CN2133972Y - 手持式电动工具保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种手持电动工具保护器。它 由单相可控整流电路移动触发电路、电流取样反馈电 路和滞回电压比较电路组成；保护器中的单相可控整 流电路为手持电动工具提供直流电源，比采用交流电 源改善了手持电动工具电机的换向性能。当电动工 具因某种原因电流超过其额定值后，本保护器的输出 电压会迅速下降，限制输出电流的增大。滞回电压比 较电路可使电源电压上升到2500V时保护器无电流 输出，电源电压下降到2400V时保护器恢复正常工 作。

Description

本实用新型涉及一种小型串激电动机的保护装置。

目前广泛使用的各种手持电动工具，均采用串激电动机作动力，且电动机功率较小（60－1200W）。

手持电动工具的使用特点一是使用场所不定，使用环境复杂，常因接错电源或电网电压异常而烧毁。二是手持式电动工具的负荷轻重，全凭操作式人的手来掌握，工作中常发生过载和堵转，使电流剧增，重者电机立即烧毁，轻者电机过热绝缘老化，缩短使用寿命。手持电动工具均是在单相交流电源上使用，但串激电动机可以在直流电源上使用，且使用直流电可以改善串激电动机的换向性能，（参见清华大学章名涛主编《电机学》下册第三十三章）但直流电源在大多使用场所不具备。

目前使用的电动机过流保护方法一是利用温度检测，但手持式电动工具的损坏，多是电动机转子过热损坏，在转子上装设温度检测元件是困难是。二是采用各种过流继电器保护，但为了使电动机能正常起动，不至因起动时的大电流使继电器动作，过流继电器必须设置一定的时限延时动作。手持式电动工具一般体形小巧，热容量小，温度上升较快，且使用中又需要频繁起动，起动电流也会使它温度升高，所以以上的过流保护方法对于手持式电动工具是不适用的。

本实用新型的目的是为手持电动工具提供一种新型的过流保护器装置，使电动机在起动和过载情况下都不会超过额定电流，同时将交流电转换在直流电，具有过电压保护功能。

本实用新型的目的是这样实现的：保护器的主电路采用单相可控整流电路，被保护电动机接在单相可控整流电路的输出端，当电动机电流超过其额定值时，取样电路的电压超过晶体二极管的死区电压，使二极管导通，反馈电流通过二极管，输送到移相触发电路，使触发脉冲移相角增大，从而使可控硅导通角减小，输了电压下降，限制输出电流的增大。串激电动机不同于感应电动机，它可以在低电压下减速运行。所以这样作是可行的。

单相可控整流电路输出的是脉动的直流电，利用电动机绕组本身的电感滤波作用，使流过电动机的电流为平滑的直流电。为了避免可控硅带感性负载时失控现象，在输出端并接一续流二极管，在交流电过零和可控硅阻期间，为电动机的感应电流提供通路。

过电压保护功能可以由滞回电压比较电路来完成。

本实用新型的主要优点是：结构简单，可制作成小型插座盒式，使用方便，能使电动工具平稳起动，无大的冲击电流，即使电动工具负荷过大发生堵转，电流也不会超过其额定值，且在堵转期间仍维持转矩。一但负荷减轻，电机即正常运转。由于在任何情况下都能使电机电流保持在其额定值以下，所以电机不会过热延长了电机的使用寿命。

下面结合附图详细说明其工作原理：

附图1是本实用新型的电路原理图。

1、单相可控整流电路

图中UR1和VS组成单相可控全波整流电路1、2端接交流电源，3、4端接被保护电动工具。由于电动工具的电动机属于电感性负载，为防止可控硅VS失控，在输出端并接续流二极管VD₂，在交流电过零和可控硅阻断期间，为电动机绕组产生的感生电流提供通路。虽然单相可控整流电路输出的是脉动的单向电流，但由于电动机绕组的电感滤波作用和二极管VCZ的续流作用，使3、4端输出连续平滑的直流电。由于全波整流的输出电压为电源电压的90％，所以在输出端并接适当容量的电容器C1，以提高输出电压。C1的另一作用可防止可控硅失控。

2、移相触发电路

电路的控制部分供电由变压器T1的二次绕组L2经整流滤波，由三端集成稳压块7812提供稳定的12V电压。

触发电路为典型的单结管触发电路。同步信号取自T1的二次绕组L₃，整流后经稳压管VD₃削波形成梯形波加在V1的基极，为单结管V₃提供同步信号，单结管V₃形成触发脉冲，经脉冲变压器T2去触发可控硅VS。T2的另一作用是将主电路与控制电路隔离。

V2和C₅的作用是使触发脉冲移相调节RP1可以改变V₂的导通电阻，从而改变C₅的充电速度，使触发脉冲的移相角改变。

3、电流取样反馈电路

R₁为取样电阻，它串连在主电路的输出端，主电路输出电流越大，R₁两端的电压也越大，R₁的阻值由被保护电动机的额定电流确定，当主路输出额定电流时，R₁两端的压降刚好使VD1和V4导通。V4导通后，对V2的基极电流起分流作用，使V2的内阻增大或截止，从而使触发脉冲的移相角增大，主电路的可控硅VS导通角减小或阻断，限止输出电流的增大。

3、滞回电压比较电路

过压保护电路，必须具备滞回特性，以避电路在过压点附近电网电压的微小波动而引起电路的不稳定现象。本电路由一片555时基电路组成，它是将555时基电路接成单端比较器。但单端比较器不具备滞回特性，本设计将这个电路作了改进：在电源端和VC端串接发光二极管VD6和电阻R13，在VC端串接电阻R12使这个比较器具备了滞回特性，工作原理是：由于比较器的输入端TR的阀值电压当VC端不加电压时为1／3VCC，当VC端加电压时为1／2VC。改进后的电路在电源端VC端和VD端串进了VD6和R13、R12，当TR端未达到阀值时V₀为高电位2V）因此VC端为高电位12V，则阀值电压应为6V。比较器输入端电压取自稳压电源的输入端，当电网电压（1、2端电压）升降时，TR端电压也按比例升降。当电网为250V时，调节RP₂使TR电压为6V，这时VD翻转为低电位DV，VD6、R13、R12中将有电流流过，VD₆亮作超压指示VC电压变为12 (R12)/(R12＋R13) ，阀值电压也变为6 (R12)/(R12＋R13) ∠6。如果设定当电网电压下降到240V时比较器重新翻转成VD＝12V TR端电压应下降到5.5V，只要适当选R12 R13的阻值使6 (R12)/(R12＋R13) ＝5.5就可以了。

本设计的另一项改进是将原单端比较器没有利用的555时基电路的放电端DIS接至触发电路的CS上端，去控制触发脉冲的输出。由于DIS端与VD端有相同的逻辑功能，当电网电压正常时VD为高电位，DIS端内部放电管截止，对触发电路没有影响。当电网电压超压后，VD为低电位，DIS端内部放电管与地导通，将C₅短路，触发电路无脉冲输出，主电路可控硅VC阻断。起到了过压保护的功能。

本电路的有关参数是按电网电压140V到380V之间设计的，所以即便是错接在380V电源上，保护器也不会损坏。由于当电网电压下降到140V时本保护器仍有过流保护功能，所以本保护器没有设置欠压保护功能。

Claims (2)

1、一种手持式电动工具保护器，本保护器主要由单相可控整流电路，电流取样反馈电路、移相触发电路和滞回电压比较组成，其特征在于：被保护电动机接在单相可控整流电路输出端，为电动机提供直流工作电源，电流取样电流经过晶体管的PW结反馈，在电动机未超过额定电流前，反馈电压不足于使PW结导通，只有当电机电流超过其额定值后，取样电流才能反馈到移相触发电路。

2、根据权利要求1所述的手持式电动工具保护器其特征是：在滞回电压比较电路中，由一片555时基电路构成单端电压比较器，    在555电路的电源端和VC端串接电阻RB，在VC端和VD端串接R12，使电路具有滞回特性，将555电路的DIS端接至触发电路以控制触发脉冲的输出。

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