CN201750133U - 电动机断相、过流、漏电自动保护开关 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电动机断相、过流、漏电自动保护开关，它由断相检测电路、过流检测电路、漏电检测电路、断相触发电路、过流触发电路、漏电触发电路、直流电源电路、可控硅控制及执行电路组成；所述断相、过流和漏电检测电路的输出端分别接所述断相、过流和漏电触发电路的输入端，所述断相、过流和漏电触发电路的输出端分别接可控硅控制及执行电路的控制端；所述直流电源电路分别给断相、过流和漏电触发电路提供直流工作电压和基准电压；所述直流电源电路为过流检测电路提供直流工作电压。本实用新型的优点是结构简单、保护动作准确、灵敏，性能稳定可靠。

Description

电动机断相、过流、漏电自动保护开关 

技术领域

本实用新型涉及一种电动机断相、过流、漏电自动保护开关。 

背景技术

目前，常用的电动机断相、过流、漏电保护装置，其电子线路复杂，成本较高，用户通常采用空气开关作为断相保护，由于空气开关动作慢，有时电动机烧毁后才跳闸，因此，电动机烧毁事故频繁发生。 

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、保护动作准确、灵敏的电动机断相、过流、漏电自动保护开关。 

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案： 

本实用新型由断相检测电路、过流检测电路、漏电检测电路、断相触发电路、过流触发电路、漏电触发电路、直流电源电路、可控硅控制及执行电路组成；所述断相、过流和漏电检测电路的输出端分别接所述断相、过流和漏电触发电路的输入端，所述断相、过流和漏电触发电路的输出端分别接可控硅控制及执行电路的控制端；所述直流电源电路分别给断相、过流和漏电触发电路提供直流工作电压和基准电压；所述直流电源电路为过流检测电路提供直流工作电压。 

本实用新型的有益效果是结构简单、保护动作准确、灵敏，断相动作时间小于3秒，性能稳定可靠，使用寿命长，成本低。 

附图说明

图1为本实用新型的原理框图。 

图2为本实用新型的电路的理图。 

具体实施方式

由图1、2所示的实施例可知，它由断相检测电路、过流检测电路、漏电检测电路、断相触发电路、过流触发电路、漏电触发电路、直流电源电路、可控硅控制及执行电路组成；所述断相、过流和漏电检测电路的输出端分别接所述断相、过流和漏电触发电路的输入端，所述断相、过流和漏电触发电路的输出端分别接可控硅控制及执行电路的控制端；所述直流电源电路分别给断相、过流和漏电触发电路提供直流工作电压和基准电压；所述直流电源电路为过流检测电路提供直流工作电压。

所述直流电源电路由变压器T1、第一整流桥D1-D4、晶体管Q1、电阻R1-R2、电阻R20、滤波电容C1、二极管D8-D9、稳压二极管DW、复位接钮开关AN2、发光二极管LED4组成；所述变压器T1的初级接三相交流电源的B相和C相，其次级接所述第一整流桥D1-D4的输入端，滤波电容C1接在第一整流桥D1-D4的输出端上，所述第一整流桥D1-D4的输出端4接地，晶体管Q1的集电极接第一整流桥D1-D4的输出端2，稳压二极管DW接在晶体管Q1的基极与地之间，电阻R2依次与二极管D9、二极管D8串联后接在晶体管Q1的发射极与地之间，电阻R1接在晶体管Q1的基极与集电极之间，复位按钮开关AN2接在晶体管Q1的基极与地之间，电阻R20与发光二极管LED4串联组成的电源指示支路接在晶体管Q1的发射极与地之间，晶体管Q1的集电极即H点提供+12V电源。 

所述断相检测电路由第一至第三电流互感器、整流二极管D5-D7、滤波电容C2-C3、电阻R4、电阻R6-R7组成；所述第一至第三电流互感器的初级按常规连接方法分别与电动机D的电源输入线的A′相、B′相、C′相相连接，第一至第三电流互感器的次级的首尾依次相接组成开口三角形，第一至第三电流互感器的次级L1-L3的首端为同名端，并且第三电流互感器的次级L3的尾端6接地，整流二极管D5的负极接第一电流互感器的次级L1的首端1，滤波电容C2接在整流二极管D5的正极与地之间；第一电流互感器的次级L1与第二电流互感器的次级L2的节点依次经整流二极管D6、滤波电容C3接地；第二电流互感器的次级L2与第三电流互感器的次级L3的节点依次经整流二极管D7、滤波电容C3接地，并且整流二极管D6、D7的负极与滤波电容C3的正极相连接；电阻R4与电阻R6串联后接在整流二极管 D5的正极与整流二极管D6的负极之间，电阻R4与电阻R6的节点为G点；电阻R7接在所述G点与地之间。 

所述过流检测电路由第四电流互感器，运算放大器U1D、整流二极管D17、二极管D16、电阻R10-R12、电位器RK1、滤波电容C5组成；所述第四电流互感器的初级按常规连接方法与电动机D的电源输入线的B′相相连接，第四电流互感器的次级L4的尾端8接地，其首端7经电阻R10接运算放大器U1D的输入端13脚，电阻R11与第四电流互感器的次级L4并联，运算放大器U1D的输入端12脚接地，整流二极管D17与电位器RK1串联后接在运算放大器U1D的输出端14脚与地之间；滤波电容C5与电位器RK1并联，运算放大器U1D的输出端14脚接二极管D16的负极，二极管D16的正极接运算放大器U1D的输入端13脚；电阻R12接在整流二极管D17的负极与运算放大器U1D的13脚之间。 

所述漏电检测电路由零序电流互感器LD、整流二极管D20、滤波电容C8、防干扰电容C7、电阻R17组成；零序电流互感器LD按常规连接方法与电动机D的电源输入线的A′相、B′相、C′相相连接，零序电流互感器LD的一端接地，其另一端依次经整流二极管D20、电阻R17接地，滤波电容C8与电阻R17并联；防干扰电容C7与零序电流互感器LD并联。 

所述断相触发电路由运算放大器U1A、电阻R3、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C4、二极管D14、隔离二极管D15、二极管D23、发光二极管LED1组成；运算放大器U1A的输入端3脚依次经二极管D14、电阻R5接所述G点，运算放大器U1A的输入端2脚经电阻R3接所述二极管D8与二极管D9的节点F，电容C4接在运算放大器U1的输入端3脚与地之间，二极管D23接在运算放大器U1A的1脚与3脚之间，电阻R8与发光二极管LED1串联组成的断相指示支路接在运算放大器U1A的1脚与地之间，隔离二极管D15的正极接运算放大器U1A的输出端1脚。 

所述过流触发电路由运算放大器U1B、电阻R13-R14、二极管D18、 隔离二极管D19、电容C6组成；运算放大器U1B的输入端5脚经电阻R13接电位器RK1的动臂，运算放大器U1B的另一端输入端6脚接电阻R2与二极管D9的节点E，二极管D18接在运算放大器U1B的7脚与5脚之间，电容C6接在运算放大器U1B的5脚与地之间，电阻R14与发光二极管LED2串联组成的过流指示支路接在运算放大器U1B的7脚与地之间，隔离二极管D19的正极接运算放大器U1B的输出端7脚。 

所述漏电触发电路由运算放大器U1C、电阻R18-R19，电容C9、二极管D21、隔离二极管D22、发光二极管LED3组成；运算放大器U1C的输入端10脚经电阻R18接整流二极管D20的负极，电容C9接在运算放大器U1C的10脚与地之间；运算放大器U1C的另一输入端9脚接所述节点F，电阻R19与发光二极管LED3串联组成的漏电指示支路接在运算放大器U1C的8脚与地之间，隔离二极管D22的正极接运算放大器U1C的输出端8脚。 

所述可控硅控制及执行电路由可控硅Q2、第二整流桥D10-D13、电磁脱扣器K、电磁脱扣器的脱扣线圈LK、电阻R15-R16、电容C10组成；电磁脱扣器K接在三相交流电源A相、B相、C相与电动机D的电源输入线A′相、B′相、C′相之间，第二整流桥D10-D13的输入端1经电磁脱扣器的脱扣线圈LK接与电动机D的电源输入线中的C′相，第二整流桥D10-D13的另一个输入端3接电动机D的电源输入线中的A′相；可控硅Q2接在第二整流桥D10-D13的输出端，第二整流桥D10-D13的输出端4接地，所述隔离二极管D15、D19及D22的阴极并接后经电阻R15接可控硅Q2的控制极，电阻R16与电容C10并联后接在可控硅Q2的控制极与地之间。 

在图2中，由试验按扭开关AN1和电阻R9组成的试验电路用以检查本自动保护开关工作是否正常，试验按钮开关AN1与电阻R9串联后接在与电动机D的电源输入线的A′相和B′相上。 

本实施例的工作过程如下： 

1、直流电源电路： 

第一整流桥D1-D4输出的直流电压经C1滤波后，然后经晶体管Q1调整后输出稳定的直流电压12V(见图2中的H点)，此12V直流电压为运算放大器U1A-U1D提供直流工作电压；图2中的节点E为过流触发电路的运算放大器U1B提供基准电压，图2中的节点F为分别为断相触发电路和漏电触发电路中的运算放大器U1A和U1C提供基准电压。LED4为直流电压指示灯。 

2、断相保护过程： 

在A、B、C三相正常运行时，L1、L2、L3感应的电压相等，且相位差为120度，L1电压经D5整流和C2滤波后得到一个负向电压V-，L2、L3感应的电压分别经整流二极管D6、D7整流，然后经C 3滤波得到正电压V+，V+与V-的电压分别经R6与R4交汇于G点，三相电压正常时，V+与V-的幅值相等，方向相反，由于电阻R4的阻值略小于R6，所以G点电压为负值，二极管D14处于截止状态，断相触发电路不能输出触发信号，所以可控硅Q2截止，电磁脱扣器的脱扣线圈LK没有电流流过，电磁脱扣器K不动作。 

在电动机运行中，无论A相、B相、C相中的任意一相断掉或不平衡时，L1的首端1点电压值明显降低，因此G点电压明显升高，此电压经R7分压，经过电阻R5使二极管D14导通，经电容C4延时加至运算放大器U1A的3脚，当U1A的3脚电压高于其2脚的基准电压时，运算放大器U1A的输出为高电位，且经D23自行锁定，此高电位一路依次经二极管D15、电阻R15送到可控硅Q2的控制极，可控硅Q2导通，电磁脱扣器的脱扣线圈LK有电流流过，吸动电磁脱扣器K跳闸，断掉电动机D的电源，保护电动机，其另一路经R8加到断相指示灯LED1的正极使其点亮。 

3、过流保护工作过程： 

当电动机正常工作时，L4产生的电压经电阻R11和R10分压后，然后经U1D放大，在C5两端得到采样电压，此电压会随电流地增加而增高，此电压经RK1调整后经R13、C6延时送至U1B的5脚，当C6两端电压不能达到U1B的6脚的基准电压时，U1B的7脚为低电压 位，D19截止，可控硅Q2截止，电磁脱扣器K不动作。当电动机电流增大超过设定值时，L4感应电压升高，U1D的14脚电压经D17达到电容C5两端，C5电压升高，此电压经RK1调整，然后经R13、C6延时加至U1B5脚，因U1B的6脚电压为固定基准电压不会改变，所以当U1B的5脚电压超过U1B的6脚电压时，U1B的7脚输出高电位，并通过二极管D18锁定，此电压一路依次经D19、R15加到可控硅Q2控制极，Q2导通，第二整流桥D10-D13导通，电磁脱扣线圈LK有电流产生，从而拉动电磁脱扣器K，使其切断电源，保护电动机。其另一路电压经R14送到过流指示灯LED2的正极使其点亮。 

4、漏电保护工作过程： 

当电动机正常工作时，零序电流互感器LD两端不产生电压，D20截止，U1C的10脚电压低于U1C的9脚基准电压，U1C的8脚为低电位，D22截止，可控硅Q2截止，电磁脱扣器K不动作。 

当电动机漏电时，LD两端产生电压经D20整流，C8滤波，再经R18、C9延时，在C9的两端产生电压，加到U1C的10脚，当U1C的10脚电压高于U1C的9脚电压时，U1C的8脚输出高电位，并经D21自锁保持，此电压一路经D22、R15加至可控硅Q2的控制极，Q2导通，D10-D13导通，电磁脱扣器线圈LK有电流产生，拉动电磁脱扣器K，断开电动机电源，保护电动机。其另一路经R19加到漏电指示灯LED3的正极使其点亮。 

5、复位按钮开关AN2及试验按钮开关AN1的工作过程： 

当电动机缺相、过流等发生保护后，可按AN2，这时，所有直流电源供电处于中断状态，所有触发电路停止工作，使电路复位，再次合闸后又可继续工作。 

试验按钮开关AN1可检测漏电电路或电磁脱扣器K是否正常，按压AN1模拟漏电线圈LD产生电流，以检查电磁脱扣器K是否能动作。 

Claims (9)

1.一种电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于它由断相检测电路、过流检测电路、漏电检测电路、断相触发电路、过流触发电路、漏电触发电路、直流电源电路、可控硅控制及执行电路组成；所述断相、过流和漏电检测电路的输出端分别接所述断相、过流和漏电触发电路的输入端，所述断相、过流和漏电触发电路的输出端分别接可控硅控制及执行电路的控制端；所述直流电源电路分别给断相、过流和漏电触发电路提供直流工作电压和基准电压；所述直流电源电路为过流检测电路提供直流工作电压。

2.根据权利要求1所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述直流电源电路由变压器T1、第一整流桥D1-D4、晶体管Q1、电阻R1-R2、电阻R20、滤波电容C1、二极管D8-D9、稳压二极管DW、复位接钮开关AN2、发光二极管LED4组成；所述变压器T1的初级接三相交流电源的B相和C相，其次级接所述第一整流桥D1-D4的输入端，滤波电容C1接在第一整流桥D1-D4的输出端上，所述第一整流桥D1-D4的输出端4接地，晶体管Q1的集电极接第一整流桥D1-D4的输出端2，稳压二极管DW接在晶体管Q1的基极与地之间，电阻R2依次与二极管D9、二极管D8串联后接在晶体管Q1的发射极与地之间，电阻R1接在晶体管Q1的基极与集电极之间，复位按钮开关AN2接在晶体管Q1的基极与地之间，电阻R20与发光二极管LED4串联组成的电源指示支路接在晶体管Q1的发射极与地之间，晶体管Q1的集电极即H点提供+12V电源。

3.根据权利要求2所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述断相检测电路由第一至第三电流互感器、整流二极管D5-D7、滤波电容C2-C3、电阻R4、电阻R6-R7组成；所述第一至第三电流互感器的初级按常规连接方法分别与电动机D的电源输入线的A′相、B′相、C′相相连接，第一至第三电流互感器的次级的首尾依次相接组成开口三角形，第一至第三电流互感器的次级L1-L3的首端为同名端，并且第三电流互感器的次级L3的尾端6接地，整流二极管D5的负极接第一电流互感器的次级L1的首端1，滤波电容C2接在整流二极管D5的正极与地之间；第一电流互感器的次级L1与第二电流互感器的次级L2的节点依次经整流二极管D6、滤波电容 C3接地；第二电流互感器的次级L2与第三电流互感器的次级L3的节点依次经整流二极管D7、滤波电容C3接地，并且整流二极管D6、D7的负极与滤波电容C 3的正极相连接；电阻R4与电阻R6串联后接在整流二极管D5的正极与整流二极管D6的负极之间，电阻R4与电阻R6的节点为G点；电阻R7接在所述G点与地之间。

4.根据权利要求3所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述过流检测电路由第四电流互感器，运算放大器U1D、整流二极管D17、二极管D16、电阻R10-R12、电位器RK1、滤波电容C5组成；所述第四电流互感器的初级按常规连接方法与电动机D的电源输入线的B′相相连接，第四电流互感器的次级L4的尾端8接地，其首端7经电阻R10接运算放大器U1D的输入端13脚，电阻R11与第四电流互感器的次级L4并联，运算放大器U1D的输入端12脚接地，整流二极管D17与电位器RK1串联后接在运算放大器U1D的输出端14脚与地之间；滤波电容C5与电位器RK1并联，运算放大器U1D的输出端14脚接二极管D16的负极，二极管D16的正极接运算放大器U1D的输入端13脚；电阻R12接在整流二极管D17的负极与运算放大器U1D的13脚之间。

5.根据权利要求4所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述漏电检测电路由零序电流互感器LD、整流二极管D20、滤波电容C8、防干扰电容C7、电阻R17组成；零序电流互感器LD按常规连接方法与电动机D的电源输入线的A′相、B′相、C′相相连接，零序电流互感器LD的一端接地，其另一端依次经整流二极管D20、电阻R17接地，滤波电容C8与电阻R17并联；防干扰电容C7与零序电流互感器LD并联。

6.根据权利要求5所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述断相触发电路由运算放大器U1A、电阻R3、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C4、二极管D14、隔离二极管D15、二极管D23、发光二极管LED1组成；运算放大器U1A的输入端3脚依次经二极管D14、电阻R5接所述G点，运算放大器U1A的输入端2脚经电阻R3接所述二极管D8与二极管D9的节点F，电容C4接在运算放大器U1的输入端3脚与地之间，二极管D23接在运算放大器U1A的1脚与3脚之间，电阻R8与发光二极管LED1串联组成的断相指示支路接在运算放大器U1A的1脚与地之间，隔离二极管D15的正极接 运算放大器U1A的输出端1脚。

7.根据权利要求6所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述过流触发电路由运算放大器U1B、电阻R13-R14、二极管D18、隔离二极管D19、电容C6组成；运算放大器U1B的输入端5脚经电阻R13接电位器RK1的动臂，运算放大器U1B的另一端输入端6脚接电阻R2与二极管D9的节点E，二极管D18接在运算放大器U1B的7脚与5脚之间，电容C6接在运算放大器U1B的5脚与地之间，电阻R14与发光二极管LED2串联组成的过流指示支路接在运算放大器U1B的7脚与地之间，隔离二极管D19的正极接运算放大器U1B的输出端7脚。

8.根据权利要求7所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述漏电触发电路由运算放大器U1C、电阻R18-R19，电容C9、二极管D21、隔离二极管D22、发光二极管LED3组成；运算放大器U1C的输入端10脚经电阻R18接整流二极管D20的负极，电容C9接在运算放大器U1C的10脚与地之间；运算放大器U1C的另一输入端9脚接所述节点F，电阻R19与发光二极管LED3串联组成的漏电指示支路接在运算放大器U1C的8脚与地之间，隔离二极管D22的正极接运算放大器U1C的输出端8脚。

9.根据权利要求8所述的电动机断相、过流、漏电自动保护开关，其特征在于所述可控硅控制及执行电路由可控硅Q2、第二整流桥D10-D13、电磁脱扣器K、电磁脱扣器的脱扣线圈LK、电阻R15-R16、电容C10组成；电磁脱扣器K接在三相交流电源A相、B相、C相与电动机D的电源输入线A′相、B′相、C′相之间，第二整流桥D10-D13的输入端1经电磁脱扣器的脱扣线圈LK接与电动机D的电源输入线中的C′相，第二整流桥D10-D13的另一个输入端3接电动机D的电源输入线中的A′相；可控硅Q2接在第二整流桥D10-D13的输出端，第二整流桥D10-D13的输出端4接地，所述隔离二极管D15、D19及D22的阴极并接后经电阻R15接可控硅Q2的控制极，电阻R16与电容C10并联后接在可控硅Q2的控制极与地之间。 

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