专利名称：双重取样电机综合保护器的制作方法
技术领域：
一种电动机运行保护装置。
电动机固超负荷或断相运行而烧坏的事故经常发生，目前采用的主要保护措施是加装熔断器和热继电器，这两种装置动作迟缓，往往电动机造成很大损害时才保护，不能完全保护电动机的单相运行。近年来出现的一些电机综合保护装置，往往因价格昴贵，线路复杂，安装不便等缺点而不能广泛地推广应用.88203069号专利提出的“断相保护器”，虽然结构简单，成本低，但它只局限于熔断器熔断时才能保护电机；对线路断线、接触器触头烧坏等原因造成的断相不起保护作用。93234387.2号专利提出的三相四线制电机断相保护器，虽然能应付各种原因引起的断相，但是它适用范围小且只能进行断相保护，对电动机电流过载起不到保护作用。
本实用新型目的是提供一种双重取样电机综合保护器，做到结构简单、生产成本低、性能可靠、使用范围广，既能断相保护，又能过载保护。
本实用新型的目的是这样实现的用电流互感器及其负载电阻粗调电路取得交流电压信号，经整流、分压细调得到一定的直流电压信号；用由两个电阻和两个电容组成的平衡电路从三相电源相线中取得电压信号，分别输入给以CMOS集成块为主体的过载延时控制装置和断相延时控制装置(CMOS集成块由反相器F1～F6构成)，然后驱动保护执行装置，对电机进行电流过载和断相保护。
图1是双重取样电机综合保护器电路原理图。
下面结合图1和实施例详细叙述本实用新型的具体结构和工作原理。
本实用新型包括有底座和壳盖，内有主要由二极管桥式整流电路构成的直流电源1，不同之处在于底座和壳盖上有穿越交流电源相线的穿线孔，穿线孔正对着电流取样及整定装置4上的电流互感器LH线圈中心孔，LH线圈一端接电源负极O点，另一端接转换开关K活动接点，K的四个固定接点及O点之间依次串接有电阻R1～R4，起整流作用的二极管D1和电容C1串联后跨接在LH线圈两端，起分压作用的电阻R5、可调电阻RW1、电阻R6依次串联后跨接在电容C1两端，RW1活动端接到过载延时控制装置5上的可调电阻RW2活动端和上固定端F处，F处依次串接电阻R9、R10、R11，电容C2至O点，RW2下固定端依次串接可调电阻RW3、电阻R8至O点，稳压二极管DW1负极与反相器F4输入端都接到RW3与R8连接处，DW1正极接O点，F4输出端接反相器F5输入端，F5输出端与二极管D2负极相连，反相器的另外两个端分别接电源正极VD2和O点(以下相同)，二极管D2、D3、稳压二极管DW2的正极都接至R10与R11连接处，DW2负极与R10另一端相连，D3负极与C2正极相连，C2正极上依次串接电阻R12、反相器F1、F2至二极管D5正极，二极管D4负极接F1输入端，正极通过R13接F2输出端，RW3活动端接二极管D6正极，D8负极经R7接三极管T1基极，另外，电源正极VD2通过电机开关控制电路中交流接触器C的常闭触头与二极管D7、电容C10正极相连，C10负极接O点，D7和D8负极相连，电源正极VD2通过R15接T1集电极、二极管D12和电容C5正极，T1发射极和C5负极接O点，D12和D5负极都接到保护执行装置6上的反相器F3输入端，F3输出端通过R14接三极管T2基极，T2发射极接O点，电源正极VD1极接二极管D6负极并通过继电器J线圈接T2集电极，D6正极接T2集电极，继电器的常开触点串接在电机开关控制电路中。电压取样装置2上有接电源相线A、B、C的三个接线端，C、B两相之间串联电容C3、电阻R21，B、A两相之间串联电容C4、电阻R22，C4和R22连接点接O点，C3和R21连接点E接稳压二极管DW6负极，DW6正极通过R20接断相延时控制装置3中的三极管T3基极，T3发射极接O点，电源正极VD2通过R16接T3集电极，再依次串接电阻R19、反相器F6、电阻R17至二极管D9正极，D9负极接反相器F3输入端并通过电阻R18接O点，电容C8与R18并联，C9跨接在D9正极与O点上，二极管D10负极接F6输出端，D10正极与D9正极相连。
电路工作原理如下1、电流取样与整定原理电流互感器LH线圈感应电流I2=I1N2]]>式中I1为电源C相电流，N2为LH线圈匝数。设LH的负载电阻为RX，那未负载交流电压V1=I2RX=I1N2·RX]]>V1经D1、C1整流滤波变成直流电压V2V2=f·V1=F·I1N2·RX]]>式中F为常数在F点将得到电流信号电压VFVF-K·V2=fN2·I1·RX·K]]>式中K为分压比，即RW1活动端到O点之间电阻与R5、RW1、R6总电阻之比。
为了将电流信号电压VF正常值整定为5伏，必须根据C相电流I1的大小改变负载电阻RX和分压比K。
通过试验，事先调整I1等于各种规格电机额定电流，然后粗调转换开关K，细调RW1活动端，在保证VF＝5伏的前提下，得到不同规格电机额定电流对应的K档位和RW1刻度。因此，使用本实用新型时，首先应按照所用电机的额定电流将转换开关K置于一定档位，可调电阻RW1活动端旋到一定刻度。
2、电机启动原理电机工作前，C相无电流，VF＝0。但是来自直流电源1的电压VD2通过交流接触器C的常闭触头、D7、R7达T1基极，使T1导通，D12输出低电平给反相器F3，F3输出高电平给T2基极，T2导通，继电器J动作，其常开触点J闭合，使电机处于待启动状态。
电机启动时，交流接触器C动作，其常闭触点C断开，VD2不再向T1基极供电，由电容C10上储存电荷维持T1基极高电平，直到电流取样及整定装置4输出信号电压VF来保持高电平。
3、电流过载保护原理电机正常工作时，VF为5伏左右，经RW2、RW3、R8分压输出给反相器F4的电压低于F4门槛电压，F4输出高电平，F5输出低电平，D2导通，C2上电压始终钳位于0.7伏，低于由F1、F2、R12、R13、D4、D5组成的鉴幅电路门槛电压，D5输出低电平给F3，保护执行装置6不动作。
当过载电流大于电机额定电流1.2倍时，输入给F4的电压高于F4门槛电压，F4输出低电平，F5输出高电平，D2不导通。这时VF＝6伏，它通过由R9、R10、R11、DW2、D3组成的非线性延时电路向C2充电。由于延时电路总电阻主要由R9、R10、R11决定，阻值较大，因此延时较长。最终还是使C2上电压高于鉴幅电路门槛电平，使F1输出低电平，F2输出高电平，经D5输入给保护执行装置6中的F3，F3输出低电平，T2截止，继电器J断电，其常开触点断开，使电机开关控制电路断电，电机停转。
当过载电流大于电机额定电流1.5倍时，VF＝7.5伏，这时D3的电阻将比R11小得多，延时电路总电阻主要由R9、R10、D3决定，阻值较小，向C2的充电速度加快，延时较短，较快达到鉴幅电路门槛电平，F2输出高电平给F3使保护执行装置6动作，电机停转。
当过载电流大于电机额定电流6倍时，VF＝30伏，DW2、D3的电阻分别大大小于R10、R11的电阻，延时电路总电阻主要由R9、DW2、D3决定，阻值很小，向C2的充电速度大大加快，迅速达到鉴幅电路门槛电平，F2输出高电平给F3，立即使保护执行装置6动作，电机停转。
保护执行装置6动作后，电机停转。这时虽然VF＝0，但由于C2上的电压高于鉴幅电路的返回电平，仍然维持保护执行装置6的动作不变，直到C2通过R11、D2，反相器F5输出端放电至电压低于鉴幅电路返回电平时，F2才输出低电平，使F3输出高电平，T2导通，继电器J通电，其常开触点J闭合，使电机开关控制电路重新处于待启动状态。
4.电流断相保护原理当A相或B相断相时，C相电流将增大到电机额定电流的1.2倍以上，过载延时控制装置4会自动承当断相保护功能。如果因电机负荷较小，A或B断相后，C相电流未能增大到电机额定电流的1.2倍，那末只能由电压取样装置2和断相时控制装置3来承当断相保护功能。
当C相断相时，C相电流为零，VF＝0，T1基极无电平，T1截止，T1集电极高电平经C5延时10～40秒钟后，通过D12输入给F3，使保护执行装置6动作，电机停转。
5、电压断相保护原理在电压取样装置2中，由于电阻R21的阻抗等于电容C3容抗XC3的
倍，电容C4的容抗XC4等于电阻R22阻抗的
倍，即R21＝
XC3、XC4＝
R22，因此当三相电源对称且电压VBC比电压VAB滞后120°电角度时，VEO将等于0。
如果三相电源中任一相断相，VEO将达到5伏左右，它经DW6降压后输入到T3基板。T3导通，使F6输出高电平，经R17、C9延时后，D9输出高电平给F3，使保护执行装置6动作，电机停转，与已有技术相比，本实用新型有下列特点1、由于用CMOS集成块作为控制装置的主体，因此线路简单，性能稳定，抗干扰能力强。
2、进行电流过载保护时，采用了电阻与非线性元件组合的延时控制电路，因此能避免受电压波动等因素引起的瞬间过载误动作，性能可靠。
3、对电机断相现象能进行双重保护，增加了安全可靠性。
4、能进行断相、过载综合保护，生产成本低，使用范围广，适用于各种大小电机及其它三相电器的保护。
权利要求1.一种双重取样电机综合保护器，它包括有底座和壳盖，内有主要由二极管桥式整流电路构成的直流电源(1)，其特征在于底座和壳盖上有穿越交流电源相线的穿线孔，穿线孔正对着电流取样及整定装置(4)上的电流互感器LH线圈中心孔，LH线圈一端接电源负极O点，另一端接转换开关K活动接点，K的四个固定接点及O点之间依次串接有电阻R1～R4，起整流作用的二极管D1和电容C1串联后跨接在LH线圈两端，起分压作用的电阻R5、可调电阻RW1、电阻R8依次串联后跨接在电容C1两端，RW1活动端接到过载延时控制装置(5)上的可调电阻RW2活动端和上固定端F处，F处依次串接电阻R9、R10、R11、电容C2至O点，RW2下固定端依次串接可调电阻RW3，电阻R8至O点，稳压二报管DW1负极与反相器F4输入端都接到RW3与R8连接处，DW1正极接O点，F4输出端接反相器F5输入端，F5输出端接反相器F5输入端，F5输出端与二极管D2负报相连，反相器的另外两个端分别接电源正极VD2和O点(以下相同)，二极管D2、D3、稳压二极管DW2的正极都接至R10与R11连接处，DW2负极与R10另一端相连，D3负极与C2正极相连，C2正极上依次串接电阻R12、反相器F1、F2至二极管D5正极，二极管D4负极接F1输入端，正极通过R13接F2输出端，RW3活动端接二极管D8正极，D8负极经R7接三极管T1基极，另外，电源正极VD2通过电机开关控制电路中交流接触器C的常闭触头与二极管D7，电容C10正极相连，C10负极接O点，D7和D8负极相连，电源正极VD2通过R15接T1集电极、二极管D12和电容C5正极，T1发射极和C5负极接O点，D12和D5负极都接到保护执行装置(6)上的反相器F3输入端，F3输出端F3输出端通过R14接三极管T2基极，T2发射极接O点，电源正极VD1接二极管D6负极并通过继电器J线圈接T2集电极，D6正极接T2集电极，继电器J的常开触点串接在电机开关控制电路中，电压取样装置(2)上有接电源相线A、B、C的三个接线端，C、B两相之间串联电容C3、电阻R21，B、A两相之间串联电容C4、电阻R22，C4和R22连接处接O点，C3和R21连接点E接稳压二极管DW6负极，DW6正极通过R20接断相延时控制装置(3)中的三极管T3基极，T3发射极接O点，电源正极VD2通过R16接T3集电极，再依次串接电阻R19、反相器F6、电阻R17至二极管D9正极，D9负极接反相器F3输入端并通过电阻R18接O点，电容C8与R18并联，C9跨接在D9正极与O点上，二极管D10负极接F6输出端，D10正极与D9正极相连。
专利摘要一种双重取样电机综合保护器,它用电流互感器及其负载电阻粗调电路取得交流电压信号,经整流,分压细调得到一定的直流电压信号;用由两个电阻和两个电容组成的平衡电路从三相电源相线中取得电压信号,分别输入给以CMOS集成块为主体的过载延时控制装置和断相延时控制装置,然后驱动保护执行装置,对电机进行电流过载和断相保护。本实用新型的特点是线路简单,性能稳定、抗干涉能力强、安全可靠、生产成本低,使用范围广。
文档编号H02H7/085GK2279026SQ96224810
公开日1998年4月15日 申请日期1996年10月22日 优先权日1996年10月22日
发明者向启明 申请人:向启明