专利名称：自保护电动机的制作方法
技术领域：
本发明是一种能够避免因外界因素引起的故障而损坏、具有自保护功能的电动机。这种电动机没有改变现有电动机结构，只是与电子器件构成一体，它有很好的通用性能，适合于一般场所和特殊场所使用。
在生产过程中，电动机的损坏原因为(一)供电线路故障造成单相供电，导致电动机单相起动或单相运行；(二)机械发生故障，使电动机在运行中或起动时被卡死不能转动(俗称堵转)；(三)负载过重，超出电动机的额定动率，使电动机超载运行；(四)电压过低，铜损过大，电动机在过电流或超温下运行。综上所述可以得出结论，电动机的损坏，绝大部份是由外界因素造成，且损坏极其普遍。目前市场上销售的电动机，还未发现利用其本身特性制造成具有自保护功能的电动机，为了使电动机不遭受损坏，现有技术大多采用保护器来实现，但保护器种类繁多，且每种保护器都存在一定的缺陷。
本发明的任务是提供能够利用其本身特性，反映出不同工作状态下的不同信息，并能根据不同状态下的信息做出相应措施，避免外来侵害的一种自保护电动机。
本发明的任务是这样实现的电动机无故障情况下接通电源，在三相交流电源的作用下，电动机铁芯将产生交变涡流磁场，交变涡流磁场通过感应线圈产生交变涡流电势，因而感应线圈二端存在的交变涡流电势，就成为电动机运行时的“正常”工作“信息”(以信息“1”来表示)，经识别电路甄别，获得信息“1”时，执行电路即保持供电，使电动机进入正常运行。当电动机受外界因素引发故障，铁芯中的交变涡流磁场转为恒定的涡流磁场，交变涡流电势消失，因而感应线圈二端无交变涡流电势输出，故称为“故障”状态“信息”(以信息“0”来表示)，经识别电路甄别，其信息出现“0”时，且超过电动机的允许过载时间，确定为永久性故障，则终止起动或终止运行，使电动机脱离电源，达到自保护目的。
以下将本发明实施例结合附图
进一步叙述。
附图是本发明提出的自保护电动机线路图。
电动机主电路由电源开关1、触点2、触发二极管3、双向可控硅4(可用其他开关代用)和电动机5组成。电动机5受铁芯涡流磁场反馈的涡流电势控制。接收到信息“1”时允许起动或允许运行；接收到信息“0”时终止起动或终止运行。
传感电路是由感应线圈6、抗干扰电容7，PTC热敏电阻8和箝位三极管10组成。热敏电阻8埋设在电动机发热部位，感应线圈6设置在电动机铁芯的适当位置上。
识别电路是由信息接收三极管11、放电二极管14和R·C信息超时检测电路组成。识别电路对信息甄别时间是由R·C电路中的电阻12和电容13的充电时间决定，充电时间应小于电动机的允许过载时间，允许过载时间规定以2-7秒为佳。二极管14是给电容13放电用的，也是为下一次识别电路对信息甄别时间的准确性而设的。
事故报警电路是由事故信息接收三极管21、事故电源开关三极管22、脉冲讯号发生器用的单结晶体管24、蜂鸣器26和事故指示发光二极管28组成。事故信息接收三极管21受三极管16控制，与执行三极管17同步工作。
执行电路是由执行三极管17、运行指示发光二极管18和执行继电器19(执行继电器可使用其他触发电路代替)组成。当电源开关1合上的瞬间，双向可控硅4未导通，电动机5的铁芯未建立交变涡流磁场，感应线圈6无交变涡流电势输出，信息接收三管11因未接收到信息“1”而载止，三极管15和三极管16受电容13端电位不能突变限制而不能导通，此时只有执行电路中的执行三极管17不受约束而导通，因此执行继电器19得电动作，其触点2闭合，接通触发二极管3，使双向可控硅4导通，电动机5获得三相交流电源开始运行，在电动机5无故障情况下，其铁芯将产生交变涡流磁场，感应线圈6将有交变涡流电势输出，经抗干扰电容7削波后输入信息接收三极管11，信息接收三极管11获得信息“1”而导通，三极管15和三极管16被截止，执行三极管17仍处于导通状态，从而保持了执行继电器19继续动作，电动机5步入正常运行，发光二极管18显示着电动机正在工作。
在起动过程中，电动机5如遇单相起动或堵转等故障，当合上电源开关1时，执行电路中的执行三极管17因不受约束已经导通，执行继电器19相继动作，触点2闭合，双向可控硅4导通，这时单相电源或三相电源已接通电动机5，由于电动机5的转子处于堵转状态，故定子线圈将承受4-7倍的堵转电流，线圈导体流过的电流很大，其铜损也很大，相对铁损却很小，铁芯中交变涡流磁场近似为零，所以感应线圈6二端无交变涡流电势输出，从而出现信息“0”，信息接收三极管11无信息“1”输入而截止，正极电源通过R·C电路中的电阻12向电容13充电，电充时间达到规定的电动机允许过载时间2-7秒时，若故障仍未解除，三极管15和三极管16的基极电位上升到门限电位导通，执行三极管17截止，执行继电器19释放，双向可控硅4失去触发讯号而阻断，迫使电动机5脱离电源，停止起动，因电动机5在允许过载时间内脱离电源的，所以不会受到损坏，从而避免了事故的发生。此时运行指示发光二极管18熄灭，表示电动机5停止工作。因事故信息接收三极管21受三极管16的控制，在执行三极管17截止时也截止，事故电源开关三极管22导通，事故电源开关三极管22导通后，其集电极将输出故障电源，供给单结晶体管24产生脉冲触发讯号，使三极管25和三极管27获得脉冲讯号而间断导通，蜂鸣器26发出断续故障报警音响，事故指示发光二极管28显示闪光故障信号。
电动机在正常运行时，感应线圈6会有交变涡流电势输出，使信息接收三极管11导通，三极管15和三极管16截止，执行三极管17导通，执行继电器19动作，触点2闭合，双向可控硅4导通，电动机5获得三相交流电源而正常运行。如运行过程中，遇到机械事故迫使电动机从正常运行到堵转，这时定子线圈承受的是堵转电流，导致铜损急剧上升，铁损下降，交变涡流磁场消失，没有交变涡流电势输出，因而从信息“1”转换为信息“0”；若供电线路等故障造成单相供电，这时可能产生两种情况其一负载较重，单相电源使电动机力矩减小，形成堵转现象，这时信息“1”将转换为信息“0”；其二负载很轻，在力矩小的情况下仍能运转，但故障电流却大幅度增加，使铜损增大，铁损下降，无交变涡流电势输出，信息“1”亦转换为信息“0”；超载运行，其超载越重，超载电流就越大，电流越大铜损越高，铁损则越小，交变涡流电势输出也随着减小，直至从信息“1”转换为信息“0”；电压过低，则铜损大而铁损小，引起交变涡流电势输出为零，信息“1”也因此而转换为信息“0”；长时间单相运行或长时间超载运行，信息还未从“1”转换为“0”以前，电动机已超过允许温升，此时热敏电阻8受热后，其电阻值将会迅速增大，与电阻9的比值发生变化，当箝位三极管10的基极电位上升到门限电位导通时，把信息接收三极管11的基极电位箝置为零，迫使信息“1”转换为信息“0”。综上所述可知，故障的产生原因虽然很多，而故障信息只有一种，信息接收三极管11都会因失去信息“1”而截止，但故障性质可分为瞬时故障和永久性故障二种。瞬时故障是指发生在允许过载时间以内的故障，虽然信息“1”已转换为信息“0”，信息接收三极管11已经截止，但R·C电路中的电容13端电位不能突变使三极管15导通，因此执行三极管17仍保持原来状态，当故障还没有超出规定的过载时间就自行消失，因电动机的电源还未被切除而将自动复恢运行，这样就可以减少不必要的停机。永久性故障是指超出了允许过载时间还存在的故障，因为信息甄别时间已达到规定的允许过载时间，三极管15和三极管16必然导通，执行三极管17截止，执行继电器19释放，触点2复原，双向可控硅4失去触发讯号而阻断，电动机5的电源被解除，限制故障扩大。故障发生后的事故报警过程与上述相合。
现有的电动机与保护装置是属二个范畴，一种电动机可以使用不同类别的保护装置，电动机的结构与保护装置是分立的，它没有紧密联系，这是造成损坏电动机的原因之一，因为要有效地保护电动机，就必需对保护装置的选择与调整有一定的专业水平，现有的专业水平高低差别很大，选择与调整的保护装置与电动机的参数很不匹配，有的甚至就不使用保护置装，造成不必要的损失。目前对电动机保护技术采用电流、温度、相位、转矩等参数的检测方法，均对堵转缺乏可靠的保护，因为无法识别特殊情况下产生的堵转电流与正常起动电流，做不到在允许过载时间内切除电动机电源，所以在电动机保护方面仍不够完善。
本发明是一种电动机集保护装置于一体，它的保护方法与电流等参数无直接联系，只与电动机本身的交变涡流电势相关，是将电动机限制在信息“1”时允许运行，信息“0”时切除电源。通过以上的阐述，知道使用交变涡流电势作为自保护电动机的技术依据，可以实现单相起动，单相运行、堵转、过载、低电压、超温保护，还具有运行指示，事故报警多种功能，尤其发生堵转故障时，被规定在允许过载时间以内脱离电源，但又对起动时间的长短不会受到干扰，更进一步完善了自保护电动机的性能。
因为采用的是电动机自身产生的交变涡流电势作为自保护电动机的技术依据，它的检测元件设在电动机上，所以在实施时可以与电子器件结合成整体。
权利要求
1.一个由电动机主电路、传感电路、识别电路、事故报警电路、执行电路组成的自保护电动机，本发明的特征是触点2和触发二极管3串联后接在双向可控硅4的控制极上，电源开关1、双向可控硅4和电动机5串联接入三相交流电路中，感应线圈6、抗干扰电容7和箝位三极管10并联接在信息接收三极管11的输入端，R·C电路中的电阻12和放电二极管14并联后与电容13串联接入三极管15的输入端，执行继电器19和运行指示发光二极管18并联接在执行三极管17的集电极上，事故信息接收三极管21输出端接事故电源开关三极管22的输入端，三极管25和三极管27输入端接单结晶体管24的基极B1脚。
2.根据权利要求1规定的自保护电动机，其特征是执行继电器19的常开触点2、触发二极管3与双向可控硅4的控制极相联接。
3.根据权利要求1规定的自保护电动机，其特征是传感电路中的感应线圈6设置在定子线圈极相组对应的铁芯适当位置上。
4.根据权利要求1或3规定的自保护电动机，其特征是热敏电阻8放置在定子线圈端部或铁芯上。
5.根据权利要求1或4规定的自保护电动机，其特征是热敏电阻8接在箝位三极管10的输入端。
6.根据权利要求1或5规定的自保护电动机，其特征是箝位三极管10的集电极接在信息接收三极管11的输入端。
7.根据权利要求1规定的自保护电动机，其特征是电容13和放电二极管14的正极接三极管15的输入端，使用锗管时极性接法相反，R·C电路中的电阻12对电容13的充电时间，也就是规定的电动机允许过载时间以2-7秒为佳。
8.根据权利要求1规定的自保护电动机，其特征是事故信息接收三极管21的输入端接三极管16的输出端，事故信息接收三极管21的输出端接事故电源开关三极管22的输入端，电源开关三极管22的集电极接报警电路负载。
9.根据权利要求1或8规定的自保护电动机，其特征是单结晶体管24的基极B1脚接三极管25和三极管27的输入端。
10.根据权利要求1或9规定的自保护电动机，其特征是三极管25的输出端接蜂鸣器26，蜂鸣器26的反馈极接单结晶体管24基极B1脚，三极管27的集电极接事故指示发光二极管28。
全文摘要
本发明是一种电动机集保护装置于一体，它采用本身固有特性，利用其交变涡流电势作为保护的技术依据，把电动机限制在信息“1”时供电运行，信息“0”时切除电源，达到自保护目的。采用交变涡流电势这种保护方法，可以实现单相起动、单相运行、低电压、过载、超温、堵转保护，尤其解决了长期未能得到圆满解决的堵转保护问题，因为产生堵转故障时，规定在2-7秒脱离电源，是在电动机允许过载时间范围以内，对电动机是安全的，且不影响电动机正常起动过程的时间长短。本发明没有改变现有电动机的结构，只与电子器件结合成一体，它有很好的通用性能，适合于一般场所和特殊场所使用。
文档编号H02H7/08GK1146087SQ9611055
公开日1997年3月26日 申请日期1996年7月18日 优先权日1996年7月18日
发明者廖德 申请人:廖德