CN2206508Y

CN2206508Y - 多功能电机保护器

Info

Publication number: CN2206508Y
Application number: CN 94220218
Authority: CN
Inventors: 景德明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-08-28
Filing date: 1994-08-28
Publication date: 1995-08-30
Anticipated expiration: 2004-08-28

Abstract

一种多功能电机保护器，由输入、输出电路，转换电路，相位检测电路，单片机系统，键及显示部分，通信电路，电源及掉电检测电路组成，具有多种用途和功能，主要用于电网终端用电设备及变配电站设备的漏电及运行异常保护，也可以用作数显式电压表、电流表、功率因数表、有功表、无功表及电能表，易与计算机联网，利于集中监控，实现电网管理自动化。

Description

本实用新型是一种具有多种用途及功能的电机保护装置，它主要用于电网终端用电设备及变配电站设备的漏电及运行异常保护，也可以用作数显式电压表、电流表、功率因素表有功表，无功表及电能表。

在当前的电器设备保护装置中都存在着保护性能不理想，或式保护功能不齐全等现像，而且还存在着调试复杂，整定、校验繁锁等问题。既使采用单片机系统，也由于精度及成本的原因也难一推广引用。

本实用新型的目的在于设计一种造价低，精度高，功能齐全可弥补上述保护装置的欠缺与不足的多功能电机保护器，用该装置完成对用电设备所必须的全部保护内容进行保护（其中包括过电压、欠电压、过电流及过流反时限、缺相、三相严重不平衡、漏电等），该装置既是保护器，同时又具有电三表功能，它可依次显示三相电压、电流及电能等值，还可通过按键任意显示电压、电流、有功无功、功率因数及电能量等，又由于该实用新型具有远程通信功能及输出接口，使用该装置易于与计算机联网、利于集中监控、实现电网管理自动化。

本实用新型的设计方案：多功能电机保护器，包括电源部分、MS51单片机系统及动态显示部分，输入电路接三相电机主回路输入的电压信号经其分压后一路接相位检测电路电信号输入端，一路再经整流滤波后接转换电路电信号输入端；输入电路从三相电机主回路上通过互感器输入的电流信号在大功率电阻R^＊上产生一随电流变化的电压信号亦分两路，一路接相位检测电路电信号输入端，一路经整流滤波后接转换电路的电信号输入端；相位检测电路及转换电路输出的电信号均接单片机系统的输入接口，单片机系统输出的开关量信号经输出电路隔离、转换输出电接点信号接控制电机运行的交流接触器；掉电检测电路输出电信号接单片机系统的输入接口。

输入电路的电压信号输入端接三相电机火线A、B、C及零线N，即电阻R₁、电位器W₁电阻R₄串接后一端接A线，一端接N线，R₂、W₂、R₅串接两端分别后接B线和N线，R₃、W₃、R₆串接后两端分别接C线和N线，二极管D₁正极接电位器W₁可调接点，负极接转换电路中IC4051④接点，D₂正极接W₂可调接点，负极接IC4051②接点，D₃正极接W₃可调接点，负极接IC4051⑤接点，C₁₆与R₇并联组成滤波电路一端接D₁负极，另一端接N线，C₁₇与R₈并联一端接D₂负极，另一端接N线，C₁₈与R₉并联一端接D₃负极，另一端接N线；电流信号则通过设置在火线A、B、C上的互感器LH_a、LH_b、LH_c输入，LH_a、LH_b、LH_c、R₁ ^＊、R₂ ^＊、R₃ ^＊、C₁₃、C₁₄、C₁₅、R₁₀、R₁₁、R₁₂一端相接，LH_a另一端接R₃ ^＊另一端、IC4052

②及D₆正极，D₆的负极接C₁₅和R₁₂另一端及IC4051①，LH_b另一端接R₂ ^＊另一端、IC4052 ④及D₅正极、D₅的负极接C₁₄和R₁₁另一端及IC4051

，LH_c另一端接R₁ ^＊另一端、IC4052

及D₄正极，D₄的负极接C₁₃和R₁₀另一端及IC4051

。

转换电路由八选一模似开关IC4051、V／F转换器ICLM331及反相器IC7406组成，IC4051⑥、⑦、⑧及

接地，

相接后接DC5V，③接ICLM331⑦及C₁₂一端，ICLM331③接IC7406⑤，且R₁₇、C₁₁并联后一端接地及④和C₁₂另一端，一端接①和⑥，C₉和C₁₀并联后一端接地，一端接⑧、R₁₅一端及DC15V，R₁₅另一端接⑤及C₈，C₈另一端接地，R₁₆接②，另一端接地，IC7406⑥⑧接单片机系统输入接口。

相位检测电路由两四选一模拟开关IC4052、四运放电路ICLM339组成，IC4052

接DC5V，①⑥⑦⑧接地，

经R₁₉接ICLM339⑤，③经R₁₈接ICLM339⑦、D₈负极和D₉正极接⑦，D₈正极和D₉负极接⑥及地，D₁₀正极和D₁₁负极接⑤，D₁₀负极和D₁₁正极接④及地，R₁₃一端接DC5V及

，另一端接D₇正极，D₇负极接②和⑨，R₁₄一端接DC5V及

，一端接①和⑧，

接IC7406⑨。

掉电检测电路从电源变压器次级输入的电信号接D₁₈正极，C₃₃、R₄₇、W₄及R₄₉一端及W₄调节点接地，D₁₈负极接C₃₃、R₄₇另一端及R₄₈一端，R₄₈另一端接W₄另一端和T₇基极，T₇集电极接DC5V，T₇发射极接单片机系统输入接口INT1和R₄₉另一端。

输出电路的反相驱动器IC7406的①③接单片机系统输出接口，④接继电器J₂一端和D₁₃正极，J₂另一端及₁₃负极接DC12V，②接J₁一端和D₁₂正极，J₁另一端及D₁₂负极接DC12V。

电源部分是由变压器、整流桥DW₁、DW₂及DW₂和滤波电容C₂₁、C₂₃、C₂₄、C₂₅、C₂₆、C₂₇及C₂₈和三端稳压源7812、7805、7815、7915连接组成的四路整流滤波稳压电路。

本实用新型的工作原理：转换电路将输入电路输入的电压及电流信号经八选一模拟开关IC4051造通送至V／F转换器ICLM331的输入端，经转换后变为随电压变化的频率信号、此信号经反相器IC7406整形后送至单片机系统输入接口；相位检测电路将输入电路输入的电压及电流信号经两四选一模拟开关IC4052造通送至四运放电路ICLM339进行比较检相，此检相信号亦送至单片机系统的输入接口；单片机系统主要由MS51单片机IC8032，程序存储器IC2716IC2816A，锁存器IC74LS373组成，它对V／F转换器送来的频率信号计数，然后对其进行一系列的逻辑运算和算术运算后，把结果送至显示单元适时显示；

通信及输出电路、通信电路主要利用MS51单片机的串行通信功能经阻容二极管、三极管组成的CMOS与TIL电平转换电路进行与上位机的通信，输出电路主要由小型继电器J₁、J₂、二极管D₁₂D₁₃及反相驱动器IC7406组成，单片机输出的开关量信号经反相器隔离驱动小型继电器动作使其控制电路通断。

键及显示部份，显示部份主要由IC8255、IC7406、IC7407、驱动电阻及限流电阻，6位LED显示器及三极管和发光二极管级组成。要显示某个参数时，单片机通过IC8255的B口送段码级驱动器IC7407，由A口送位驱动信号给驱动器IC7406，进行动态显示；由C口送出显示所属参数类型（电压、电流、电能量）经三极管T₄、T₅、T₆驱动发光二极管D₁4、D₁₅、D₁₆指示所属类型；按键采用程序查寻方式定时扫描键钮，如有按键按下、单片机可作相应的处理。

电源部份及掉电检测电路、电源部分主要由变压器、整流桥、电容及三端稳压组成。掉电检测电路主要由二极管三极管、电阻、电容等组成。变压器次级电压经二级管整流，RC滤波后送到三极管基极、调整基极电位至一适当电压、当电源突然失掉时三极管载止、送给单片机掉电信号低电平、而此时系统电源由于有大电容的缓慢放电使得单片机有促够的时间把设备的电能量存放至E²PROM2816A当中去而不至于失掉、这也是该实用新型做为电能表关键所在。

该装置在接通电源后、应先通过按健输入电路参数即：用设备的额定工作电压、电流及变比、Y／△转换数（如果是Y／起动的话）等然后可接入系统内工作。如原理图、该参数一经输入、可永远非易失地被保存既使停电后下次再用也不必重新输入参数。除非用电设备的参数发生变化。

本实用新型与现有的该装置相比，有以下优点：

1、保护功能齐全、具有远程通信及输出接口、便于联网。

2、由于采用了自动调零、自动调满且价格兼的转换器因此成本低、精度高、漏电保护可达用电设备额定值的万分之一。

3、用途广泛，即可做电机的各种保护。也可做变配电站继电保护装置使用、还可做为变配电站（所）的远端采集装置易与计算机联网。

4、全数字显示、当被保护的设备出现异常时、输出电路输出开关量信号，同时，显示装置显示故障类型及故障时电路参数、便于及查找故障原因排除故障。

5、用户的使用十分方便、灵活、只需一次性地输入被保护设备的参数即可投入运行，显示器依次显不三相电压、电流及电能量。同时通过按键可任意选择显示有功、无功、功率因数、三相电压、电流及电能量等。

6、校验极其简便、只需一只精密电压表即可在现场进行校验。

图1为本实用新型原理方框图。

图2为本实用新型电路原理图。

图3为本实用新型电源部分及掉电检测电路原理图。

实施例：说明书第五部分及附图1、2、3、描述了本实用新型的一种实施例，按现有技术组装即可。

Claims

1、一种多功能电机保护器，包括电源部分、MS51单片机系统及动态显示部分，其特征在于：输入电路接三相电机主回路输入的电压信号经其分压后一路接相位检测电路电信号输入端，一路再经整流后接转换电路电信号输入端；输入电路从三相电机主回路上通过互感器输入的电流信号在大功率电阻R^＊上产生一随电流变化的电压信号亦分两路，一路接相位检测电路电信号输入端，一路经整流后接转换电路的电信号输入端；相位检测电路及转换电路输出的电信号均接单片机系统的输入接口，单片机系统输出的开关量信号经输出电路隔离、转换输出电接点信号接控制电机运行的交流接触器；掉电检测电路输出电信号接单片机系统的输入接口。

2、根据权利要求1所述的多功能电路机保护器，其特征在于：输入电路的电压信号输入端接三相电机火线A、B、C及零线N，即电阻R₁、电位器W₁电阻R₄串接后一端接A线，一端接N线，R₂、W₂、R₅串接后两端分别接B线和N线，R₃、W₃、R₆串接后两端分别接C线和N线，二极管D₁正极接电位器W₁可调接点，负极接转换电路中IC4051④接点，D₂正极接W₂可调接点，负极接IC4051②接点，D₃正极接W₃可调接点及IC4052⑤，负极接转换电路中IC4051⑤接点，电容C₁₆与R₇并联组成滤波电路一端接D₁负极另一端接零线N，C₁₇与R₈并联一端接D₂负极，另一端接零线N，C₁₈与R₉并联一端接D₃负极，另一端接零线N，电流信号则通过设置在火线A、B、C上的互感器LH_a、LH_b、LH_c输入，LH_a、LH_b、LH_c、R₁ ^＊、R₂ ^＊、R₃ ^＊、C₁₃、C₁₄、C₁₅、R₁₀、R₁₁、R₁2一端相接。LH_a另一端接R₃ ^＊另一端、IC4052

②及D₆正极，D₆的负极接C₁₅和R₁₂另一端及IC4051①，LH_b另一端接R₂ ^＊另一端、IC4052

④、D₅正极，D₅的负极接C₁₄和R₁₁另一端及IC4051

，LH_c另一端接R₁ ^＊另一端、IC4052

及D₄正极，D₄的负极接C₁₃和R₁₀另一端及IC4051

。

3、根据权利要求1所述的多功能电机保护器，其特征在于：转换电路由八选一模似开关IC4051、V／F转换器ICLM331及反相器IC7406组成，IC4051⑥、⑦、⑧及

接地，

4、根据权利要求1所述的多功能电机保护器，其特征在于：相位检测电路由两四选一模拟开关IC4052、四运放电路ICLM339组成，IC4052

接DC5V，①⑥⑦⑧接地，③经R₁₈接ICLM339⑦，

经R₁₉接ICLM339⑤、D₈负极和D₉正极接⑦，D₈正极和D₉负极接⑥及地，D₁₀正极和D₁₁负极接⑤，D₁₀负极和D₁₁正极接④及地，R₁₃一端接DC5V及

，另一端接D₇正极，D₇负极接②和⑨，R₁₄一端接DC5V及

，另一端接①和⑧，

接IC7406⑨。

5、根据权利要求1所述的多功能电机保护器，其特征在于：掉电检测电路从电源变压器次级输出的电信号接D₁₈正极，C₃₃、R₄₇、W₄、R₄₉一端及W₄调节点接地，D₁₈负极接C₃₃另一端、R₄₇另一端及R₄₈一端，R₄8另一端接W₄另一端和T₇基极，T₇集电极接DC5V，T₇发射极接单片机系统输入接口INT1和R₄₉另一端。

6、根据权利要求1所述的多功能电机保护器，其特征在于：输出电路的反相驱动器IC7406的①③接单片机系统输出接口，④接继电器J₂一端和D₁₃正极，J₂另一端及D₁₃负极接DC12V，②接J₁一端和D₁₂正极，J₁另一端及D₁₂负极接DC12V。