CN2254245Y - 电动机自动补偿保护器 - Google Patents

Abstract

一种电动机自动补偿保护器，它由补偿控制、过流识别、断相识别、电压识别、漏电闭锁、门电路及执行电路等几部分组成，它克服了以往人工启动不易掌握切换时间的弊病以及同类产品结构复杂的缺点，使产品简单实用，并具有过流、短路、断相过欠压等多种保护功能。

Description

电动机自动补偿保护器

本实用新型涉及一种改进的电动机起动用自动补偿控制装置，属交流电机控制技术领域。

目前，中小型电机起动使用的补偿器大多利用人工操作，即以人工方式将补偿器投入或切出。这种控制方式存有以下不足：一是操作困难，非资深电工不易掌握；二是起动时间不易控制，过长而烧损补偿器，过短则对电机不利；三是虽然目前亦有起动控制装置，但构造较为复杂，不易附加其他保护功能。

本实用新型的目的是提供一种改进的交流电机起动补偿控制保护装置，它应能克服现存起动补偿器之不足，保护电机顺利起动。同时，对本新型来说，它的另一个附加的目的是对保护器增设诸如过流过压等保护电路。

本实用新型的目的是这样实现的：一种电动机自动补偿保护器，它包括补偿器及电路控制部分，其基本改进之处在于，电路控制部分由补偿控制电路(8)、执行电路(9)所组成，其中补偿控制电路(8)又由运放块IC_1-1、IC_1-2、触发器T₁、T₂及可控硅ST₁、ST₂组成，IC_1-1的正输入端以电阻R₂、R₁接电源E，负输入端经电位器W₅接电源E，W₅和电容C₁串接成延时电路，输出端接触发器T₁的第一脚，后者的输出端接ST₁的控制极，接触器JC₁的线圈接入ST₁主回路，IC_1-2的正输入端经电阻R₇接电路S点，电容C₂亦接在该输入端和地之间；IC_1-2的负输入端经电阻R₉接IC_1-1的输出端，其输出经电阻R₁₀接触发器T₂的输入端，后者的输出接ST₂的控制极，接触器JC₂线圈接入ST₂的主回路；

所述执行电路(9)由补偿线圈L_A、L_B、L_C接触器JC₁、JC₂的触点组成，其中JC₁的一组常开触点接于L_A、L_B、L_C的一端与电源之间，另一组常开触点接于补偿线圈的抽头和电机D之间，JC₂的一组常开触点则接于电源与电机D之间，L_A、L_B、L_C、成星形接法连接。

为了对电路可能发生的过流等故障提供保护，电路控制部分还加入一个过流控制电路，所述电路由电流取样电路(1)、电流识别电路(2)和门电路(4)组成，其中，电流取样电路又由电流互感器、半波整流电路及电位器W₁给成，其中，A相电路电流互感器的次级接二极管D₁₂，电阻R₄₀、电容C₄接二极管阴极，其输出经D₁₅接于电位器W₁，再从W₁滑臂接出取样信号；电流识别电路由运放块IC_2-3、IC_2-4组成，其中，IC_2-3的负输入端经电位器W₄接电源E，正输入端经电阻R₁₄接W₁，其输出端经二极管D₁、电阻R₁₆、R₂₀接运放块IC_2-4的负输入端，正输入端的基准电压由电阻R₁₈、R₁₉分压取得，其输出端接门电路(4)中的二极管D₃。

为了对电路可能发生的断相故障提供保护，电路控制部分还加入一个断相识别电路3，所述电路由稳压管DW₃、DW₄、DW₅，异或门IC_4-1及IC_4-2运放块IC_1-3构成，其中，DW₃、DW₄、DW₅分别经限流电阻P₂₃、R₂₄、R₂₅接电流取样电路(1)中的O、P、Q点，稳压管的阴极分别接IC_4-1、IC_4-2的三个输入端，后者输出经二极管D₄、D₅后接于一点并接至IC_1-3的负输入端，R₂₈、R₂₉分压后接IC_1-3的正输入端，其输出端接门电路(4)的D₆。

为了对可能发生的过欠压故障提供保护，本实用新型中的电路控制部分还加入一个电压取样电路(5)和电压识电路(6)，所述电路(5)由变压器B₁、整流电路Z、稳压管DW₁组成，所述识别电路(6)由运放块IC_3-2、IC_3-3、IC_3-1等组成，其中，变压器B₁原边接于电源，付边接整流器Z，IC_3-2、IC_3-3正负输入端共接于由R₃₅、DW₁串接提供的基准电压点上，电阻R₃₄、电位器W₂串接，其接点接IC_3-3负输入端，R₃₆、电位器W₃串接，其接点接IC_3-2的正输入端，IC_3-2、IC_3-3的输出端分别经二极管D₉、D₁₀后接IC_3-1的负输出端，电阻R₃₈、R₃₉串接，其接点接IC_3-1的正输入端，IC_3-1的输出端接门电路(4)中的D₁₁。

为了对可能发生的漏电故障提供保护，本实用新型中的电路控制部分还加入一个漏电闭锁电路(7)，所述电路(7)由JC_1-7、二极管D₇、运放块IC_1-4等组成，其中，JC_1-7、D₇串接，串接后一端接电源线，另一端接IC_1-4正输入端，电阻R₃₂、R₃₃串接，其串接点接IC_1-4负输入端，后者输出接门电路(4)中的D₈，电动机壳接地。

按本实用新型方案制作的保护器，由于利用一个延时电路去控制补偿器的切换，从而克服了手工切换的随意性，操作人员只要闭合开关K即可完成电机的启动过程，操作简单，易于掌握。且本实用新型在补偿控制电路之前设一个门电路，很容易附加其他功能。正因为如此，本实用新型对电机运行中所出现的各种常见的故障，如断相、过流、短路、过压、欠压等都设计了相应的保护电路，可以有效地达到电机保护的目的。电路中所用之器件，也大都选用常见型号，易于选配，成本也较低。

以下结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1是本实用新型原理框图；

图2是补偿启动部分电原理图；

图3是过流保护电原理图；

图4是断相保护电原理图；

图5是过欠压保护电原理图；

图6是漏电保护电原理图；

本实用新型中用于控制补偿器投入切出的原始信号，来自W₅和C₁构成的延时电路。在K闭合启动时，交流电源经变压器B₁、整流器Z整流后变为低压脉动直流，再经一个稳压电路(未画出)稳压即为直流电源E。E有电时，IC_1-1输出高电平，开通触发器T₁，并进而使ST₁导通，JC₁通电，接通补偿线圈进行补偿启动。而IC_1-2输出电平为0，ST₂不导通，JC₂不吸合。当补偿启动完成后，IC_1-2输出高电平，使JC₂吸合，而IC_1-1输出电平为0，使JC₁释放，补偿线圈脱离电动机。补偿启动时间由W₅、C₁参数决定，调整W₅以选择最隹启动时间。

电路中的IC_1-1、IC_1-2可采用LM324，ST₁、ST₂采用可控硅BT136、触发器T₁、T₂可采用MOC061，接触器可采用CJ₁₀等系列，补偿器可采用自耦式减压起动器。

在图3所示的过流控制电路中，完成过流识别工作的运放块IC_2-1、IC_2-2、IC_2-3、IC_2-4采用了LM324。其工作过程为：

由电流互感器L₁、L₂、L₃取得的电动机各相取样电流，经D₁₂、D₁₃、D₁₄整流后，在W₁上产生直流电压，运转正常时，调整W₁使其中心头电压为一定值，该电压经R₁₄加到IC_2-3的第10脚，与9脚电压进行比较。正常工作时，U₈＝0，D₁导通，使得IC_2-4的13脚电压U₁₃↓，U₁₃＜U₁₂，则IC_2-4输出端14脚为高电平，无过流指令。

当过流时，U₁₀＞U₉，则U₈为高电平，D₁截止，E通过R₁₇向C₃充电，导致U₁₃↑，经一定延时，U₁₃＞U₁₂，U₁₄＝0，这就是过流停机指令，这个“0”指令通过与门中的D₃送入补偿控制电路，使执行电路断电停机，延时时间由R₁₇、C₃和R₁₆决定，本电路选定此时间为15″左右。

短路对电机破坏最快，因此必须立即停机。由DW₂、R₂₁、D₂构成了短路保护电路。若电机突然短路，将会在W₁上产生一个很高电压，这个电压使DW₂突然击穿，在R₂₂将会产生一个较高电压，14脚立即由高电平变为低电平，即U₁₄＝0，这就是短路停机指令，由执行电路执行。

图中IC_2-1和IC_2-2接成一个窗口电路，其作用是利用发光二极管LED₂来指示调整的正误。本保护器的另一个突出优点，就是一个保护器可以适用于多种功率的电动机。不管电动机功率大小，通过调整W₁可使U₁₀为一定值，这时LED₂点亮，说明调整正确，可以锁定W₁。W₄用来改变U₉的高低，可调整过流动作倍数。

在图4所示的断相控制电路中，断相鉴别由异或门CD4070和运放块LM423完成，当三相正常时，来自O、P、Q的电压相等，则两个异或门IC_4-1、IC_4-2的输出为0，U₉＜U₁₀，输出高电平，无断相信号输出。当电源缺相，相应的取样电路即无电压输出，则其异或门输出为高电平，U₉＞U₁₀，IC_1-3输出为低电平，通过D₆发生断相停机指令。

图中DW₃、DW₄、DW₅为同型号稳压管。

在图5所示的电压识别控制电路中。过压和欠压是从本保护器的电源整流器的非稳压端取样的，因为这个电压的高低直接反映出电源(380V～)电压高低。IC_3-2和IC_3-3分别为过压与欠压的鉴别电路。整流后的直流电压通过限流电阻R₃₅，由DW₁稳定在一定值上，而U₅和U₉是随电源电压变化的，当电源电压在允许范围内时，IC_3-2和IC_3-3输出均为0，使IC_3-1输出为高电平，无过欠压指令输出。

当电源电压过高，则IC_3-2输出为高电平，使IC_3-1输出为低电平，U₁＝0即为过压指令。当电源电压过低，IC_3-2输出高电平，使IC_3-1输出为低电平，U₁＝0，即为欠压指令。

在图6所示的漏电闭锁电路中，电动机与本保护器都必须接一良好地线，或电动机外壳与本保护器接通。无漏电时，设计U₁₂＞U₁₃，输出端为高电平，无漏电指令。当存有漏电时，漏电电流超出安全电流，则输出为低电平，U₁₄＝0，发出漏电指令，电动机停转。

在本实用新型中，门电路(4)是由电阻R₁与D₃、D₆、D₈、D₁₁等构成与门，这四个二极管分别画在了图3、4、5、6中，从各电路的分析可知，停机指令为“0”，正常指令为“1”，所以无论哪一路指令为“0”都可使补偿控制电路执行停机指令，只有各路均为“1”，电动机才能正常工作。

Claims (5)

1、一种电动机自动补偿保护器，它包括补偿器及电路控制部分，其特征在于，电路控制部分由补偿控制电路(8)、执行电路(9)所组成，其中补偿控制电路(8)又由运放块IC_1-1、IC_1-2、触发器T₁、T₂及可控硅ST₁、ST₂组成，所述IC_1-1的正输入端以电阻R₂、R₁接电源E，负输入端经电位器W₅接电源E，W₅和电容C₁串接成延时电路，输出端接触发器T₁的第一脚，后者的输出端接ST₁的控制极，接触器JC₁的线圈接入ST₁主回路，IC_1-2的正输入端经电阻R₇接电路S点，电容C₂亦接在该输入端和地之间；IC_1-2的负输入端经电阻R₉接IC_1-1的输出端，其输出经电阻R₁₀接触发器T₂的输入端，后者的输出接ST₂的控制极，接触器JC₂线圈接入ST₂的主回路；

所述执行电路(9)由补偿线圈L_A、L_B、L_C接触器JC₁、JC₂的触点组成，其中JC₁的一组常开触点接于L_A、L_B、L_C的一端与电源之间，另一组常开触点接于补偿线圈的抽头和电机D之间，JC₂的一组常开触点则接于电源与电机D之间，L_A、L_B、L_C、成星形接法连接。

2.根据权利要求1所述的保护器，其特征在于，电路控制部分还加入一个过流控制电路，所述电路由电流取样电路(1)、电流识别电路(2)和门电路(4)组成，其中，电流取样电路又由电流互感器、半波整流电路及电位器W₁组成，其中，A相电路电流互感器的次级接二极管D₁₂，电阻R₄₀、电容C₄接二极管阴极，其输出经D₁₅接于电位器W₁，再从W₁滑臂接出取样信号；电流识别电路由运放块IC_2-3、IC_2-4组成，其中，IC_2-3的负输入端经电位器W₄接电源E，正输入端经电阻R₁₄接W₁，其输出端经二极管D₁、电阻R₁₆、R₂₀接运放块IC_2-4的负输入端，正输入端的基准电压由电阻R₁₈、R₁₉分压取得，其输出端接门电路(4)中的二极管D₃。

3.根据权利要求2所述的保护器，其特征在于，电路控制部分还加入一个断相识别电路(3)，所述电路由稳压管DW₃、DW₄、DW₅，异或门IC_4-1、IC_4-1及运放块IC_1-3构成，其中，DW₃、DW₄、DW₅分别经限流电阻P₂₃、R₂₄、R₂₅接电流取样电路(1)中的O、P、Q点，稳压管的阴极分别接IC_4-1的三个输入端，后者输出经二极管D₄、D₅后接于一点并接至IC_1-3的负输入端，R₂₈、R₂₉分压后接IC_1-3的正输入端，其输出端接门电路(4)的D₆。

4.根据权利要求3所述的保护器，其特征在于，电路控制部分还加入一个电压取样电路(5)和电压识识电路(6)，所述电路(5)由变压器B₁、整流电路Z、稳压管DW₁组成，所述识别电路(6)由运放块IC_3-2、IC_3-3、IC_3-1等组成，其中，变压器B₁原边接于电源，付边接整流器Z，IC_3-2、IC_3-3正负输入端共接于由R₃₅、DW₁串接提供的基准电压点上，电阻R₃₄、电位器W₂串接，其接点接IC_3-3负输入端，R₃₆、电位器W₃串接，其接点接IC_3-2的正输入端，IC_3-2、IC_3-3的输出端分别经二极管D₉、D₁₀后接IC_3-1的负输入端，电阻R₃₈、R₃₉串接，其接点接IC_3-1的正输入端，IC_3-1的输出端接门电路(4)中的D₁₁。

5.根据权利要求4所述的保护器，其特征在于，电路控制部分还加入一个漏电闭锁电路(7)，所述电路(7)由JC_1-7、二极管D₇、运放块IC_1-4等组成，其中，JC_1-7、D₇串接，串接后一端接电源线，另一端接IC_1-4正输入端，电阻R₃₂、R₃₃串接，其串接点接IC_1-4负输入端，后者输出接门电路(4)中的D₈，电动机壳接地。

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