专利名称：电动机自动补偿保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电动机起动用自动补偿控制装置，属电机控制技术领域。
目前，中小型电机起动使用的补偿器大多利用人工操作，即经人工方式将补偿器投入或切出。这种控制方式存有以下不足一是操作困难，非资深电工不易掌握，二是起动时间不易控制，过长易烧损补偿器，过短则对电机不利，三是虽然目前有起动控制装置，但构造较为复杂，不易附加其它保护功能。
本新型的目的是提供一种改进的电机起动补偿控制保护装置，它能克服现存起动补偿器之不足。
本新型的目的是这样实现的利用电机起动时间差异不大的特点，以一个延时电路控制执行电路的切换，从而实现电机起动的自动补偿。
本实用新型的基本电路包括启动延时电路1、控制电路2、执行电路3。所述启动延时电路1由556集成块IC5接成的单稳态电路及RC延时电路组成，由IC5的5脚和9脚输出控制信号。所述控制电路由ic4集成块、固态继电器SSR1和SSR2组成，IC4的9脚经二极管D5、D6接SSR1、SSR2的负端，后者的正端接启动延时电路的控制信号。由SSR1和SSR2分别控制接触器C1和C2。所述执行电路由补偿器LA、LB、lc及相应的控制接触器的触点组成，其中，C1为补偿接触器线圈及其触点，C2为工作接触器线圈及其触点，LA、LB、LC按星形接法联接，C1的三组常开触点分别将LA、LB、LC的抽头O、P、Q与电机M相接，C1的三组常闭触点和C2的三组常开触点串联后将电源回路与电机M相接。
为了对过流或短路故障能提供保护，本实用新型还加有一个过流短路保护部分，所述保护部分由电流取样电路4及过流短路保护电路5所组成，其中，电流取样电路又由电流互感器L1、L2、L3、整流器D7、D8、D9及相应的RC滤波网络组成，L1、L2、L3的初级线圈串入电机M的电源回路中，三组整流器的正极输出端并接在一起接电位器W1，其输出接过流短路保护电路5，所述过流短路保肌さ缏返采用556时基电路构成，其中，R12、C6串联后跨接在V＋和地之间，R13接于I点和IC2的2脚，二极管D10接于I点和e点，R14与R15、C7串联后跨接在V＋和地之间，j点与6脚相接，R19与R20、C9串联后跨接在V＋和地之间，K点与8脚相接，IC2的12脚经R18接地，并经R17和D11接电流取样电路4的e点，IC2的5、9脚分别接控制电路的m、n点，经D1、D2后接IC4的输入端12脚。
为了对断相故障提供保护，本实用新型还加有一个断相保护部分，所述断相保护部分包括断相取样电路6和断相指令电路7，其中，断相取样电路由七只二极管和电阻R22、R23、W2组成，二极管D12、D13、D14、D15、D16、D17按三相桥式整流电路联接，D18、R22、R23、W2串联后跨接在其＋输出端和地之间，自T点输出信号，断相指令电路7由556时基电路IC3组成，其中，电阻R25、C11串联后在α点经R26接于IC3的2脚，R27与R28、C12串联后在β点接于IC3的6脚，自5脚输出断相指令信号至控制电路2的R点。
为了对过电压与欠电压提供保护，本实用新型还加有一个电压保护部分，所述电压保护部分由电压取样电路8和电压指令电路9组成，其中，电压取样电路8由变压器B、整流电路D21、降压电阻R1及滤波电容C1组成，其输出作为电压信号送至电压指令电路9，后者利用两只运放器接成电压比较放大器，其中，R6、R7串联后提供欠电压信号至IC1－2的＋端，R9、R10串联后提供过电压信号至IC1－1的一端，R8与稳压管D22串联后提供基准电压给IC1－1与IC2－2的公共端，其输出端经发光管D23、D24同接于控制电路的S端，R11为保护电阻。
本实用新型由于利用一个延时电路去控制单稳态电路的转换并进而控制补偿器的切换，从而克服了手工切换的随意性，操作人员只要按动一次按钮，即可完成电机的启动过程，操作简单，易于掌握。且本实用新型在启动延时电路和执行电路之间设计了一个控制电路，很容易附加其它功能。正因为如此，本实用新型对电机运行中所出现的各种常见的故障，如断相、过流、短路、过压、欠压等都设计了相应的保护电路，可以有效地达到电机保护的目的。电路中所用之器件，也大都选用常见型号，易于制造，成本也较低。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述
图1是本实用新型原理框图；图2是自动补偿部分电原理图；图3是过流短路保护部分电原理图；图4是断相保护部分电原理图；图5是电压保护部分电原理图。
本实用新型中用于控制补偿器投入切出的原始信号，来自启动延时电路。启动延时电路中的IC5，采用556时基集成块，接成单稳态电路，利用其暂态时5脚输出的高电平，去打开控制电路中的固态继电器SSR1，而后回到稳态，由5脚输出低电平。IC5的右半部分受左边控制，工作状态与左边相反。当5脚为低电平时，9脚为高电平，输送至控制电路的y端，打开另一个固态继电器SSR2，并进而控制电机由启动状态自动转入正常工作状态。
补偿启动时间的长短，取决于W3和C15构成的延时电路。调节W3，可以予置最佳补偿启动时间。
控制电路2中的IC4仍利用1／2556集成块，它的输入端12脚和8脚接受来自各指令电路的指令。各指令为高电平1时为正常，对应9脚输出为0。若各指令中有一个为低电平0，则为故障关机指令，此时9脚为1。SSR1和SSR2为两只相同型号的固态继电器。其正输入端分别受启动延时电路中的x、y端控制，两负输入端经D5、D6接到IC4的9脚上。因此，SSR1、SSR2的关断与导通均受到各指令电路的控制，而他们又分别控制了交流接触器C1、C2的吸合与释放，并由其各组触点直接控制电机的运行状态。
执行电路3中的LA、LB、LC为三个电机启动用补偿器(线圈)，按星形接法联接。图中C1为启动补偿交流接触器的常开或常闭触点，C2为正常工作交流接触器的常开或常闭触点。启动时，C1吸合，将补偿器接入电路，正常时，C2吸合，C1断开，将补偿器切出，电机直接接通电源。
过流短路保护部分的原始控制信号来自电流取样电路4。图3中的L1、L2、L3为三个电流互感器，从ABC三相电源中分别取得电流信号，经桥式整流后转化为直流电压信号，此电压信号的高低反映了电动机各相电流的大小。将此信号从e点和a、b、c各点取出，作为两路取样信号，分别送入过流短路和断相保护两部分电路以控制其工作状态。
过流短路保护电路5中的IC2采用556时基集成块，左半部分构成过流延时电路，右半部分构成短路转换电路。其工作原理为IC2的2、6脚，在加电的瞬间，由于C6和C7的作用，均为0电平，5脚输出为1电平，同理，9脚输出也为1。这5、9脚的1信号，则为开机运行之命令，分别送到IC4的12脚，控制电机依程序而工作。 加电之后，IC2的6脚很快为1电平，而2脚由于C6的作用(容量为200μ)，不能马上为1，而是维持在0状态。所以5脚输出亦维持在1状态，向控制电路发出正常运行之指令。当电机存在过流故障，则送入2脚的鉴别信号Ue增高，C6的充电电压亦升高，达到Ue＋0.7V，若超过2脚的阀值电压，则5脚输出为0，此停面0信号送到控制电路，关断电机M。
同理，当无短路故障时，9脚输出端也维持为1，而当存在短路故障时，Ue将会升高，稳压管D11击穿，使12脚为1，9脚输出为0，向控制电路发出停机指令。
R12、C6构成一延时电路，此电路主要是防止电动机启动时因大电流误判为短路故障。R12、C6的时间常数应大于启动时间。W1的作用是调定信号的临界电压值。
为了便于观测临界电压值的调定，本新型中还设有一个光指示电路。该电路由运入块IC1－3、IC1－4和D25构成，IC1－3和IC1－4接成比较放大器(采用LM324)，R30、R31、R32串接成分压电路，在g、f点分别取得电压Ug和Uf，当Uf＜Ue＜Ug时，发光管D25亮，而Ug过高或过低，都不能使D25发光。电机正常运行时，调整W1使D25发光，则此时的Ue即为上述之临界电压值。
断相取样电路6示于图4中，来自电流取样电路4的三个取样电压的负端a、b、c，分别取得三个电压值Ua、Ub、Uc。当三相电源平衡时，三相电流也平衡，Ua＝Ub＝Uc，a、b、c三点电位差为0。若三相电源缺相，如缺A相，此时将过流箭头所示电流，此电流将在R2上产生一个电压Ut，三相电压越是不平衡，则Ut越大。将Ut送入断相指令电路7中，后者将发出断相保护指令。
断相指令电路7中的IC3为一双稳态电路。在开机瞬间，两输入端2、6脚均为0，输出端5脚为1。此1信号送入控制电路2中的R端，指令控制电路正常工作，加电后，IC3的6脚很快为1，而2脚则由于D20导通，始终为0，使5脚保持一种稳态1，指令电路保持正常工作。当缺相时，Ut加到D20负极，令D20反偏截止，C11因充电而为1，则5脚变为0，此0信号为断相指令，送入控制电路，将电机关断。电机关断后，三相取样信号均为0，Ut＝0，D20导通，2脚又为0，IC3双稳态电路保持在0状态，只有三相电源正常后，重新开机，电机才又正常工作。
电压保护部分的原始信号来自电压取样电路8，图5中的B为本装置的电源变压器，其初级直接取自主电源，次级降压整流滤波后，取得一直流电压，由于未经稳压，所以此电压是随电网电压而变动的，UEF即作为取样电压。
电压指令电路9为两只比较放大器，采用LM324。IC1－1为过压比较放大器，IC1－2为欠压比较放大器，D22为稳压管，由它提供基准电压。选择R9与R10的阻值比例，使UR10在电源电压上限时，UR10＞UD22；选择R6、R7的阻值比例，使UR7在电源电压下限时，UR7≤UD22。这样就得到一个电压允许范围，在此范围内，IC1－1和IC2－2均输出为1，D23、D24截止，在S端输出为1信号，由控制电路发出指令，令电机正常工作。当电流过压或欠压超限时，IC1－1和IC2－2输出为0，D23或D24导通，使S端为0，由控制电路发出指令，令电机关断。D23和D24为发光二极管，它的作用有两个一是作为过压或欠压指示灯用，二是使IC1－1和IC2－2输出相互隔离。
本实用新型中的交流接触器可以根据被控电动机的功率来选择。补偿器可选市售产品，各二级管可选硅整流二极管。按本新型方案制作的电机自动补偿保护器可适用于各类中小型电机。
权利要求1.一种电动机自动补偿保护器，它由补偿器及电路控制部分所组成，其特征在于，电路控制部分包括启动延时电路1、控制电路2及执行电路3，所述启动延时电路1由IC5集成块接成的单稳态电路及RC延时电路组成，由IC5的5脚和9脚输出控制信号，所述控制电路2由IC4集成块、固态继电器SSR1和SSR2组成，IC4的9脚经二极管D5、D6分别接SSR1、SSR2的负端，后者的正端接启动延时电路的控制信号x、y，由SSR1和SSR2分别控制接触器C1和C2，所述执行电路由补偿器LA、LB、LC及相应的控制接触器的触点组成，其中，LA、LB、LC按星形接法联接，C1的三组常开触点分别将LA、LB、LC的一端与电源回路相接，C2的三组常闭触点分别将LA、LB、LC的抽头O、P、Q与电机M相接，C1的三组常闭触点和C1的三组常开触点串联后将电源回路与电机M相接。
2.根据权利要求1所述的电动机自动补偿保护器，其特征在于，它还加有一个过流短路保护部分，所述保护部分由电流取样电路4及过流短路保护电路5所组成，其中，电流取样电路又由电流互感器、整流器D7、D8、D9及相应的滤波网络组成，L1、L2、L3的初级线圈串入电机M的电源回路中，三组整流器的正极输出端并接在一起接电位器W1，其输出接过流短保护电路5，所述过流短路保护电路5采用556时基电路构成，其中，R12、C6串联后跨接在V＋和地之间，R13接于I点和IC2的2脚，二极管D10接于I和e点，R14与R15、C7串联后跨接在V＋和地之间，j点与6脚相接，R19与R20、C9串联后跨接在V＋和地之间，K点与8脚相接，IC2的12脚经R18接地，并经R17和D11接电流取样电路4的e点，IC2的5、9脚分别接控制电路的m、n点，经D1、D2后接IC4的输入端12脚。
3.根据权利要求2所述的保护器，其特征在于，它还加有一个断相保护部分，所述断相保护部分包括断相取样电路6和断相指令电路7，其中，断相取样电路由七只二极管和电阻R22、R23、W2组成，二极管D12、D13、D14、D15、D16、D17按三相桥式整流电路联接，D18、R22、R23、W2串联后跨接在其＋输出端和地之间，自T点输出信号，断相指令电路7由556时基电路IC3组成，其中，电阻R25、C11串联后在α点经R26接于IC3的2脚，R27与R28、C12串联后在β点接于IC3的6脚，自5脚输出断相指令信号至控制电路2的R点。
4.根据权利要求3所述的保护器，其特征在于，它还加有一个电压保护部分，所述电压保护部分由电压取样电路8和电压指令电路9组成，其中，电压取样电路8由变压器B、整流电路D21、降压电阻R1及滤波电容C1组成，其输出作为电压信号送至电压指令电路9，后者利用两只运放器接成电压比较放大器，其中，R6、R7串联后提供欠电压信号至IC1－2的＋端，R9、R10串联后提供过电压信号至IC1－1的一端，R8与稳压管D22串联后提供基准电压给IC1－1与IC1－2的公共端，其输出端经发光管D23、D24同接于控制电路的S端，R11为保护电阻。
专利摘要一种电动机自动补偿保护器，它由启动延时电路、控制电路、执行电路、过流短路保护、断相保护及电压保护等几部分组成，它克服了电动机人工启动时，因不易掌握补偿器的最佳切换时间而带来的弊病，使启动操作简单方便。本实用新型还具有过流、短路、断相，过压与欠压等多种保护功能。
文档编号H02H7/08GK2179652SQ93232788
公开日1994年10月12日 申请日期1993年12月21日 优先权日1993年12月21日
发明者许万军, 冯治中 申请人:许万军, 冯治中