CN2095496U - 集成电路多功能电动机保护器 - Google Patents

Abstract

一种集成电路多功能电动机保护器，它利用两个 四通道运算放大集成块的8个通道，分别构成断相保 护电路、过电流保护电路，非正常电压保护电路、起动 延时控制电路和执行电路，以保证电动机的正常运 转、当电动机发生断相，过载、短路、接错相序、三相电 压不平衡、电源电压严重欠压或过压时，本实用新型 均能有效地切断电动机电源，具有保护功能齐全、灵 敏度高、工作稳定可靠、结构简单、体积小、成本低等 特点。

Description

一种保障三相电动机安全运行的装置。

三相电动机在运行过程中，经常发生断相、过载、短路、接错相序、三相电流不平衡、欠电压及过电压等故障。迫切需要能保证运行安全的保护装置。现有的各种电动机保护装置采用分立元件。或分立元件与集成电路相互组合。其缺陷是分立元件热稳定性差，元件参数变化大，工作不稳定且体积大，维护困难。

本实用新型的目的是提供一种主要由集成电路组成的多功能电动机保护器，做到功能齐全、线路简单、工作可靠灵敏。且体积小、成本低。

本实用新型的目的是这样实现的：利用两块LM324四通道运算放大集成块IC₁、IC₂的8个通道。分别构成断相保护电路。过电流保护电路、非正常电压保护电路。起动延时控制电路和执行电路。以保证电动机的正常运转。

图1是集成电路多功能电动机保护器电路原理图。

图2是集成电路多功能电动机保护器接线示意图。

下面结合附图和实施例。详细叙述本实用新型的具体结构和工作原理。

一、直流稳压电源部分结构：

变压器B₁初级线圈接380V交流电源，输出15V交流电压的次级线圈上连接有由二极管D₂₉～D₃₂组成的桥式整流器。整流器其输出端上并联有电容C₆和 稳压器AN7812，这时稳压器AN7812输出端和电容C₆负端分别作为正极和负极输出直流12V稳压电源。

二、断相保护电路及执行电路工作原理

断相保护电路结构：三个磁环式电流互感器LH₁、LH₂、LH₃的初级线圈分别串联在电动机的三根相线A、B、C上，其次级线圈上分别接有由二极管D₁～D₄、D₅～D₈、D₉～D₁₂组成的桥式整流器，三个整流器正极分别连接在集成块IC₁三个通道IC_1－1、IC_1－2、IC_1－3的输入端（一）端上。三个通道的输入端（＋）端均连接在由电阻R₁₁、R₁₂组成的分压电路上，即从R₁₂的上端输入基准电压。与输入端（一）端输入的信号电压相比较。在正常情况下，集成块IC₁各通道输入端（一）端电压高于（＋）端电压，输出端为低电位。即为“0”。IC_1－1、IC_1－2、IC_1－3的输出端分别通过二极管D₁₆、D₁₇、D₁₈连接在执行电路输入端a点处。

执行电路结构：稳压管DW₁负极连接在a点上，正极连接在由电阻R₄。电容C₄组成的抗干扰延时电路上，电阻R₄上并联有必要时能加快控制速度的稳压管DW₃，其正极连接在集成块IC₂的通道IC_2－1输入端（－）端，通道IC_2－1输入端（＋）端连接在电位器W₈的可调端上。电位器W₈的两个固定端跨接在电源正极和负极上，在正常情况下，通道IC_2－1输入端（－）端电压低于（＋）端电压，输出端为高电位，即为“1”。通道IC_2－1输出端通过电阻R₁₀接在三极管BG 的基极b处。继电器J的线圈与二极管D₂₈并联。其一端接电源正极。另一端通过发光二极管连接三极管BG集电极。三极管BG发射极接电源负极。继电器J的常开触点J_3－4连接在由交流接触器C₁、扭子开关K和按钮开关组成的电动机运转控制线路中，以控制电动机的旋转和停转。

断相保护工作原理：当A、B、C三相电源任何一相断相。例如A相断相时，则电流互感器LH₁初级线圈无电流，次级无电压输出。集成块通道IC_1－1输入端（－）端电位为“0”。使通道IC_1－1翻转。输出端由“0”变为“1”，二极管D₁₆导通。a点电压上升使稳压管DW₁反向击穿，电流经电阻R₄向电容C₄充电。当充电电压使集成块通道IC_2－1输入端（－）端电压高于（＋）端电压时，通道IC_2－1翻转，输出端由“1”变为0，三极管BG因基极b无电压输入而截止，继电器J线圈断电。常开触点J_3－4断开，交流接触器C₁线圈断电，其触点断开，切断电动机三相电源。

三、过电流保护电路及工作原理。

过电流保护电路结构：电位器W₁、W₂、W₃的固定端分别跨接在由二极管D₁～D₄、D₅～D₈、D₉～D₁₂组成的三个桥式整流器输出端上。其可调端分别通过二极管D₁₃、D₁₄、D₁₅，然后并接在通道IC_1－4输入端（＋）端，电位器W₄两个固定端跨接在电源正极和负极上。可调端接通道IC_1－4输入端（－）端。以提供基准电压，通道IC_1－4输出端通过二极管D₁₉连接在执行电路输入端a点处。在正常情况下。通道IC_1－4输入端（－）端电压高于（＋）端电压。输出端为“0”。

过电流保护工作原理：当电动机发生过载、短路、接错相序、三相电流不平衡等故障时，均使电动机运行电流过大。造成电流互感器LH₁、LH₂、LH₃次级线圈电压增高。不管哪一个次级线圈电压增高。都使通道IC_1－4输入端（＋）端电压升高。当其高于IC_1－4输入端（－）端基准电压时，通道IC_1－4翻转。输出端由“0”变为“1”，二极管D₁₉导通，使执行电路输入端a点电压增高，与上同理，a点电压上升将使DW₁反向击穿，经抗干扰延时后引起通道IC_2－1翻转。执行电路动作。电动机停转，如果电流特大，将同时击穿DW₁和DW₃，不经抗干扰延时直接迫使通道IC_2－1翻转。执行电路立即动作，电动机停转。

四、非正常电压保护电路及工作原理。

电源电压超过±10％时，分别为过电压和欠电压，均属非正常电压故障。

非正常电压保护电路结构：电源变压器B₁次级线圈连接由二极管D₂₉～D₃₂组成的桥式整流器，电阻R₈、R₉组成的分压电路跨接在整流器输出端上，集成块IC₂的通道IC_2－3输入端（－）端和通道IC_2－4输入端（＋）端都连接在电阻R₉上端，通道IC_2－3输入端（＋）端和通道IC_2－4输入端（－）端分别连接在电位器W₅、W₆的可调端上，电位器W₅、W₆的固定端都跨接在电源正极和负极上。通道IC_2－3、IC_2－4输出端分别通过二极管D₂₀、D₂₁连接在执行电路输入端a点处。在正常情况下，通过调节电位器W₅、W₆。使通道IC_2－3、IC_2－4输入端（－）端电压高于（＋）端电压，输出端为“0”。

欠电压保护工作原理：当电源电压严重欠压时。变压器B₁次级线圈感应电压下降，导致电阻R₉上端电压下降。这时，集成块通道IC_2－3输入端（－）端电压低于（＋）端电压，通道IC_2－3翻转，输出端由“0”变为“1”，使执行电路输入端a点电压增高。与上同理，a点电压上升将使通道IC_2－1翻转，执行电路动作，电动机停转。

过电压保护工作原理：当电源电压严重超压时，变压器B₁次级线圈感应电压上升，导致电阻R₉上端电压上升。这时，集成块通道IC_2－4输入端（＋）端电压高于（－）端电压，通道IC_2－4翻转。输出端由“0”变为“1”，使执行电路输入端a点电压增高。与上同理，执行电路动作，电动机停转。

五、起动延时控制电路及工作原理。

起动延时控制电路结构：电位器W₇两个固定端跨接在电源正极和负极上，可调端连接在集成块IC₂通道IC_2－2输入端（＋）端，以提供基准电压，通道IC_2－2输入端（－）端通过稳压管DW₂、电容C₅接电源负极。二极管D₂₂与电阻R₅并联。其正极连接在电容C₅正极上，其负极连接在D₂₉～D₃₂桥式整流器输出端正极上。通道IC_2－2输出端通过二极管D₂₇连接在通道IC_2－1输出端上。

起动延时控制电路工作原理：按下电动机起动按纽。电动机与变压器B₁同时通电。由于电动机起动电流比正常电流大4～7倍，电流互感器LH₁、LH₂、LH₃次级线圈电压增高，通道IC_1－4输出端为“1”，通道IC_2－1输出端为“0”，不能使三极管BG导通。但是，由于刚起动时通道IC_2－2输入端（－）端电压低于（＋）端电压，通道IC_2－2输出端为“1”，通过电阻R₁₀使三极管BG基极b为高电位，三极管BG导通。继电器J线圈得电。常开触点J_3－4闭合，使电动机维持运转状态。与此同时，整流器输出端正极通过电阻R₅向电容C₅充电。其充电时间即为起动延时时间。当电容C₅上的充电电压将稳压管DW₂反向击穿时，通道IC_2－2输入端（－）端电压高于（＋）端电压，通道IC_2－2翻转，输出端由“1”变为“0”，二极管D₂₇截止。这时，由于电动机起动电流下降为正常电流，通道IC_1－4输出端由“1”变为“0”，通道IC_2－1输出端由“0”变为“1”，仍然维持三极管BG基极b为高电位。三极管BG导通，电动机正常运转。调节电位器W₇可调整起动延时时间。使它略长于起动电流延续时间。以保证起动完毕时通道IC_2－1的翻转时刻略早于通道IC_2－2翻转时刻。二极管D₂₂的作用是在切断电源后。电容C₅能通过电阻R₈、R₉迅速放电。为下次起动延时控制作好准备。

在图2中，接线端子（1）和（2）接电源变压器B₁次级线圈，继电器J常开触点J_3－4与扭子开关K并联后连接在接线端子（3）和（4）上。扭子开关是供维修电动机保护器时使用的辅助开关。

与已有技术相比：本实用新型有下列特点：

1、由于本实用新型主要由两块四通道运算放大集成块构成，外围元件少，因此能做到结构简单。工作稳定、体积小、成本低。

2、当电动机发生断相、过载、短路、接错相序、三相电压不平衡。电源电压严重欠压或过压时。本实用新型均能有效地切断电动机电源，因此灵敏度高，保护功能齐全。

3、由于在执行电路中设置了抗干扰延时电路，因此可靠性好。

Claims (5)

1、一种集成电路多功能电动机保护器，它的电流互感器LH₁、LH₂、LH₃次级线圈上分别接有由二极管D₁～D₄、D₅～D₈、D₉～D₁₂组成的桥式整流器，变压器B₁次级线圈上接有由二极管D₂₉～D₃₂组成的桥式整流器，整流器输出端上并联有电容C₆和稳压器AN7812，其特征是包含由四通道运算放大集成块IC₁和IC₂构成的下列电路：

a、断相保护电路结构是由二极管D₁～D₄、D₅～D₈、D₉～D₁₂组成的整流器正极分别连接在集成块IC₁三个通道IC_1-1、IC_1-2、IC_1-3的输入端(一)端上，三个通道的输入端(+)端均连接在由电阻R₁₁、R₁₂组成的分压电路，电阻R₁₂上端处，三个通道输出端分别通过二极管D₁₆、D₁₇、D₁₈连接在执行电路输入端a点处，

b、执行电路结构是稳压管DW₁负极连接在a点上，其正极通过电阻R₄连接在集成块IC₂的通道IC_2-1输入端(-)端，通道IC_2-1输入端(+)端连接在电位器W₈的可调端上，电位器W₈的两个固定端跨接在电源正极和负极上，通道IC_2-1输出端通过电阻R₁₀接在三极管BG的基极b处，继电器J的线圈与二极管D₂₈并联，其一端接电源正极，另一端通过发光二极管连接三极管BG集电极，三极管BG发射极接电源负极，

c、过电流保护电路结构是电位器W₁、W₂、W₃的固定端分别跨接在由二极管D₁～D₄、D₅～D₈、D₉～D₁₂组成的三个桥式整流器输出端上，其可调端分别通过二极管D₁₃、D₁₄、D₁₅，然后并接在集成块IC₁的通道IC_1-4输入端(+)端，电位器W₄两个固定端跨接在电源正极和负极上，可调端接通道IC_1-4输入端(-)端，通道IC_1-4输出端通过二极管D₁₉连接在执行电路输入端a点处，

d、非正常电压保护电路结构是电阻R₈、R₉组成的分压电路跨接在由二极管D₂₉～D₃₂组成的桥式整流器输出端上，集成块IC₂的通道IC_2-3输入端(一)端和通道IC_2-4输入端(+)端都连接在电阻R₉上端，通道IC_2-3输入端(+)端和通道IC_2-4输入端(一)端分别连接在电位器W₅、W₆的可调端上，电位器W₅、W₆的固定端都跨接在电源正极和负极上，通道IC_2-3、IC_2-4输出端分别通过二极管D₂₀、D₂₁连接在执行电路输入端a点处，

e、起动延时控制电路结构是电位器W₇两个固定端跨接在电源正极和负极上，可调端连接在集成块IC₂的通道IC_2-2输入端(+)端。通道IC_2-2输入端(一)端通过稳压管DW₂。电阻R₅连接在D₂₉～D₃₂桥式整流器输出端正极上，通道IC_2-2输出端通过二极管D₂₇连接在通道IC_2-1输出端上。

2、根据权利要求1所述的集成电路多功能电动机保护器，其特征是集成块IC₂的通道IC_2－1输入端（一）端上有由电阻R₄、电容C₄组成的抗干扰延时电路。

3、根据权利要求1或2所述的集成电路多功能电动机保护器，其特征是 电阻R₄上并联有必要时能加快控制速度的稳压管DW₃。

4、根据权利要求1所述的集成电路多功能电动机保护器，其特征是集成块IC₂的通道IC_2－2输入端（一）端上有由电阻R₅、电容C₅组成的起动延时电路。

5、根据权利要求1或4所述的集成电路多功能电动机保护器，其特征是电阻R₅上并联有断电后能使电容C₅通过电阻R₈、R₉迅速放电的二极管D₂₂。

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