电阻)，构成三个并联的分压器，分压点与三只稳压管连成三个或门电路，接到三极管的基极，三极管的集电极接到NE555的2脚和6脚。控制电路由继电器和一只二极管并联，一端接在NE555的3脚，另一端接地。继电器常闭触点，串联在交流接触器吸持线圈的供电线路中，控制通断。电源电路采用变压器降压，桥式整流，三端稳压器稳压，输出＋12V电压，供整机使用。交流接触器节电电路，由两个整流电路组成，二极管(D8)、电阻(R6)、电容(C12)构成半波整流充电电路；电容(C11)、二极管(D9－12)构成电容降压桥式整流电路。
附
图1是电路原理图。电动机在正常运行情况下，绕组温度低于设定值，热敏电阻Rt3感受的温度低于居里点的温度，阻值变化很小，三极管基极电压小于0.7V，不导通，NE555的2脚和6脚呈现高电平，3脚输出呈低电平，继电器J不吸合，保护电路不工作。
电动机在运行中发生异常，至使绕组温度升高，只要电动机绕组其中一路或三路温度达到预先设定的温度极限，热敏电阻所感受到温度即达到居里点的温度，阻值急速增大(此时具有开关作用)，使分压点电压升高，三极管的基极电压大于或等于0.7V，三极管导通，相当NE555的2脚和6脚接地，呈现低电平，NE555的3脚呈现高电平，继电器J吸合，常闭触点J1－1断开交流接触器吸持线圈CJ的供电，交流接触器释放，主触头CJ1、CJ2、CJ3、断开电动机主控电源，电动机停止运行，达到保护电动机不被烧毁的目的。
交流接触器在交流运行时，吸持线圈施加正弦电压。铁芯被周期变化，磁滞与涡流的损耗占40％，短路环的损耗占51％，线圈损耗仅占9％，改为直流运行，可免去磁滞与涡流的损耗，短路环损耗，线圈能耗也略有下降，节电可达90％以上，温升降低，老化寿命得以提高，做到无声运行。
交流接触器节电是这样工作的，附图1中，二极管D8半波整流后经限流电阻R6对C12充电至
v(v为电源电压)，起动时按下起动按钮QA，C12对交流接触器线圈CJ放电，交流接触器吸合，主触头CJ1、CJ2、J3闭合，电动机起动运转，同时辅助触头CJ4闭合，CJ5断开，交流接触器线圈改由电容C11降压、桥式整流D9－12、CJ1供电与保持。
由于采用了上述方案，按照预先设定的保护温度，控制电动机的运行，对电动机进行全面的保护，克服了其它保护器单一和不完善的缺陷。同时还能有效的防止由于热击穿和电击穿所造成的匝间短路和相间绝缘的破坏。保证电动机正常的经济使用寿命。改进了交流接触器的运行状态，节约电能，运行更加平稳可靠。
以下结合附图1和实施例对本实用新型进一步说明。
附图1是本实用新型电路原理图。
表1是电动机的绝缘等级。
图1中，M是电动机，L1、L2、L3，是电机绕组，CJ是交流接触器吸持线圈，QA是起动按钮，TA是停止按钮。
热敏电阻Rt1、Rt2、Rt3根据表1电动机绝缘等级选取。如B级绝缘等级电动机，应选取居里点T
为130℃热敏电阻，型号为MZ61。电动机绕组端部散热条件最差，因此热敏电阻要嵌入绕组端部相邻两相或三相线圈中。电动机出现故障时，有时一相发热，有时三相发热。只要有一相发热达到设定值，电路就可以工作。热敏电阻Rt1-3并联从电动机接线盒中引出，送到保护器绝缘外壳中。与R3、R4、R5组成三个并联的分压器，分压点a、b、c与三只稳压管DW1－3连接组成三个或门电路，与三极管BG1基极相连，稳压管要选用击穿电压较低的，如2cw50型号。使用稳压管是为了使继电器吸合干净利落，不抖动。三极管BG1选用NPN型，三极管集电极与NE555的2脚和6脚相接，2脚和6脚并联。电动机正常运转三极管不工作。一旦电动机发生异常，温度急速升高，达到设定的保护温度，热敏电阻阻值增大，分压点电压升高，并足以击穿稳压管，使三极管基极电压达到0.7v，三极管导通相当NE555的2脚和6脚接地，3脚输出高电平，继电器J吸合，常闭触点J1－1断开交流接触器吸持线圈的供电，交流接触器释放，主触头切断电动机电源，电机停止运行，免遭烧毁。
三极管的基极和集电极分别接C10、C9是为防止高频干扰产生自激。NE555的4脚接R1、D7、C8是防止接通电源的瞬间产生干扰发生误动作。NE555内部的比较器能响应外界20ns脉冲，为了有效地防止外部干扰所造成的误动作，所以NE555的第5脚接旁电容0.1μ去耦电容1μ将两个电容并联起来安装在管脚最近处。D6防止继电器产生较高电势烧毁集成块而设置的，但不能接反。继电器要选用触点容量大的小型灵敏继电器，如JQX－13F，J1－2触点使继电器J吸合后能自锁，防止有人强行起动电动机，电动机必须排除故障后，才能从新投入运行。
电源采用3vA变压器降压，将220V交流降到15V，保证7812稳压后有稳定＋12V输出。
交流接触器节电部分D8、R6、C12支路，只在起动瞬间投入运行，起动后自动退出。C11、D9－12是起动后保持电路。二极管D8－13要求耐压1000V，电流1A以上，R6功率10W；C1选用1μf／400V，C12选用47μ／450V电解电容。保护器靠自动切断交流接触器吸持线圈的电源，完成对电动机的保护功能，所以交流接触器的运行状态改进后，不但节电，而且消除噪声，做到无声运行，电源电压下降到60％也能可靠地吸合与保持。运行更加平稳可靠。
本实用新型的主要参数1.触点控制功率2KW。
2.绝缘电阻＞500MΩ。
3.介电强度2KV，历时1分钟。
4.保护范围Y、A、E、B、F、H、C七个绝缘等级的电动机。
5.完成保护动作时间瞬间6.电寿命1067.交流接触器节电有功功率＞90％，无功功率＞100％。
本实用新型线路简单、制造工艺不复杂，投资小，适合中小厂家生产。
权利要求1.一种节能电动机自动保护器，绝缘外壳用黑酚醛树脂压制而成，电路结构由取样电路，电子开关电路，控制电路，电源电路，交流接触器节能电路组成；其特征是取样电路采用热敏电阻做温度传感器，嵌入电动机绕组的线圈中，星接电动机放两只，角接放三只，放入绕组端部相邻两相或三相线圈中，并联后用导线从电动机接线盒中引出，送到绝缘外壳中，电子开关由三只上偏电阻和三只下偏流电阻(即放入线圈中的热敏电阻)组成三个分压器，分压点与三只稳压管相联，构成三个或门电路，并联接到三极管的基极，三极管的集电极连到NE555的2脚和6脚，控制电路由继电器和一只二极管并联，一端接在NE555的3脚，另一端接地，电源电路采用变压器降压，桥式整流，三端稳压器稳压输出+12V电压，节能电路包括两个整流电路，二极管D8，电阻R6，电容C12构成半波整流充电电路，电容C11，二极管D9、12构成电容降压桥式整流电路。
2.根据权利要求1所述节能电动机保护器，其特征是温度传感器是正温度系数开关型热敏电阻，居里点温度与电动机绝缘等级允许温度极限值相一致。
3.根据权利要求1所述节能电动机自动保护器，控制继电器常闭触点，串联在交流接触器吸持线圈的供电线路中。
专利摘要一种能够对电动机全面保护的节能电动机自动保护装置。是由取样电路、电子开关电路、控制电路、电源电路和交流接触器节能电路构成；采用热敏元件做温度传感器，嵌入电动机绕组的线圈中。对运行电动机的温度自动跟踪、取样。将温度信号转变成电信号，控制电子开关电路工作。不论电动机发生什么故障，都能可靠地保护电动机不被烧毁。
并将交流接触器改为直流运行，节电率可达90％以上，消除噪声，做到无声运行，电源电压下降到60％以下也能可靠地吸合与保持。
文档编号H02H7/09GK2137046SQ9123226
公开日1993年6月23日 申请日期1991年12月11日 优先权日1991年12月11日
发明者侯省三, 刘远量 申请人:侯省三, 刘远量