CN101937041A - 三相电动机断相故障检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种三相电动机断相故障检测电路，包括电流相位检测单元，用来检测三相电流的相对相位关系；波形变换单元，它连接在电流相位检测单元之后，用来得到与三相电流相对相位关系同频率的矩形脉冲信号；单稳态单元，它连接在波形变换单元之后，用来产生一与所述的矩形脉冲信号同频率的固定脉宽的脉冲信号；脉冲周期检测单元，它连接在单稳态单元之后，用来检出所述的固定脉宽的脉冲信号的周期；断相信号检出单元，它连接在脉冲周期检测单元之后，当检测到大于1/3T的脉冲信号，输出断相信号。采用电流相位检测单元输出三相电流的相对相位关系，经过波形变换，最终由断相信号检出单元检测出大于120°的脉冲信号，输出断相信号。
Description
技术领域
本发明涉及一种三相电动机断相故障检测电路。
背景技术
在日常使用中，电动机过热或烧坏，大多数是由于电动机断相或缺相所致，电动机断相一般有两种情况：星形接法断相和三角形接法断相。星形接法断相是指当电动机的绕组为星形接法时，电源一线或绕组一相断开，则其他两相绕组串联，并接于电网，电动机表现为单相运行；三角形接法断相又可分为内断相和外断相，即电动机内部断相和控制箱到电动机接线端之间断相。正常情形下，三相对称负载的三相线电流的相位差均为120°；星形接法断相和三角形接法外断相时，断相的线电流为零，另两线电流相位差为180°；而三角形接法内断相时，该相电流为零，与该相两个端子相连的两个线电流间相位差为60°，而它们与另一线的电流的相位差均为150°。现有的三相电动机断相故障检测采用的检测电流存在与否的方法，只适用于星形接法及三角形接法外断相的情况，却无法检测出三角形接法内断相。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种通过鉴别三相电流的相对相位关系实现全网断相检测的三相电动机断相故障检测电路。
为实现上述目的，本发明采用这样一种三相电动机断相故障检测电路，包括
——电流相位检测单元，用来检测三相电流的相对相位关系；
——波形变换单元，它连接在电流相位检测单元之后，用来得到与三相电流相对相位关系同频率的矩形脉冲信号；
——单稳态单元，它连接在波形变换单元之后，用来产生一与所述的矩形脉冲信号同频率的固定脉宽的脉冲信号；
——脉冲周期检测单元，它连接在单稳态单元之后，用来检出所述的固定脉宽的脉冲信号的周期；
——断相信号检出单元，它连接在脉冲周期检测单元之后，当检测到大于1/3T的脉冲信号，输出断相信号。
特别地，所述的电流相位检测单元是三相半波整流电路。
特别地，所述的单稳态单元包括第一运放U1A，所述的第一运放U1A的同相输入端接至第一阈值电压，所述的波形变换单元的输出端经一电容C1接至所述的第一运放U1A的反相输入端，所述的第一运放U1A的反相输入端还经一电阻R7接至一直流电源正端。
特别地，所述的脉冲周期检测单元包括第二运放U1C，所述的第二运放U1C的同相输入端接至第二阈值电压，所述的单稳态单元的输出端经一电阻R10并接二极管D5后接至所述的第二运放U1C的反相输入端，所述的第二运放U1C的第二反相输入端还经一电容C2接至地。
特别地，所述的断相信号检出单元包括第三运放U1D，所述的第三运放U1D的反相输入端接至第三阈值电压，所述的脉冲周期检测单元的输出端经电容C3、二极管D7接至所述的第三运放U1D的同相输入端，所述的第三运放U1D的同相输入端还经一电容C4接至地，所述的电容C4两端并接一电阻R13，在所述的电容C3的输出端与地之间反并接一二极管D6。
本发明和现有技术的区别在于：采用电流相位检测单元输出三相电流的相对相位关系，经过波形变换单元、单稳态单元和脉冲周期检测单元的波形变换，最终由断相信号检出单元检测出大于120°的脉冲信号，输出断相信号。在断相信号检出单元设置电容C3、电容C4、二极管D6、二极管D7和电阻R13的目的是，对脉冲周期检测单元的输出波形进行倍压整流，使脉冲周期突然增大的波形，即相间电流相位差大于120°的波形，对电容充电至高于第三阈值电压，从而检出断相信号。
附图说明
图1是本发明的三相电动机断相故障检测电路的原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种三相电动机断相故障检测电路，包括
——电流相位检测单元，用来检测三相电流的相对相位关系；
——波形变换单元，它连接在电流相位检测单元之后，用来得到与三相电流相对相位关系同频率的矩形脉冲信号；
——单稳态单元，它连接在波形变换单元之后，用来产生一与所述的矩形脉冲信号同频率的固定脉宽的脉冲信号；
——脉冲周期检测单元，它连接在单稳态单元之后，用来检出所述的固定脉宽的脉冲信号的周期；
——断相信号检出单元，它连接在脉冲周期检测单元之后，当检测到大于1/3T的脉冲信号，输出断相信号。
电流相位检测单元是三相半波整流电路。单稳态单元包括第一运放U1A，第一运放U1A的同相输入端接至第一阈值电压，波形变换单元的输出端经一电容C1接至第一运放U1A的反相输入端，第一运放U1A的反相输入端还经一电阻R7接至一直流电源正端。脉冲周期检测单元包括第二运放U1C，第二运放U1C的同相输入端接至第二阈值电压，单稳态单元的输出端经一电阻R10并接二极管D5后接至第二运放U1C的反相输入端，第二运放U1C的第二反相输入端还经一电容C2接至地。断相信号检出单元包括第三运放U1D，第三运放U1D的反相输入端接至第三阈值电压，脉冲周期检测单元的输出端经电容C3、二极管D7接至第三运放U1D的同相输入端，第三运放U1D的同相输入端还经一电容C4接至地，电容C4两端并接一电阻R13，在电容C3的输出端与地之间反并接一二极管D6。
该发明电路的工作原理：由三相半波整流电流电路输出三相电流的相对相位关系，波形变换单元2中的迟滞比较器U1B，将三相电流相对相位关系变换为同频率的矩形脉冲信号，电动机运行正常的情况下，A、B、C相矩形脉冲信号按相序依次间隔1/3T，即120°，形成一反映三相电流相位关系的特征波形。单稳态单元，将该特征波形按同频率，不同占空比进行变换后，由脉冲周期检测单元检出该特征波形的周期脉冲波形，最后，采用断相信号检出单元中的电容C3、电容C4、二极管D6、二极管D7和电阻R13对该周期脉冲波形进行倍压整流，如一般所预期地，在脉冲低电平时，电容器C4电压会降低，然后在脉冲高电平时，再被充电到两倍的脉冲幅值。三相电动机工作正常时，脉冲周期为1/3T，第三运放U1D的同相输入端的电压较第三阈值电压低，第三运放U1D的输出端为低电平，而当脉冲周期突然增大的波形，即相间电流相位差大于120°的波形，经过断相信号检出单元中的倍压整流器后，第三运放U1D的同相输入端电压高于第三阈值电压，输出断相信号。
Claims (6)
1.一种三相电动机断相故障检测电路，包括
——电流相位检测单元，用来检测三相电流的相对相位关系；
——波形变换单元，它连接在电流相位检测单元之后，用来得到与三相电流相对相位关系同频率的矩形脉冲信号；
——单稳态单元，它连接在波形变换单元之后，用来产生一与所述的矩形脉冲信号同频率的固定脉宽的脉冲信号；
——脉冲周期检测单元，它连接在单稳态单元之后，用来检出所述的固定脉宽的脉冲信号的周期；
——断相信号检出单元，它连接在脉冲周期检测单元之后，当检测到大于1/3T的脉冲信号，输出断相信号。
2.根据权利要求1所述的一种三相电动机断相故障检测电路，其特征在于：所述的电流相位检测单元是三相半波整流电路。
3.根据权利要求1或2所述的一种三相电动机断相故障检测电路，其特征在于：所述的单稳态单元包括第一运放(U1A)，所述的第一运放(U1A)的同相输入端接至第一阈值电压，所述的波形变换单元的输出端经一电容(C1)接至所述的第一运放(U1A)的反相输入端，所述的第一运放(U1A)的反相输入端还经一电阻(R7)接至一直流电源正端。
4.根据权利要求1或2所述的一种三相电动机断相故障检测电路，其特征在于：所述的脉冲周期检测单元包括第二运放(U1C)，所述的第二运放(U1C)的同相输入端接至第二阈值电压，所述的单稳态单元的输出端经一电阻(R10)并接二极管(D5)后接至所述的第二运放(U1C)的反相输入端，所述的第二运放(U1C)的第二反相输入端还经一电容(C2)接至地。
5.根据权利要求3所述的一种三相电动机断相放障检测电路，其特征在于：所述的脉冲周期检测单元包括第二运放(U1C)，所述的第二运放(U1C)的同相输入端接至第二阈值电压，所述的单稳态单元的输出端经一电阻(R10)并接二极管(D5)后接至所述的第二运放U1C)的反相输入端，所述的第二运放(U1C)的第二反相输入端还经一电容(C2)接至地。
6.根据权利要求1或2所述的一种三相电动机断相故障检测电路，其特征在于：所述的断相信号检出单元包括第三运放(U1D)，所述的第三运放(U1D 的反相输入端接至第三阈值电压，所述的脉冲周期检测单元的输出端经电容(C3)、二极管(D7)接至所述的第三运放(U1D)的同相输入端，所述的第三运放(U1D)的同相输入端还经一电容(C4)接至地，所述的电容(C4)两端并接一电阻(R13)，在所述的电容(C3)的输出端与地之间反并接一二极管(D6)。
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