异步电动机断相保护装置的制作方法

专利名称:异步电动机断相保护装置的制作方法
本实用新型涉及一种电压检测型异步电动机断相保护装置。
现有的电压检测型异步电动机断相保护装置，常用的有零序电压保护器及负序电压保护器两种。零序电压保护器一般需要设置人为中性点，对电压继电器的动作值需要精细调整并且操作也不够方便，负序电压保护器克服了上述缺点，但它要求电阻、电容元件的数值精确和三相线电压的平衡，否则将会影响过滤器的工作，并且它的三线输入相序应按规定要求接线，使用也不够方便。“北低技术”第8期，“电子报”1984年第4、7、10、15、21、29各期对各种断相保护电路均有文章介绍和评论。
本实用新型的目的在于提供一种与现有技术相比其生产和使用都比较方便的电压检测型断相保护装置。它可适用于绕组接线为Y、Y0、△等各种不同接法的电动机；它的三线输入可任意接入；它的断相保护性能不受电动机容量大小及电源电压波动的影响并且对于各种电器元件数值的精确性及三相线电压的平衡均无特殊要求。
根据异步电机中如任意一相(如B相)发生断相，则必有相应的两个线电压(如VBC、VAB)将会降低一个数值△V(对380伏电源，△V一般为30伏～80伏左右，与电机负载大小有关)的物理现象，本实用新型断相保护电路的基本工作原理为利用二极管D1、D2实现两相半波整流直接从三相线间电压取得断相信号△V，该信号经过差分放大及功率放大后驱动继电器工作，从而切断电机三相电源，保护了电机。
本实用新型的断相保护电路包括断相信号检测电路、差分放大器，功率放大器与继电器和整流电源，如图1所示，图1中的1.2.3.为三个接线端，可任意接到三相电源上，B、E、K为继电器的三个触点。
下面结合图2来说明本断相保护电路的工作原理。
本电路的断相信号检测电路由二极管D1～D4、及稳压管DW1、电阻R1～R3及两个充电回路所组成，三相电源经D1、D2分别实现单相半波整流后共同分配在电阻R1、R2和稳压管DW1上，R2上的电压经稳压管定值后降在R3上，R3上的电压又分别经过二极管D3、D4向电容C1、C2进行单向通电，第一充电回路由(C1、R4、R5、BG1)组成，第二充电回路由(C2、R6、R7、R8、Rt、BG2)组成。设计时将两个充电回路的充电时间常数T1、T2及电容C1、C2的比值可取为T1／T2＝5～20，C1／C2＝5～20。这样，当三相电源中的任意一相发生断相后，由于第一充电回路的充电时间常数足够大，可以认为C1在较长的一段时间内保持了电源断相前的电压值，而第二充电回路由于时间常数较小，电源断相后C2上的充电电压就立即减小，故此时将在三极管BG1BG2的基极上产生一个差动信号。而当电源电压发生波动时，由于这是一个缓慢变化的过程，C1、C2上的电压可以同步跟踪其变化，对BG1、BG2而言，这是一种共模信号。
由上分析可见，本断相保护电路的断相信号检测电路具有把瞬时突变的断相信号与缓慢变化的电源电压的波动信号区别开来的功能，这是本电路的第一个技术特征。
本断相保护电路的差分放大器由三极管BG1、BG2、BG3和电阻R9、R10组成，其中BG1、BG2、R9是差分放大器的主体，BG3和R10是BG1、BG2的射极恒流源，由于射极恒流源的采用使本差分放大器具有高的共模抑制比，它对于信号检测电路送来的由于断相引起的差动信号△V进行放大，而将电源电压波动在±15％范围内产生的共模信号则抑制掉，这是本电路的第二个技术特征。
本电路的功率放大器和继电器部分由三极管BG4、BG5二极管D5、电阻R11～R13、电容C3、继电器J组成，其中BG4、BG5、R11～R13可实现功率放大，继电器J的线圈是BG5的负载，D5可消除继电器线圈因突然断电所产生的感应电势对BG5的不利影响，C3可抑制整流电源中的交流成分对继电器吸合后引起的颤动，为了减小BG5及电源的负担，继电器应选用较大的线圈电阻。例如线圈电压为24伏时电阻应在800欧以上，继电器的触点至少应为一对转换或两对常开的形式，其容量应为220伏、2安(阻性)以上。
本电路的整流电源部分由二极管D6、稳压管DW2、DW3电阻R14、电容C4组成的单相半波整流稳压电路，由D6整流后的电压分配在R14、DW2、DW3上，DW2上的端电压经过C4滤波后供给差分放大器和功率放大器作电源，R14、R1、DW2、DW3为本断相保护电路的主要发热元件，在结构设计中应充分考虑它们的散热问题。
应当指出图3所示的分立元件电路，也可以根据本电路的原理和实施例中提供的参数，设计制造出专用的集成块或厚膜电路，以使产品小型化。例如可以把图2中的两部分元件(BG1、BG2、BG3、Rt、R4～R10)及(BG4、BG5、D5、R11～R13)分别设计成专用集成块或厚膜电路，还可以把本断相保护电路作为一个功能单元组合在一个功能更齐全的控制保护装置中，因此本电路的广泛适用性是它的第三个技术特征。
本实用新型的结构设计如图3所示，图中(1)、(2)、(3)为底座2上的三相电源线的引入端，B、E、K为三个输出端(当继电器J用一组转换触点时)，底座2上用印刷电路板固定了全部电器元件，其中R1、R14、DW2、DW3是本电路的主要发热元件，应安装在利于散热的位置上，外罩1盖在底座2上，用螺钉3相连接，底座和外罩均可采用工程塑料制造。
综上所述，本断相保护电路的特点为1.使用方便。本电路的三个输入端可以任意接至三相电源上；无相序要求，对任意相序的断相都具有相同的保护功能；无零线或中性点要求；要适用于电机各种内部绕组接线型式。
2.不受电源电压波动的影响，可以在电压标称值的±15％范围内正常工作。
3.对电器元件的数值精确性无特殊要求，便于批量生产。
4.可适用于(0.5KW～130KW)范围内的各种中小容量的异步电动机。
5.可快速、频繁地实现断相保护。
6.成本较低。
实施例实施例的电路如图2所示，其工作原理已如前述，图中各元、器件可以取为R1＝51千欧，R2＝10千欧，R3＝R12＝15千欧，R4＝3.6千欧，R5＝R6＝R9＝47千欧，R7＝R11＝1.5千欧，R8＝2.7千欧，R10＝200千欧，R12＝120千欧，R14＝6千欧(线绕电阻)，C1＝C4＝100微法，C2＝10微法，C3＝22微法。
J为直流电磁继电器，其线圈额定电压24伏，线圈电阻≥800欧，其触点容量200伏、2安，两对转换触点。
本实施例中取充电时间常数T1、T2的最佳比值为T1／T2＝10本实施例的电源电压为380伏，电路功耗约为8瓦。
本实施例的调整要点为调整R2使电源电压为－15％时，C1两端电压为3～5伏；调整R8使电源电压为＋15％时，继电器正好吸合。
图4为本实施例在异步电动机控制回路中的实际应用。
图中K为三相电源开关，RD为熔断器，D为异步电动机，QA为启动按纽，TA为停止按纽，DB为本实施例，其三个输入端可以任意接到三相电源上，执行继电器J的触点串入接触器的线圈自锁回路中，当三相电源接通后，DB的继电器J常开触点闭合，此时按下QA，C吸合，其触点闭合，使C的线圈自保持，电动机开始启动运行，如果电机运行中突然发生断相，DB的继电器触点断开，使C失电，电机停转，从而实现断相的自动保护。
权利要求
1.一种电压检测型异步电动机断相保护装置，它的断相保护电路包括有断相信号检测电路、差分放大器、功率放大器与继电器及整流电源，其特征在于它有一个利用二极管D1、D2直接从三相线间电压取得断相信号电压△V的断相检测电路，一个具有高共模抑制比的差分放大器，断相信号电压△V经过电阻R1、R2分压、稳压管DW1定值后降在电阻R3上，R3上的电压又分别经过二极管D3、D4向两个具有不同充电时间常数(T4、T2)的第一充电回路(C1、R4、R5、BG1)及第二充电回路(C2、R6、R7、R8、Rt、BG2)进行单向充电，此时在三极管BG1、BG2的基极上形成的是差动信号，而电源电压波动信号在BG1、BG2基极上形成的则是共模信号，共模信号在通过具有高共模抑制比的差分放大器时被抑制掉，差动信号通过该差分放大器时则被放大。
2.根据权利要求
1中所述的断相保护装置，其特征在于断相信号检测电路中的第一充电回路与第二充电回路的两个充电时间常数T1、T2的比值范围可以取为T1／T2≈C1／C2＝5～20，其最佳值为10。
3.根据权利要求
1中所述的断相保护装置，其特征在于采用(BG3、R10)作差动放大器主体(R9、BG1、BG2)的射极恒流源，使该差动放大器具有高共模抑制比。
4.根据权利要求
1中所述的断相保护装置，其特征在于功率放大器的负载继电器线圈两端并联了二极管D5和电容C3。
5.根据权利要求
1中所述的断相保护装置，其特征在于可以把本断相保护电路中的两部分电器元件(BG1、BG2、BG3、Rt、R4－R10)及(BG4BG5、D5、R11－R13)分别设计成专用集成块。
6.根据权利要求
1中所述的断相保护装置，其特征在于还可以把本断相保护电路中的两部分电器元件(BG1、BG2、BG3、Rt、R4－R10)及(BG4BG5、D5、R11－R13)分别设计成专用厚膜电路。
专利摘要
一种电压检测型异步电动机断相保护装置，它的断相保护电路包括断相信号检测电路、差分放大器、功率放大器和继电器执行机构及整流电源，它可在电网电压380伏±15％的范围内对绕组接线为Y、Yo或△型的中小型容量的异步电机实现断相保护。本装置的输入端可以任意接到电网的A、B、C、相线上，相序是任意的，无需接零线或中线。
文档编号H02H7/09GK86207198SQ86207198
公开日1987年5月13日 申请日期1986年9月23日
发明者李卫华, 邹衡时 申请人:国营第一六五厂