CN2239672Y - 多功能热继电器 - Google Patents

Abstract

多功能热继电器输入电路的三相各接一个具有速饱和特性和矩形磁滞回线的磁环，用于感生出脉冲电压；中心控制器包括由电压比较器、电位器和电容器组成的充放电回路及延时电路，共同组成相位检测器。输出电路具有一个专用继电器，该电磁继电器的衔铁上设有能扣住动触头的挂钩，以使动触头按要求动作。不经人工复位不会再启动，另外还有过电流保护、超温保护、无零线系统的不平衡保护和有零线系统的断相保护等多种功能。

Description

多功能热继电器

本实用新型涉及低压回路保护设备用的热继电器。

目前保护设备用的热继电器主要是双金属片继电器，由于不能真实反应电动机绕组内的温度，动作误差大、断相保护功能差，在电机保护中经常失灵。于是出现了各种电动机保护器，企图在这一领域取代它。如中国专利92212354、91112638、91216113、92210477等几种多功能保护器，虽有某些改进，但也存在许多明显缺点，第一是动作后没有记忆功能，普通热继电器动作后不经人工复位不会再启动，上述专利却做不到。第二是使用范围受到限制，普通热继电器适用于单相、三相、平衡及不平衡的各种负载，上述专利却不能兼顾，要有断相保护就不能用在不平衡负载中。第三是故障率高，普通热继电器自身故障率一般较低，而上述专利都是从电网中直接吸取能量，这些小功率电源的故障率通常都较高，因而可靠性甚差。

本实用新型的目的是要克服上述各种热继电器的缺点，而提供一种包含并改善了双金属热继电器和现有电动机保护器全部功能的热继电器，有运行反时限过载保护、启动定时限保护，无零线系统的不平衡保护，有零线系统的断相保护和超温保护等，普遍适合于各种保护场合。

本实用新型的解决方案包括：

(1)输入电路10，

(2)整流电路20，

(3)中心控制器50，

(4)输出电路40，其特征在于：

(1.1)输入电路10的三相B1’、B2’、B3’各接一个具有速饱和特性和矩形磁滞回线的磁环B1、B2、B3，用于感生出脉冲电压，输至IC1的10脚；

(2.1)整流电路20包括电容C3、C4，正半周向集成块IC1-4供电，负半周向输出继电器J供电；

(3.1)中心控制器50包括由电压比较器IC1、电位器W2和电容C5组成的充放电回路，由电容器C6、C7、二极管D13和比较器IC2组成的延时电路，二者共同组成相位检测器，经电压比较器IC3与BG1的基极相连，用于实现断相保护；

(4.1)输出电路40由晶体管BG1、BG2、二极管D14和输出继电器J组成，该电磁继电器的衔铁D上设有能扣住动触头K3的挂钩B，以使K3与静触头K2保持常闭，当衔铁吸合时，B与K3脱钩，从而使K3与常开触头K1接通。

上述中心控制器50内具有由电阻R1-3、二极管D8、电容C1和或门D17组成的过电流保护线路，C1的电压经或门D17送至比较器IC3的4脚，以使继电器J动作。

上述中心控制器50内还接有由热敏电阻R15，比较器IC4、或门D16、比较器IC3组成的超温保护线路，以使继电器J动作。

以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。

图1是本多功能热继电器的原理方框图。

图2是图1方框图的具体电路图。

图3是专用电磁继电器的结构示意图。

图4是继电器工作过程中的波形图。

图5是采用本继电器的控制线路图。

参见图1、图2，方框1是输入部分，即图2中的三个磁环B1、B2和B3，这是一种具有速饱和特性和矩形磁滞回线的磁环，它只有一个绕组，当载流导线B1’、B2’和B3’穿过磁环后就在其绕组中感应出脉冲电压。如果流过的电流为正弦波，则在磁环中产生矩形波磁通，在绕组中感生出脉冲电压，这一脉冲幅值正比于磁通变化率，由于磁饱和的缘故，所以正比于过零点附近的电流变化率，或者说正比于电流的最大值。这个输出电压一方面经整流后供给器件作电源，另一方面向器件提供电流信号，其作用相当于热继电器的双金属片发热电阻，但它却不受环境温度的影响。

方框2为整流电源，它包括由二极管D1-9，稳压管WY1、WY2和电容C3、C4组成的整流和储能元件。其正半周向各IC元件供电，负半周专为输出继电器J提供电源。

启动定时限保护由稳压管WY1和电容C1组成。电机启动时虽然电流很大，磁环B1、B2和B3上二次线圈的感应电压很高，但这个电压受到稳压管WY1的限制不能大于12V，所以给C1的充电电压也被限在12V，从而不论电流多么大，C1上充电到动作值的时间是一个定值，于是实现启动定时限保护。

图1中的方框3是测温单元，即图2中的热敏电阻R15，当温度升高时电阻减小。

方框4是输出单元，包括BG1、BG2、R21、D14和专用电磁继电器J，该出口继电器J是一只特制的电磁继电器，构造示于图3，它有框架E，常开静触头K1，转换动触头K3，常闭静触头K2，挂钩B，衔铁D，铁心A、线圈C、弹簧T1、T2和复位按钮AN等。挂钩B固定于衔铁D上，随其动作。运行前先用手按下AN，K3下移并被B扣住，K2、K3闭合，形成自保持接点，弹簧T1被拉伸储能。当C通电后，D吸合带动挂钩B使其松开K3，K8在弹簧T1作用下与K2断开，重又接通K1。断电后必须手动复位才能继续工作。

方框5是中心控制器，其中A是断相保护控制部分，包括有零线系统断相保护A1及无零线系统断相保护A2。这部分由集成电路IC1、IC2及其相关的外围元件组成。本装置中的IC元件可采用LM339等型号集成块。IC1为开漏输出的四分之一个电压比较器，当输出脚13为1时，电源经W2、R8向C5充电，当13脚为0时C5放电。正常运行时由D10输入到10脚一串间隔约6.6ms的脉冲，有脉冲时10脚电平高于11脚，13脚输出为0，否则13脚为1，结果便在C5上形成一串锯齿波电压并送到IC2的9脚，这一点的波形示于图4的(A)，IC2第8脚电压为E，由R9、R10分压提供，E值略大于锯齿波峰值，所以14脚恒为0。对于三相四线制运行的电器，它们各相电流大小可能很不平衡，但相位却是平衡的，所以IC1第10脚上每6.6ms总有一个脉冲，只有当某一相电流为零，或零线断线同时三相很不平衡时，三相脉冲的相位才会变化，当一相电流为零时，上述二脉冲的最大间隔变为13.2ms，锯齿波如图4(B)所示，这时每周波内就有一个锯齿波峰值超过E，这样在IC2的14脚就出现了图4(E)的矩形波。这一串矩形波经C6，D12、D13、C7的积分电路在C7上积垒电压，经D15或门送到IC3的4脚，如果此电压大于由WY4决定的5脚电压则2脚为零，BG1便有基极电流而导通，接着BG2导通，J吸合，向交流接触器C输出控制信号，使其跳闸，切断电源，保护电动机免受过载损害，见图5，JRD为本多功能热继电器，该继电器对外接线图与普通热继电器相同。

对于三相三线制的无零线系统，可分两种条件分析，在星形接线系统中，当一相电流为零时，另两相电流相位差180°，幅值相等，IC1的10脚脉冲间隔为10ms，IC1的13脚电压波形如图4(C)所示。IC2的14脚波形如图4(F)所示。在三角形接线系统中，当三角形断开一条边时，三个线电流间最大的相位差为150°，IC1的10脚脉冲最大间隔为8.33ms，IC1的13脚电压波形如图4(D)所示，IC2的14脚波形如图4(G)所示。不管那种运行方式只要在IC2的14脚上有脉冲，就会像有零线系统分析的一样导至J的吸合。

方框5的B是过电流保护，它由图2中R1-3、D8、C1、D17组成，作用是将正向脉冲经分压后向C1充电到峰值，当C1电压达到某一值时，如同断相保护一样经D17或门送到IC3的4脚，最终导至J的吸合，电容器C1两端电压的上升速度取决于脉冲幅值高度，也即是取决于电流的大小，从而实现了反时限动作特性。调节W1便可改变动作电流值。

方框5的C是超温保护，当热敏电阻R15的阻值随温度升高而下降时，IC4的6脚电压下降，当低于7脚电压时1脚变为1，经或门D16将1电平送到IC3的4脚，最终导至J吸合。

本继电器的中心控制装置具有运行反时限过载保护、启动定时限保护、无零线系统的不平衡保护、有零线系统的断相保护和超温保护等多种机能，使结构大大简化，零件大为减少，而且动作十分迅速、灵敏度高，便于反应多种信号。当(Y)星形接线时，只要不出现过流其三相电流无论多么不平衡继电器都不会动作，而只要其中任一相电流为零，继电器立即动作。如果三相电流都为零时，它又不动作。当(△)三角形接线时，如果缺一相电流则继电器立即动作；如果“△”中任一相断开，虽三根线电流都不为零，且电流大小并非严重不平衡时，继电器也能立即动作。这些功能很像普通热继电器但又大大超过普通热继电器的精度和灵敏度，现有的电动机保护器做不到这一点。所用输出继电器是由一个特殊电磁式继电器担任，它有一个特殊的机械式自保持接点，当故障动作后，它能自己保持记忆，不经人工复位不会再启动，解决了电动机保护器无法克服的困难。这样本继电器在结构与功能上实现了一次新变革，既集中了普通热继电器和电机保护器的优点，又最大限度的克服了它们各自的不足之处。多功能热继电器是一种功能齐全、可靠性强、灵敏度高、稳定性好，并可以完全取代延用半个多世纪的双金属片热继电器，是新一代理想产品。

Claims (4)

1、多功能热继电器，包括：

(1)输入电路(10)，

(2)整流电路(20)，

(3)中心控制器(50)，

(4)输出电路(40)，其特征在于：

(1.1)输入电路10的三相B1’、B2’、B3’各接一个具有速饱和特性和矩形磁滞回线的磁环B1、B2、B3，用于感生出脉冲电压，输至IC1的10脚；

(2.1)整流电路20包括电容C3、C4，正半周向集成块IC1-4供电，负半周向输出继电器J供电；

(3.1)中心控制器50包括由电压比较器IC1、电位器W2和电容C5组成的充放电回路，由电容器C6、C7、二极管D13和比较器IC2组成的延时电路，二者共同组成相位检测器，经电压比较器IC3与BG1的基极相连用于实现断相保护；

(4.1)输出电路40由晶体管BG1、BG2、二极管D14和输出继电器J组成，该电磁继电器的衔铁D上设有能扣住动触头K3的挂钩B，以使K3与静触头K2保持常闭，当衔铁吸合时，B与K3脱钩，从而使K3与常开触头K1接通。

2、如权利要求1所述的热继电器，其特征在于中心控制器50内具有由电阻R1-3、二极管D8、电容C1和或门D17组成的过电流保护线路，C1的电压经或门D17送至比较器IC3的4脚，以使继电器J动作。

8、如权利要求1所述的热继电器，其特征在于中心控制器50内接有由热敏电阻R15，比较器IC4、或门D16、比较器IC3组成的超温保护线路，以使继电器J动作。

4、如权利要求1、2或3所述的热继电器，其特征在于输入电路(10)内接有稳压管WY1和电容C5，以实现启动定时限保护。

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