专利名称：“无源”三相电动机保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及控制电气设备领域，特别是一种用于三相电动机出现过载、断相、短路情况下，都有可靠保护作用的无源三相电动机保护器。
众所周知，在现有的各种电动机保护器中，根据其本身是否需要电源供电情况，可以将其归纳为两大类一类是目前用得较多的有源电动机保护器，它不仅体积大，成本高、性能不可靠，而且一年要消耗电力近万瓦／台，而且时有事故发生，造成电动机烧毁及其它机械故障。
另一类是无源电动机保护器，其目的是希望克服上述缺陷。例如，中国90224886.3号专利申请文献所公开的一种“无电源固态继电器”，即属此类。但是，由该专利文献所提供的技术方案可知，因其采用了五只单向可控硅和一只双向可控硅等价格较高的元件，故不利于降低单台产品成本。此外，值得一提的是，因其电路设计违背了可控硅原理，即控制极在导通、截止时，必须分别加上正、负脉冲，或者是整个电源消失才能达到截止目的，而其双向可控硅导通时还有1伏左右的压降，对交流接触器CJ有效率影响，没有采用对断相、过载、短路时发出负脉冲信号使该可控硅截止，所以，CJ不可能自动停止吸合。换名话说，仍会发生电动机烧毁及其它机械故障问题。
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种改进的无源三相电动机保护器，当三相电机出现过载、短路和断相三种情况时，均能及时、可靠地实施保护功能，从而杜绝电机烧毁及其它机械故障发生。
本实用新型的目的是这样实现的其壳体内设有过载、短路和断相保护电路，该保护电路是由I／U变换、断相检测、过载取样、过载延时缓冲、启动延时和驱动执行电路组成，它采用铁芯制成的I／U变换的互感器，将三相电源的电流感应出电压，经整流二极管整流后，分别作整个电路的工作电压和检测信号，此信号再经模拟与非门送往驱动电路执行。
上述的I／U变换电路可以有两种结构形式一种是包括2个互感器和6个整流二极管，另一种是包括3个互感器和9个整流二极管。之所以采用铁芯制作互感器，是为了提高I／U的转换效率，互感器可以有1个或2个绕组，分别为穿线式和接线式，前者适用大功率电机，后者适用小功率电机。
上述的过载取样电路可以由1个可调电位器和稳压管组成。为了便于不同功率电机的使用，可以增设1个与可调电位器相连接的过载取样值调节开关，开关由2个或2个以上的串接电阻组成。
上述的过载延时、启动延时和驱动执行电路，是为了保证电机正常启动、运行和保护而设计的。
本实用新型由于采用了以上合理的电路结构，故有下述优点一、工作可靠，保护动作灵敏，可避免发生电机烧毁和其它机械故障。
二、结构简单，体积小，便于制作、安装、且成本低廉。
三、节能、本身不需要外界电源供电。
四、使用方便，现场无需调试，可直接根据电机功率使用，且接线简单。
图1是本实用新型的电路原理方框图。
图2是图1的具体电路原理图。
图3和图4是本实用新型两种外壳结构示意图。
图5是图3和图4在电气线路中接线示意图。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
如图1所示，本实用新型由I／U变换、断相检测、过载取样、过载延时缓冲、启动延时和驱动执行电路组成。
如图2所示，I／U变换电路是采用铁芯制作的三个互感器(T1、T2、T3)和九个整流二极管(VD1～VD9)组成。其连接关系是VD1和VD2正极及VD3负极、VD4和VD5正极及VD6负极、VD7和VD8正极及VD9负极，分别接于T1、T2、T3的感应线圈的非地端。VD1、VD4、VD7负极并接于电容C1、C2、C3、C4和C6的正极端。VD1负极接三极管V1、V2、V3发射极。V1、V2、V3集电极相连。C1、C2、C3负极分别接V1、V2、V3的基极和VD2、VD5、VD8负极。VD3、VD6、VD9正极并接于C5负极端，是为了向V1、V2、V3提供偏置电压，并且分别经R1、R2、R3接V1、V2、V3基极后组成模拟与非门。上述V1、V2、V3、R1、R2、R3和C1、C2、C3则组成断相检测电路。C5正极、C4负极接地。
上述的I／U变换电路中，可以将其中的任意1个互感器和与之相连的三个二极管及1个电阻、电容及三极管省去(例如省去T3、VD7、VD8、VD9、R3、C3、V3)。如果恰好与此省去的相关连的电源线断相，则由未省去的互感器作为过载处理，达到保护电机目的。具体地说，本电路是由互感器T1、T2和整流二极管VD1～VD6组成。其中，VD1和VD2的正极及VD3负极、VD4和VD5的正极及VD6负极，分别接于T1、T2的感应线圈的非地端。VD1、VD4负极并接于C1、C2、C4、C6正极端。VD1负极接V1、V2发射极。V1、V2集电极相连。C1、C2负极分别接V1、V2基极和VD2、VD5负极。VD3、VD6正极并接于C5负极端且分别经R1、R2接V1、V2基极后组成模拟与非门，二个三极管、电阻和C1、C2组成断相检测电路。
过载取样电路由可调电位器RP1和稳压管DW组成。DW负极接RP1中心接点。DW正极接V7基极、V8集电极和C7正极，并通过R6接地、R8接V7集电极。RP1另两端，一端接地，另一端接V1、V2、V3、V6发射极。图中虚线部分为过载取样值调节开关。开关的动端b2接RP1中心接点b2，开关的高、低端分别接RP1的另二端上(b1、b2)。开关由8个串接电阻组成，可以适应8种不同功率电机使用。省去此开关，则本电路只适用于一种功率电机使用。
过载延时缓冲电路，是由V6、V7、V8、R6、R7、R8、R9、C7、C8和VD13组成。其中V6基极经R8接V7集电极、VD11负极，V6集电极经R7接V7基极、V8集电极、R6、C7正极。C8正极接V6、V1、V2、V3发射极。C8负极接VD13负极、R9。R9另一端接V8基极。V7、V8发射极和VD13正极并接于地。VD11起隔离作用，其正极接C2负极、V2基极。
启动延时电路，是由V4、R4、C6和VD10组成。其中，V4基极经R4接C6、VD10负极。V4发射极、VD10正极接地。V4集电极接V5基极和经隔离电阻R5接V1集电极。
驱动执行电路是由V5、VD12、继电器K、R12、C9组成。其中，V5集电极接K的线圈、VD12正极。K的线圈另一端接VD12负极、C6正极。K的常闭触点两端接有串联的R12、C9。
图1中还显示了由V9工作指示灯LED(发光二极管)、R10、R11和RP2组成的工作点建立及指示电路。三个互感器T1、T2、T3可以设有1个绕组(图中实线)或2个绕组(图中实、虚线)，以分别适用于5KW以上或5KW以下的电机使用。它们在电气线路中的接线见图5的Y1、Y2，分别为穿线式和接线式。两者的外壳2的结构分别如图3、图4所示。
如图3所示在Y1的外壳2上，设有控制输出端子1(即电路中的X1、X2)，3个电源线穿孔3(位于外壳2的上部或下部)及1个工作指示灯LED。外壳2的尺寸可以是90×70×25mm。
如图4所示，在Y2的外壳2上，设有9个槽口，左边两个槽口内设置控制输出端子1(即电路中的X1、X2)，右边6个槽口内分别是三个电源进、出接线端子5(以A1、B1、C1和A2、B2、C2表示)，还设有LED。外壳2的尺寸可以是90×70×25mm。
如图5所示Y1、Y2的控制输出端子X1、X2分别接于继电器K的常闭触点两端。三相电源线A、B、C穿过Y1的孔3。Y2的电源进线端子A1、B1、C1分别接交流接触器CJ的接点，电源出线端子A2、B2、C2则与电机D的电源线相连。RD是保险丝。TA、QA是起动、停止按纽。CJ和Y1或Y2的壳体均装在固定板4上。
本实用新型的工作原理是T1、T2、T3将三相电源线(A、B、C)的电流感应出三相信号电压后，通过VD1、VD4、VD7整流，经C4滤波，为整个保护电路的工作电压U；通过VD2、VD5、VD8整形为直流信号UA、UB、UC，进入V1、V2、V3基极后使之截止；通过VD3、VD6、VD9整流后，经C5滤波为负压，使V1、V2、V3基极通过R1、R2、R3在某相电源断相时提供可靠的负偏，从而使V1、V2、V3的某管迅速进入饱和区。实际上，该电路的接法已形成了模拟的与非门电路。RP1、RP2为停机或动作保护后对C4的放电电阻。C6、R4及V4为RC启动延时电路，用于启动时让U能够正常迅速建立。VD10为C6快速放电并作二次启动准备。V5的基极与V4集电极通过R5和V1、V2、V3集电极的连接，防止了断相启动时U电压还未迅速建立。R4、C6、V4为U电压建立延时保护电路，用于断相启动。V6、V7和R7、R8组成类似于可控硅电路形式。RP1为调整过载值，DW和V6的发射结为阀值，当过载时，U电压上升到某一值(U过载值)DW＋V6Ubeo时)，V6导通，使V6、V7管急剧饱和，通过VD11把V1、V2、V3的任一基极电位拉低形成过载保护。V8、R9、C8也为RC延时是路，主要解决大电流启动时，U电压会大大超过DW＋V6Ubeo的值，采用C8、R9和V8组成启动、过载延时电路，VD13为C8同样作快速放电，作好二次启动延时准备。C7主要防止突然过载起到缓冲作用，具有良好的反时限特性。R12、C9为保护继电器起消火花作用，延长继电器K触点的使用寿命。LED发光二极管经R11限流降压受V9的控制来指示本电路是否已建立U的正常值，而V9通过R10由RP2的调整来确定U的工作正常值。
下面简述一下本实用新型的具体工作过程①在运行中有任一断相现象，则该相无感应电压输入，V1、V2、V3其中有一管处于饱和状态，使V5饱和并驱动继电器K动作，CJ交流接触器因而失去电压释放，电机D停止运行。②在运行中有过载现象时，感应出的U会剧增并超过取样值，使V6、V7导通，促使V3管进入饱和区，V5饱和并驱动继电器K动作。从而使电机不致因断相、过载而烧毁，达到了保护电机的目的。
权利要求1.一种无源三相电动机保护器，其外壳(2)内设有过载、短路和断相保护电路，其特征在于所述的保护电路是由I/U变换、断相检测、过载取样、过载延时缓冲、启动延时、驱动执行电路组成，它采用铁芯制成I/U变换的互感器，将三相电源的电流感应出电压，经整流二极管整流后，分别作为整个电路的工作电压和检测信号，该信号经模拟与非门，送往驱动电路执行。
2.根据权1所述的电动机保护器，其特征在于I／U变换电路中，设有互感器T1、T2和整流二极管VD1～VD6组成，其中，VD1和VD2的正极及VD3负极、VD4和VD5的正极及VD6负极，分别接于T1、T2的感应线圈的非地端，VD1、VD4负极并接于C1、C2、C4、C6正极端，VD1负极接V1、V2发射极，V1、V2集电极相连，C1、C2负极分别接V1、V2基极和VD2、VD5负极，VD3、VD6正极并接于C5负极端且分别经R1、R2接V1、V2基极后组成模拟与非门，二个三极管、电阻和C1、C2组成断相检测电路。
3.根据权1所述的电动机保护器，其特征在于I／U变换电路中，设有互感器T1、T2、T3和整流二极管VD1～VD9组成，其中，VD1和VD2的正极及VD3负极、VD4和VD5正极及VD6负极、VD7和VD8正极及VD9负极，分别接于T1、T2、T3的感应线圈的非地端，VD1、VD4、VD7负极并接于C1、C2、C3、C4、C6正极端，VD1负极接V1、V2、V3发射极，V1、V2、V3集电极相连，C1、C2、C3负极分别接V1、V2、V3基极和VD2、VD5、VD8负极，VD3、VD6、VD9正极并接于C5负极端且分别经R1、R2、R3接V1、V2、V3基极后组成模拟与非门，由三个三极管、电阻和C1、C2、C3组成断相检测电路。
4.根据权利要求1所述的电动机保护器，其特征在于过载取样电路是由可调电位器RP1和稳压管DW组成，DW负极接RP1中心触点，DW正极接V7基极、V8集电极和C7正极，并通过R6接地、R8接V7集电极，RP1另二端，一端接地，一端接V1、V2、V3、V6发射极。
5.根据权4所述的电动机保护器，其特征在于RP1是与由2个或2个以上的串接固定电阻所组成的过载取样值调节开关相连，其中，RP1的中心触点(b2)接开关的动端(b2)，开关的高、低端跨接于RP1的另二端上(b1、b2)。
6.根据权1所述的电动机保护器，其特征在于过载延时缓冲电路，是由V6、V7、V8、R6、R7、R8、R9、C7、C8和VD13组成，其中，V6基极经R8接V7集电极、VD11负极，V6集电极经R7接V7基极、V8集电极、R6、C7正极，C8正极接V6、V1、V2、V3发射极，C8负极接VD13负极、R9、R9另一端接V8基极，V7、V8发射极和VD13正极并接于地。
7.根据权1所述的电动机保护器，其特征在于启动延时电路，是由V4、R4、C6和VD10组成，其中，V4基极经R4接C6、VD10负极，V4发射极、VD10正极接地，V4集电极接V5基极和经隔离电阻R5接V1集电极。
8.根据权1所述的电动机保护器，其特征在于驱动执行电路是由V5、VD12、继电器K、R12、C9组成，其中，V5集电极接K的线圈、VD12正极，K的线圈另一端接VD12负极、C6正极，K的常闭触点两端并接有串联的R12、C9。
9.根据权1所述的电动机保护器，其特征在于T1、T2、T3设有1～2个绕组。
10.根据权1所述的电动机保护器，其特征在于外壳(2)的尺寸是90×70×25mm，壳体上设有与继电器K相连接的控制输出端子(1)，工作指示灯LED和位于壳体上部或下部的3个电源线穿孔(3)，或者，其壳体的槽口内设有与K相连的控制输出端子(1)、电源进出接线端子(5)，该壳体上装有LED。
专利摘要本实用新型是一种设有过载、短路和断相保护电路的无源三相电动机保护器，该保护器电路是由I/U变换、断相检测、过载取样、过载延时缓冲、启动延时和驱动执行电路组成。它通过互感器将三相电源的电流感应出电压，经二极管整流后，分别作为整个电路的工作电压和检测信号，此信号再经模拟与非门送往驱动电路执行。本实用新型具有工作可靠，能及时保护电机不烧毁，节能、体积小、结构简单，便于制作、安装和使用等优点。
文档编号H02H7/08GK2158149SQ9321140
公开日1994年3月2日 申请日期1993年4月28日 优先权日1993年4月28日
发明者徐文秋 申请人:徐文秋