CN2300209Y - 负载监控式电机保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一种交流电机负载监控式保护器,包括电流传感器、放大器、跟随器、比较器、可控硅继电器、指示器。本实用新型设有运行、过载、缺相指示器,电机电流整定调节旋钮,负载指示表和高精度的电流传感电路。本实用新型具有功能全、灵敏度高、动作可靠、使用方便的优点。保护器不仅可用于电机,也可用于三相电力输配系统中做为保护装置。

Description

负载监控式电机保护器

本实用新型属于交流电机保护保护器，特别适用于三相交流电机缺相、过载或短路(堵转)保护的负载监控式电机保护器。

传统的电机的保护办法是用热继电器。热电器调整精度差，误差大，有时反映不灵敏而造成电机烧毁事故。另外，由于热继电器直接接入主路中，增加了故障点。近年市场上出现了过各种电机保护器，但所用电流传感器的信号线性度低，加上调试时无指示装置监控，调试误差大，其保护精度不稳定。

本实用新型的目就是为解决上述现有技术的不足，而设计一种调试准确方便，反映灵敏，保护可靠的负载监控式电机保护器。

为实现本实用新型的目的，本实用新型的技术方案如下：

一种用于交流电机保护的负载监控式电机保护器，其中：

铁芯传感线圈串联二极管，与电容器和二极管并联后再串联电阻跨接在三极管发射极和基极上形成门电路。A、B、C三相的门电路串联，A相集电极串联电阻后接在电源正极，C相发射极接地，形成或门电路。继电器线圈与可控硅串联，接在电源正极和地之间，继电器常闭点接在电机接触器线圈控制电路中，形成继电保护电路。继电器线圈和可控硅的接点接在跟随器输入端，跟随器输出端接发光二极管，再串电阻接地形成运行指示电路。当电机运行正常时，继电保护电路的可控硅不导通，跟随器输出高电平，运行指示发光二极管发光；当电机电路有故障时，可控硅导通，继电器动作，跟随器输出低电平，运行指示发光二极管不亮。

发光二极管串联电阻和电容器并联接在A相门电路集电极和地之间，A相门电路集电极串联稳压二极管和二极管接在继电保护可控硅的控制极上，形成缺相指示和保护电路。当发生缺相时，门电路输出高电平，发光二极管亮，可控硅导通，继电器动作，电机接触器断开，电机断电。

发光二极管串联电阻和可控硅接在电源正极和地之间，形成过载指示电路。从任一门电路的电阻和电容接点与跟随器、放大器、比较器、电阻串联接在过载指示电路的可控硅控制极上；再串联二极管接在继电保护电路的可控硅控制极上，形成过载、短路(堵转)指示和保护电路。当发生过载、短路(堵转)时，门电路电阻和电容接点电平升高，比较器输出高电平，两个可控硅都导通，过载指示发光二极管发光，保护继电器动作，电机接触器断开，电机断电。

放大器输出端接有负载指示表，放大器的输入、输出端之间跨接有电容和按电机额定电流调整反馈电阻值的电位器。

电流传感器线圈用的铁芯由冷轧硅钢片叠成，截面积85～90平方毫米，线圈1200～2000匝，串联10～50欧姆的电阻。

用4运放集成块联成跟随器、放大器、比较器。

下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步说明。

图1为负载监控式电机保护器的安装使用示意图；

图2为负载监控式电机保护器的电路示意图。

如图1所示，使用本实用新型首先按图1的示意进行设备安装，并注意按接线端子上的标号B、1、2、3、4正确接线。接好线后检查配电盘上的保险RD是否完好确认无误后，合刀闸QS，合控制开关K或按按钮，接触器KM的线圈通电，接触器动作，电机M运行。本实用新型对电机M的保护作用在于，电机的三根电源线分别穿过本实用新型的电流传感器DBS的三个圆孔；本实用新型电路中的继电器的一个常闭触点J₁，接在电机接触器线圈的控制电路中。当出现故障时，电流传感器信号经放大比较后，保护继电器动作，则触点J₁断开，电机断电而得到保护，同时，继电器的常开点J₂合上，报警器报警，通知管理人员处理。

图2示出了本实用新型的电子线路图。图中A、B、C是三个带铁芯的电流传感器线圈。铁芯用冷轧硅钢片叠成，铁芯截面为85-90平方毫米。线图用直径0.15～0.20mm的柒包线绕成，圈数1200-2000匝。线圈串有10-50欧的电阻，使铁芯工作在磁化曲线的上升段的中部，以保证电流传感器的直线性。为了提高过载保护的精度，传感器可分为三档设计，分别应用于电机额定电流为3-80A，80-160A，160-320A。线图A串联二极管D11，和二极管D14、电容C₁并联，再串联电阻R₁，跨接在三极管D₃的发射极和基极之间，形成A相门电路；线图B串联二极管D₁₂，与二极管D₁₅、电容C₂并联，再串联电阻R₂，跨接在三极管D₄的发射极和基极之间，形成B相门电路；线图C串联二极管D₁₃与二极管D₁₆、电容C₃并联，再串联电阻R₃，跨接在二极管D₅的发射极和基极之间，形成C相门电路。A、B、C三个门电路串联，C相门电路发射极接地，A相门电路的集电极串电阻R₄接15V电源，构成或门电路。或门电路是本实用新型对电机进行保护的讯号源。当电机电源有电并正常运行时，线图有感应电势，三个三极管D₃、D₄、D₅都导通，则K₁点为低电平；缺相指示发光二极管L₂不亮；可控硅D₁也不导通，继电器的线圈J不通电，跟随器O的输入点K₂和输出点都是高电平，运行指示发光二极管L₁发光。当A、B、C三相中至少有1相无电时，相应的三极管不导通，或门电路输出点K₁为高电平，缺相指示发光二极管L₂亮；K₁点的高电平经稳压管D₆和二极管D₈传到可控硅D₁的控制极，可控硅D₁导通，继电器J通电动作，则主控电路中J₁断开，接触器KM断电，电机M停转；因可控硅D₁导通，K₂点为低电平，跟随器O输出低电平，运行指示发光二极管L₁则由亮转为不亮；继电器动作，J₂点闭合上，接通报警器发出报警信号。电路中的电容器C₁、C₂、C₃和C₄的作用是滤波，消除A、B、C三相电流不同步接通时造成的瞬间缺相的误作用。电容器C₅防止可控硅D₁的误动作。二极管D₉的作用是隔断缺相信号对可控硅D₂的影响，确保缺相时D₂不导通，过载指示发光二极管L₃不亮。

过载保护的信号是可由三个门电路中的任一个中取信号。本实施例是从C相门电路取信号，经跟随器、放大器、比较器处理后控制可控硅的导通而保护电机。在本实用新型中用运放集成块，如LM324，按照通常方式接上电源和有关部件组成跟随器L，放大器M，比较器N，和跟随器O。C相门电路的电阻和电容的接点与跟随器L的输入端12相连，输入端13与输出端14相接，输出端14串联电阻R₈后接在放大器M的输入端2。放大器M的输出端1串联电位器T₂与比较器N正端5连接。放大器端点3接地。在输出端1和地之间接负载指示表B，输入和输出端之间跨接有可调整反馈电阻值的电位器T₁和电容C₈。电位器T₁安装在面板上，为电机额定电流整定旋钮。电位器T₂的滑动点串接电容C₆接地。分压电路中电阻R₄和5V稳压管D₇的结点，与比较器N的第二输入点6相连。比较器N的输出端7串联电阻R₁₀与可控硅D₂的控制极相接，再串联二极管D₉与可控硅D₁的控制极相接。跟随器L实际上起隔离作用，使放大器M和跟随器L不消耗C相门电路的能量，从而不影响C相电流传感线圈的线性。在电阻R₁₀和可控硅D₁控制极之间接有二极管D₉，其作用主要是隔断缺相讯号对过载指示发光二极管L₃的影响。在放大器M的输出端1接有负载指示表B。负载指示表B装在面板上，做为负载监控指示表。负载指示表B实际上是一个直流电压表，它显示放大器M输出电压值，但表盘上的标度为0-3，其中1为基值电压，在实施例中基值为5V，超过1为过过载。面板上还装有电位器T₁的旋钮，做为电机额定电流整定旋钮。电机M起动后，慢慢旋转电流整定旋钮，指针由大向小逆时针调节，使指针调到0.5-1之间，一般指在0.8或0.9为宜。调电位器T₁的电阻值，实际上是调节放大器M的负反馈和放大倍数。放大器M的放大倍数K＝T₁/R₈，因此，电位器T₁的电阻值越大，负反馈越小，放大倍数越大。对于不同的电机，调节电位器T₁的阻数，使放大器M输出端的负载指示表B指在0.8或0.9，不超过1。如此调整后，放大器输出电压经过与基值比较后输出低电平，可控硅D₁、D₂不导通。过载时，过载指表B指示超过1，比较器输出高电平，可控硅D₁、D₂导通，过载指示发光二极管L₃亮，继电器J动作，主回路断开，电机停转，完成过载保护作用。电容C₈的作用是消除电机M起动时产生的瞬间冲击电流而造成的误动作。电容C₆与电位器T₂的滑动点连接，形成延时电路，可延迟比较器N输入讯号的时间；避免电机M由于短时间的过载而造成的继电器J的误动作。

当电机由于机械故障造成短路(堵转)时，电机的电流急增到额定电流的6-7倍，放大器M的输出值大大超过基值，电容C₇、C₈迅速充电，比较器N输出高电平，可控硅D₁、D₂导通，继电器J动作，电机断电。

本实用新型的电流传感器线性度高，运算放大器的放大倍数经整定，并装有负载指示表和运行、缺相、过载指示发光二极管，具有监控直观，保护精度和准确度高的优点。本实用新型不仅可用于电机保护，也可用于三相电力输配系统中做为保护装置。

附图说明：

图1为负载控式电机保护器的安装使用示意图；

图2为负载控式电机保护器的电路原理图。

其中：～M-交流电机           KM-交流接触器QS-电源刀闸            RD-融断器K-电机控制开关         J-继电器 12V 5AJ₁-继电器的常闭触点    J₂-继电器的常开触点D₁、D₂-单向可控硅 1A 100VD₃、D₄、D₅-三极管8050或9014D₆、D₇-5伏稳压二极管D₈～D₁₅-二极管，1N4004R₁、R₂、R₃-电阻 1/2W 10～50＝ΩR₄、R₆、R₇、R₁₀-电阻 1/2W 1.2KR₅、R₉-电阻 1/4W 4.7KR₈-电阻 1/4W 0.8K～1KC₁、C₂、C₃、C₄、C₇-电解电容  25V10μfC₈-电容16V 0.47＝μfC₅、C₈-电解电容25V 100μfT₁、T₂-电位器 1W 100K-150KL₁、L₂、L₃-发光二极管  3B-负载指示电压表

Claims (2)

1、一种电机保护器，特别适用于交流电机保护的负载监控式电机保护器，其中：

a、铁芯传感线圈串联二极管，与电容器和二极管并联后再串联电阻跨接在三极管发射极和基极上形成门电路；

A、B、C三相的门电路串联，A相集电极串联电阻后接在电源正极，C相发射极接地，形成或门电路；

继电器线圈与可控硅串联，接在电源正极和地之间，继电器常闭点接在电机接触器线圈控制电路中，形成继电保护电路；

继电器线圈和可控硅的接点接在跟随器输入端，跟随器输出端接发光二极管，再串电阻接地形成运行指示电路；

当电机运行正常时，继电保护电路的可控硅不导通，跟随器输出高电平，运行指示发光二极管发光；当电机电路有故障时，可控硅导通，继电器动作，跟随器输出低电平，运行指示发光二极管不亮；

b、发光二极管串联电阻和电容器并联接在A相门电路集电极和地之间，A相门电路集电极串联稳压二极管和二极管接在继电保护可控硅的控制极上，形成缺相指示和保护电路；

当发生缺相时，门电路输出高电平，发光二极管亮，可控硅导通，继电器动作，电机接触器断开，电机断电；

c、发光二极管串联电阻和可控硅接在电源正极和地之间，形成过载指示电路；

从任一门电路的电阻和电容接点与跟随器、放大器、比较器、电阻串联接在过载指示电路的可控硅控制极上；再串联二极管接在继电保护电路的可控硅控制极上，形成过载、短路(堵转)指示和保护电路；

当发生过载、短路(堵转)时，门电路电阻和电容接点电平升高，比较器输出高电平，两个可控硅都导通，过载指示发光二极管发光，保护继电器动作，电机接触器断开，电机断电；

其特征在于放大器输出端接有负载指示表，放大器的输入、输出端之间跨接有电容和按电机额定电流调整反馈电阻值的电位器；

电流传感器线圈用的铁芯由冷轧硅钢片叠成，截面积85～90平方毫米，线圈1200～2000匝，串联10～50欧姆的电阻。

2、根据权利要求1所述的负载监控式电机保护器，其特征在于用4运放集成块联成跟随器、放大器、比较器。

Images