CN2153161Y - 多时控自切换保护控制器 - Google Patents

Abstract

该实用新型控制器是一种多时控自切换保护控 制器。由壳体(1)、电源(2)、三相闸刀(3)、交流接触 器(4)、电流互感器(5)、5孔输入线板(6)、10孔输出 接线板(7)、控制板(8)构成。其中控制板由定时单 元、记忆单元、输出通道、取样电路、故障分析、故障判 断、故障记忆、报警电路组成。该控制器具有工作可 靠，控制灵敏，抗干扰能力强，安装简单等优点。对长 期运行的设备，能实现无人值守的智能化管理。

Description

该实用新型涉及机电设备控制领域。

目前，根据各种原理设计的电机保护器或时间控制器，它们侧重保护或时控。功能比较单一，而需要的多时控，自切换、多保护的一体化产品还没有。

本实用新型发明的目的在于为长期运行的机电设备研制一种多时控、自切换、多保护控制器。

实现本实用新型的主要措施如下：

设计主体由壳体、控制系统、执行机构、电源、输入、输出等构成。

设计一个可调低频振荡器和计数电路组成的定时单元按给定时间不断发出信号，以便满足被控设备的时间要求。

设计双稳电路，接受定时单元来的触发信号，形成两路轮流的开、关信号，即切换信号。

设计由门电路、延时比较等电路组成的输出通道接受切换信号，全故障信号，模拟人工“开”、“关”。推动执行机构，带动被控设备。

设计由电流互感器等组成的取样电路。取电流信号，提供故障信号检测源。设计由电压比较器等组成的故障分析电路。分析取样电路取出的电流信号，输出故障信号。

设计由积分电路、电压比较器等组成的故障判断，把故障分析输出的一切故障信号进一步判断，检出真正的故障信号，去触发切换、报警和故障记忆。

设计由门电路，计数器等组成的故障记忆。记忆故障信号处理故障信号，使时控、切换、保护谐调有序地工作。

从定时单元输出端接一通路到故障记忆输入端，实现延时开或定时关功能。

本实用新型由：壳体（1）电源（2）三相闸刀（3）交流接触器（4）电流互感器（5）5孔输入接线板（6）10孔输出接线板（7）控制板（8）构成。

该实用新型的附图为：

图1是该实用新型的示意图。

图2是该实用新型的原理框图。

图3是该实用新型的定时单元线路图。

图4是该实用新型的记忆单元线路图。

图5是该实用新型的输出通道线路图。

图6是该实用新型的取样电路线路图。

图7是该实用新型的故障分析线路图。

图8是该实用新型的故障判断线路图。

图9是该实用新型的故障记忆线路图。

图10是该实用新型的延时开或定时关电路。

图11是该实用新型的报警电路。

图12是该实用新型的电路总图。

壳体（1）可由铁皮铝型材等制成。

电源（2）为＋12V串联型直流稳压电源。

三相闸刀（3）为标准电器配件。

交流接触器（4）为标准电器配件。

电流互感器（5）为一体化6孔电流互感器。

5孔输入接线板（6）为电源输入接线板。

10孔输出接线板（7）为电源输出接线板。

控制板（8）电子线路构成。

该实用新型结构中的核心是控制板（8）。控制板（8）由定时单元（8－1）、记忆单元（8－2）、输出通道（8－3）、取样电路（8－4）。故障分析（8－5）、故障判断（8－6）、故障记忆（8－7）、延时开或定时关（8－8）、报警电路（8－9）构成。

①定时单元（8－1）、由C₁、RP₁、IC₁等组成低频可调振荡器，调节RP₁可改变频率的快慢。发光二极管DX₁用于频率显示。串接的IC₂、IC₃、IC₄三级异步计数器，接受IC₁的输出信号，当计满900个脉充后，计数器输出电平由低变高，形成触发信号触发记忆单元。振荡器的周期乘900，构成工作时间。R₃、C₃、D₂构成延时自动清零电路。目的是使A点经常处于低电平状态。以免“堵塞”D₇来的故障信号或是手动切换开关K1给出的手动切换信号。C₂、R₂构成开机清零。

该单元的主要作用是：满足被控设备的时间要求。

②记忆电路（8－2）。R₄、C₄构成微分电路，确保IC₅可靠触发。IC₅是双稳电路。定时单元来的信号，每触发一次就翻转一次，输出两路开关信号，该信号就是定时的切换信号。C₅能保证初加电时D路输出为低电平。

该单元的主要作用是：造就了两路轮流“开”、“关”的定时切换信号。

③输出通道（8－3）。IC₆接受C、D来的开关信号，也接受E来的全故障信号即电网故障或所控设备都出现故障发出的信号。IC₇是C₆的放电回路。R₅、C₆构成积分电路。当积分电压超过IC₉反相端设置的电压时，IC₉输出高电平，J₁触头接通，完成对所控双向可控硅的触发。J₂触头这时处于断开状态。以后J₁、J₂的触头周期性地轮流开关。

该通道的主要作用；传输切换信号，接受全故障信号模拟人工启订，即要停的设备立即断电，启动的设备延时接通。

④取样电路（8－4），有相同的两套电路。电流互感器T₁、T₂、T₃取出电流，经半波整流，滤波，由F、G两端输出。为了适应单相或三相供电设备的检测，特设断相开关K₃、K₄、K₅（K₆、K₇、K₈未画出）。这6个开关的组合，实现了对单相或三相供电设备的断相控制，而且还实现了对单台或两台设备的断相控制。大大拓宽了使用范围。

⑤故障分析（8－5）有套相同电路。该电路主要由IC₁₁、IC₁₂、IC₁₃三个电压比较器构成。F来的电流经RP₇、R₈、R₉入地。R₉乘I产生的电压加在IC₁₁的同相端与加在IC₁₁反相端的电压相比较。当同相端大于反相端电压时输出端电压由低变高，电流故障就被反映出来。在IC₁₁的同相端和反相端设置了二个活动电阻RP₇、RP₁₀，这两个活动电阻的设置大大拓宽了IC₁₁同相端与反相端的电压比较范围。也就意味着拓宽了被控设备的容量。

取样电路中的D₄、D₅、D₆与IC₁₂整体构成三端与非门，当任断一相，输入端出现一个低电平，IC₁₂输出端电压由低变高，断相就被反映出来。

本电路的主要作用是，分析故障信号并给予输出。

⑥故障判断。（8－6）IC₁₄是光电耦合器，是C₇的放电回路，有故障时H为低电平，C₇的放电回路被“堵塞”。电源通过R₁₁对C₇充电。并与加在IC₁₅反相端的电压相比较。当C₇上的电压高于比较电压时，IC₁₅输出高电平，再由二极管D₇、D₈、D₉分三路输出，完成三种任务。

a、D₇输出到A使IC₅翻转，切断故障设备，启动另一设备。

b、D₈触发报警电路。

c、D₉触发故障记忆。

RP₁₂是可变电阻，改变RP12的阻值，就改变了电压比较器的门限电压，也就改变了C₇上的充电时间，利用此时间可检出真正的故障信号。排除因瞬间过流，电网波动，电动机启动电流造成的“假”故障信号。

本单元的主要作用是：检出真正的故障信号，并分三路输出。

⑦故障记忆（8－7）。IC₁₆为计数电路。当D₉输出第一次故障信号时，IC₁₆记忆并从“1”端输出经IC₁₇与非门电路传输，又经C₉、R₁₃组成的微分电路使GT瞬间导通，C₇迅速放电。使故障判断重新回到判断状态。以便接受新启动设备来的故障信号。当IC₁₆记忆到第二个故障信号，IC₁₆记忆并从“2”端输出，通过IC₁₇传输作为全故障信号触发E。使全部被控设备脱离电网。C₈、R₁₄构成开机清零电路。K₉是记忆手动清零开关。

该单元的主要作用是：记忆故障信号，处理故障信号。

⑧延时开或定时关由（8－8）构成。在A到D₉负端之间加了一个开关K₂。K₂关闭时定时单元输出端和故障记忆输入端之间构成通路。定时单元发出的脉充信号被当故障信号记忆。记忆到二个信号时就发出全故障信号，锁住全部设备。实现了延时开或定时关。

⑨报警电路（8－9）D₈来的故障信号先触发单向可控硅，报警电路得电报警，这样设计的好处是解决了新设备启动后，不因故障信号消失而停止报警。K₁₀是报警复位按钮。

工作过程：

1、把三相交流电接入5孔输入接线板（6）。10孔输出接线板（7）接工作设备。加电后，首先调节定时单元（8－1）的RP₁以满足被控设备的时间要求，并输出给记忆单元（8－2）。该单元记忆给定时间并以两路周期性的开、关信号输出给输出通道（8－3）输出通道（8－3）传输这两路信号，并模拟人工启停，去控制执行机构。实现了时控和切换。

当取样电路（8－4）取出故障信号后，经故障分析（8－5）分析输出，再由故障判断（8－6）进一步分析，排除瞬间过流等“假”故障信号，分三路输出。一路给“记忆单元”（8－2）让其迅速翻转，切断故障设备，启动另一设备。二路给“故障判断”使其回到对新启动设备的判断状态。并记忆故障，当记忆到2个故障信号时，就发出全故障信号给输出通道（8－3）输入端，锁住全部设备实现自动保护，并报警。

如果把开关K₂搬到“2”的位置，被控设备可实现延时开或定时关。

一、该实用新型的用途及功能

1、控制两台设备按给定时间周期性轮流长期工作。

2、控制两台电机使一台设备长期工作。

3、控制一台设备延时开启或定时关闭，以实现定时无人值守。

4、控制一台设备按“开启——关闭”周期性长期工作。

5、对工作设备具有过流、过载、断相、报警等多种自动检测和保护。

6、两台设备轮流工作时，工作设备出现故障可自动停机，报警并自动启动另一设备运行，保证系统不间断工作。

7、因电网或两台设备同时出现故障，两台设备先后延时停机（小于30秒）故障未排除而人为硬性开机仍将延时停机。

8、声光报警，以提醒工作人员及时排除故障。

二、该实用新型的安装

1、外控设备接用三相电的情况：

输入：将三根相线和零线按序接入5孔输入接线板（6）的1孔、2孔、3孔、4孔。

输出：接10孔接输出接线板（7）。1孔、2孔、3孔为一组相线接孔，4孔为零线，5孔、6孔不接线，7孔为零线，8孔、9孔、10孔为另一组相线接孔。

开关设置：

1、外接两台设备：接通K₃、K₄、K₅、K₆、K₇、K₈。断开K₂（实现用途功能中的1项、2项）。

2、外接一台设备：

a、接通K₃、K₄、K₅断开K₂、K₆、K₇、K₈进入“开启——关闭”状态。

b、接通K₂、K₃、K₄、K₅断开K₆、K₇、K₈进入延时开或定时关状态。

2、外控设备接用单相电情况：

输入：将一根相线和零线按序接入5孔输入接线板（6）的1孔、4孔。

输出：接10孔输出接线板（7）。3孔（相线）4孔（零线）为一组。10孔（相线）7孔（零线）为另一组。

开关设置：

1、外接两台设备。

接通K₃、K₆断开K₂、K₄、K₅、K₇、K₈（实现用途及功能中的1项2项）。

2、外接一台设备

a、接通K₃，断开K₂、K₄、K₅、K₆、K₇、K₈进入“开启——关闭”状态。

b：接通K₂、K₃断开K₄、K₅、K₆、K₇、K₈进入延时开或定时关状态。

三、该实用新型的调整

1、设置工作时间：所需工作时间÷900＝周期时间。旋转调频电位器RP1用手表校准周期时间即可。（周期时间：周期灯DX1亮一灭一亮的时间）。

2、调故障判断时间：电动机启动过流时间＋5秒＝故障判断时间。电动机启动过流时间有指示灯DX2指示，5秒时间有RP12校正。

3、过流整定：调整过流电位器RP7到过流临界点，即指示灯DX2刚亮，然后调电流电位RP7在指示灯DX2刚灭再旋一点即可。（灵敏度可调）。

四、该实用新型的主要参数：

1、湿度：－30℃－、＋45℃

2、空气相对湿度：不超85％。

3、消耗功率：20VA

4、工作时间置定范围：1分钟－24小时（根据需要可扩大时间范围）

5、切换时间：＜2秒（可调）

6、被控设备容量：3－10千瓦（根据需要可扩大容量）。

7、保护判断时间：＜15秒（可调）

8、保护方式：①过流、过载为正常电流的1.2倍（可调）

②断相、任数一相即保护

9、报警方式：声光报警

10、外型尺寸：62×42×12cm

11、重量：20kg

该实用新型控制器，具有工作可靠，控制灵敏度高，抗干扰能力强，安装简单等优点，对长期运行的设备、能实现无人值守的智能化管理。

Claims (10)

1、一种多时控自切换保护控制器，主要由壳体(1)、电源(2)、三相闸刀(3)、交流接触器(4)、一体化6孔电流互感器(5)、5孔输入接线板(6)，10孔输出接线板(7)、控制板(8)构成，其特征是在控制板(8)上设计有定时单元(8-1)、记忆单元(8-2)、输出通道(8-3)、取样电路(8-4)，故障分析(8-5)，故障判断(8-6)、故障记忆(8-7)、延时开或定时关(8-8)、报警电路(8-9)。

2、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是定时单元（8－1），由C₁、RP₁、IC₁组成低频可调振荡器，调节RP₁可改变频率的快慢发光二极管DX₁用于频率显示，串接的IC₂、IC₃、IC₄三级异步计数器，接受IC₁的输出信号，当计满900个脉充后，计数器输出电平由低变高，形成触发信号触发记忆单元，振荡器的周期乘900，构成工作时间，R₃、C₃、D₂构成延时自动清零电路，目的是使A点经常处于低电平状态，以免“堵塞”D₇来的故障信号或是手动切换开关K₁给出的手动切换信号，C₂、R₂构成开机清零，该单元的是要作用是满足被控设备的时间要求。

3、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是记忆电路（8－2）R₄、C₄构成微分电路，确保IC₅可靠触发IC₅是双稳电路，定时单元来的信号，每触发一次就翻转一次，输出两路开关信号，该信号就是定时的切换信号，C₅能保证初加电路D路输出为低电平，该单元的主要作用是造就了两路轮流开、关的定时切换信号。

4、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是输出通道（8－3）有两套相同电路，IC₆接受C、D来的开关信号，也接受E来的全故障信号即电网故障或所控设备都出现故障发出的信号，IC₇是C₆的放电回路，R₅、C₆构成积分电路，当积分电压超过IC₉反相端设置的电压时，IC₉输出高电平，J₁触点接通，完成对所控双向可控硅的触发，J₂触点这时处于断开状态，以后J1、J2的触头周期性地轮流开关，该通道的主要作用是传输切换信号，接受全故障信号模拟人工启订即要停的设备立即断电，启动的设备延时接通。

5、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是取样电路（8－4），有相同的两套电路，电流互感器T₁、T₂、T₃取出电流，经半波整流，滤波由F、G两端输出，为了适应单相或三机供电设备的检测，特设断相开关K₃、K₄、K₅（K₆、K₇、K₈未画出），这6个开关的组合，实现了对单相或三相供电设备的断相控制，而且还实现了对单台或两台设备的断相控制，大大拓宽了使用范围。

6、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是故障分板（8－5）有套相同电路，该电路主要由IC₁₁、IC₁₂、IC₁₃三个电压比较器构成，F来的电流经RP₇、R₈、R₉入地，R₉乘i产生的电压加在IC₁₁的同相端与加在IC₁₁反相端的电压相比较，当同相端电压大于反相端电压时输出端电压由低变高，电流故障就被反映出来，在IC₁₁的同相端和反相端设置了二个活动电阻RP₇、RP₁₀，这两个活动电阻的设置大大拓宽了IC₁₁同相端与反相端的电压比较范围，也就意味着拓宽了被控设备的容量，取样电路中的D₄、D₅、D₆与IC₁₂整体构成三端与非门，当任断一相，输入端出现一个低电平，IC₁₂输出端电压由低变高，断相就被反映出来，本电路的作用是：分析故障信号并给予输出。

7、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是故障判断（8－6）IC₁₄是光电耦合器，是C₇的放电回路，有故障时H为低电平，C7的放电回路被“堵塞”，电源通过R₁₁对C₇充电，并与加在IC₁₅反相端的电压相比较，当C₇上的电压高于比较电压时，IC₁₅输出高电平，再由二极管D₇、D₈、D₉分三路输出，完成三种任务。

a、D₇输出到A使IC₆翻转，切断故障设备，启动另一设备

b、D₈触发警报电路

c、D₉触发故障记忆

RP₁₂是可变电阻，改变RP₁₂的阻值，就改变了电压比较器的门限电压，也就改变了C₇上的充电时间，利用此时间可检出真正的故障信号，排除因瞬间过流，电网波动，电动机启动电流造成的“假”故障信号，本单元的主要作用是：检出真正的故障信号，并分三路输出。

8、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是故障记忆（8－7），IC₁₆为计数电路。当D₉输出第一次故障信号时，IC₁₆记忆并从“1”端输出经IC₁₇与非门电路传输，又经C₉、R₁₃组成的微分电路使GT瞬间导通，C7迅速放电，使故障判断重新回到判断状态，以便接受新启动设备来的故障信号，当IC₁₆记忆到第二个故障信号，IC₁₆记忆并从“2”端输出，通过IC₁₇传输作为全故障信号触发E，使全部被控设备脱离电网，C₈、R₁₄构成开机清零电路，K₉是记忆手动清零，该单元的主要作用是，记忆故障信号、处理故障信号。

9、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是延时开或定时关由（8－8）构成，在A到D₉负端之间加了一个开关K₂，K₂关闭时定时单元输出端和故障记忆输入端之间构成通路，定时单元发出的信号被当做故障信号记忆，记忆到二个信号时就发出全故障信号锁住全部设备，实现了延时开或定时关。

10、如权利要求1所述的多时控自切换保护控制器，其特征是报警电路（8－9），D₈来的故障信号触发单向可控硅，报警电路得电报警，这样设计的好处是解决了新设备启动后，不因故障信号消失而停止报警，K₁₀是报警复位按钮。

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