CN2311878Y - 电机保护自动控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三相电机等负载的紧急保护装置。包括三相电流互感器、三相二极管整流桥路、过压/过载保护电路、断相保护电路、阻抗变换触发电路和可控硅。可控硅可串接在交流接触器的电源回路中,交流接触器的动触点则串接在电机的三相供电电路中。正常工作状态时,阻抗变换触发电路触发可控硅导通,发生断相或过压/过载时,两保护电路均使阻抗变换触发电路失去触发电压,关断可控硅,对电动机实现快速断电保护,动作可靠。

Description

电机保护自动控制器

本实用新型涉及一种电开关，更确切地说是涉及一种三相电机等负载的紧急保护装置。

当三相电机等负载发生堵转、缺相、过压、过载、短路等突发故障时，需要及时切断三相供电，以免烧毁电机等负载。用于切断电机等负载三相供电的紧急保护装置，大致有电子式及电热式两种类型。

采用热继电器的电热式保护装置有惰性大的缺点，而电子式的保护装置通常需要使用同步电源，给使用造成了一定的局限性。

中国实用新型专利“磁电式综合控制器”(95229193.2、95229195.9)，公开了一种综合运用磁电控制原理设计的电机保护自动控制器，不必使用同步电源，该种控制器采用电流互感器、二极管整流桥路检测电机等负载的故障状况，用光电耦合器作为控制部件触发可控硅工作，再由可控硅控制设置在三相电源中的交流接触器，在电机出现异常情况时关断交流接触器切断电机等负载的供电，从而构成磁电式综合控制。实际使用中，由于光电耦合器对环境温度及气流等极其敏感，特别是炎热的夏天更容易发生误动作，从而造成了保护工作误差。

本实用新型的目的是设计一种电机保护自动控制器，对上述磁电式综合控制器作出改进设计，使其可控硅的触发电路不再使用光电耦合晶体管开关电路，从而形成一种保护可靠、快速的自动保护控制器。

本实用新型目的是这样实现的，电机保护自动控制器，由三相电流互感器L1、L2、L3、可控硅ST及可控硅的触发控制电路连接构成，其特征在于：

所述可控硅的触发控制电路包括第一、第二、第三相二极管整流桥路、断相保护电路、过压/过载保护电路和阻抗变换触发电路；第一、第二、第三相二极管整流桥路的输入端分别连接对应的三相电流互感器L1、L2、L3，第一相二极管整流桥路输出端连接过压/过载保护电路，第一、第二、第三相二极管整流桥路输出端分别连接断相保护电路输入端，断相保护电路及过压/过载保护电路输出连接阻抗变换触发电路输入端，阻抗变换触发电路输出端接所述可控硅ST的触发端。

所述的第一相二极管整流桥路包括第1二极管桥路和第2二极管桥路；所述的断相保护电路由第一可控硅CT1、第二可控硅CT2、第三可控硅CT3串连连接构成；所述的阻抗变换触发电路包括二极管和两个并联连接的第四可控硅CT4及第五可控硅CT5；二极管阴极接第四可控硅CT4、第五可控硅CT5的阳极，第五可控硅CT5的触发极连接所述的可控硅ST的触发极，电流互感器线圈L1两端分别连接第1、第2二极管桥路的一个输入端，第1、第2二极管桥路的另一输入端并接，第1二极管桥路的输出端接所述的过压/过载保护电路，第2二极管桥路的输出正端接过压/过载保护电路及第一可控硅CT1的触发极，第2二极管桥路的输出负端接第一、第二可控硅CT1、CT2的串接点；电流互感器线圈L2两端分别连接第二相二极管整流桥路的两输入端，第三相二极管整流桥路的输出正端接第二可控硅CT2的触发端，第二相二极管整流桥路的输出负端连接第二、第三可控硅CT2、CT3的串接点；电流互感器线圈L3两端分别连接第三相二极管整流桥路的两输入端，第三相二极管整流桥路的输出正端连接第三可控硅CT3的触发极，第三相二极管整流桥路的输出负端接第三可控硅CT3的阴极及所述二极管的阳极；第一可控硅CT1阳极接第四可控硅CT4触发极，第五可控硅CT5触发极接所述可控硅ST的触发极。

所述的过压/过载保护电路由晶体三极管Q1、Q2、电阻R1、R2、R3、电位器W、电容C1连接构成，Q1集电极通过电阻R3接所述第1二极管桥路的输出正端，Q1、Q2发射极接电容C1一端、电位器W一端及第1二极管桥路的输出负端，Q1基极接Q2集电极及R1一端，Q2基极接C1、W另一端，W的调整端接R2一端，R1、R2另一端连接所述第2二极管桥路输出正端及可控硅CT1触发极。

所述的过压/过载保护电路由晶极三极管Q1、Q2、电阻R1、R2、R3、电容C1、电位器W和可控硅CT6连接组成；电阻R3并接在第1二极管桥路的输出端间，Q1基极连接Q2集电极及R2一端，Q1集电极接CT6阴极，Q2基极接W一端及C1一端，W另一端接C1另一端及Q2、Q1发射极和所述可控硅CT3阴极，W调整端接R1一端，R1另一端接R2另一端及CT6触发极、所述可控硅CT1的阳极，CT6阳极接所述可控硅CT4的触发极。

二极管整流桥路将交流电压转换为直流电压，正常工作状态下，可控硅触发控制电路触发可控硅ST导通，串接在可控硅电源回路中的交流接触器吸合导通，其动触点闭合维持向三相电机等负载供电，当发生过压、过载或发生断相时，分别由过压/过载保护电路、断相保护电路控制阻抗变换触发电路，进而使可控硅ST关断，交流接触器断电，其动触点恢复原态，切断三相电机等负载的供电，瞬间保护电机。本控制器相对原光电耦合式的触发电路，有保护动作快、动作可靠、不受环境温度、气流影响等特点，具有有效的实用效果。

图1、电机保护自动控制器应用实例电连接图；

图2、电机保护自动控制器结构原理框图；

图3、电机保护自动控制器实施例电路图一；

图4、电机保护自动控制器实施例电路图二。

参见图1，图中A、B、C为三相电，M为三相电机，Z为交流接触器线圈，Z1-Z4为交流接触器动触点，ZK1为启动按键，ZK2为关闭按键，K1、K2连接电机保护自动控制器。

启动时按压ZK1，交流接触器线圈Z得电，其动触点Z1-Z4吸合，向三相电机M供电。正常工作状况时，K1、K2间相当于开关闭合，维持该供电状态；异常工作状况时，电机保护自动控制器K1、K2间断路，交流接触器线圈Z失电，其动触点Z1-Z4恢复静态，切断电机M的供电，实施保护功能。在正常工作状况下，只要按压ZK2就可切断电机M的供电。

参见图2，电机保护自动控制器主要包括三相电流互感器10、11、12，三相二极管整流桥路13、14、15，过压/过载保护电路16，断相保护电路17，阻抗变换触发电路18和可控硅19，可控硅19的K1、K2与外部电磁执行电路连接，如图1所示。

参见图3并结合参见图2，L1、L2、L3为三相电流互感器10、11、12，拾取A、B、C三相交流信号。第1二极管桥路D1-D4、第2二极管桥路D5-D8串接组成第一相二极管整流桥路13，D9-D12组成第二相二极管整流桥路14，D13-D16组成第三相二极管整流桥路15，分别将三相交流信号转换为直流触发信号，触发过压/过载保护电路16及断相保护电路17工作，同时实现电机保护自动控制器能源自给。

晶体三极管Q1、Q2、电阻R1-R3、电位器W及电容C1连接构成过压/过载保护电路16，三个串连连接的可控硅CT1-CT3构成断相保护电路17。两个并接的可控硅CT4、CT5及二极管D17构成阻抗变换触发电路18。串接在K1、K2端间的可控硅ST(19)完成最终的开、关控制功能。

电机正常运转时，第1、第2二极管桥路输出的电压使Q1导通(但Q2截止)。三相二极管整流桥路输出电压触发可控硅CT1、CT2、CT3导通，并进而触发D17、CT4、CT5导通，ST导通，K1、K2端间呈开关闭合状态。当发生任一相断相时，造成三个串接的CT1、CT2、CT3中的一个相应可控硅失电关断，CT4因失去触发信号而关断，CT5、ST随之关断，K1、K2端间呈开关断开状态，实施紧急保护。当发生过压或过载时，电机中产生涡流，电流互感器L1感应的电流增大，第1二极管桥路D1-D4输出电压升高，Q2由截止转变为导通(电位器W可用于调整导通点)，使Q1截止，即二极管桥路D1-D4开路，由于第2二极管桥路D5-D8与第1二极管桥路D1-D4串接在L1的线圈回路中，因此D1-D4的开路使D5-D8失电，可控硅CT1因失去触发电压而关断，并最终使CT4、CT5、ST均关断，K1、K2端间呈开关断开状态，实施紧急保护。

图3所示的过压/过载保护电路(16)适用于对微型、小型电机的过压/过载保护(负载电流小于25A)。对于负载电流超过30A的中、大型电机，由于晶体三极管Q1基本处于饱和状态，D5-D8处于导通与截止的临界状态，将会失去对过压/过载的保护作用，因而将过压/过载保护电路16修改为图4中电路，在原电路元件Q1、Q2、R1、R2、R3、C1、W的基础上增加了一个可控硅CT6。

参见图4，图中的电流互感器L1、L2、L3，第一相二极管整流桥路D1-D8，第二相二极管整流桥路D9-D12，第三相二极管整流桥路D13-D16，断相保护电路CT1-CT3，阻抗变换触发电路CT4、CT5、D17均与图3电路中相同，但将过压/过载保护电路连接在CT1阳极与CT3阴极间，分别为直流整流电源的正极与负极，其工作原理同图3电路，即当正常状态时，Q1导通、Q2截止，使CT1-CT5触发导通，ST导通；当出现断相时，CT1-CT3中有一个截止，使CT6、CT4、CT5、ST截止；当出现过压/过载时，Q2导通、Q1截止，使CT6、CT4、CT5、ST截止。

本实用新型的电机保护自动控制器，无需同步电源，可实现电源自给，对电机等负载的堵转、断相、过载、过压等故障均能在瞬间给予断电保护，动作可靠无误，且电路结构简单，对元器件无特殊要求。

Claims (4)

1、一种电机保护自动控制器，由三相电流互感器L1、L2、L3、可控硅ST及可控硅的触发控制电路连接构成，其特征在于：

所述可控硅的触发控制电路包括第一、第二、第三相二极管整流桥路、断相保护电路、过压/过载保护电路和阻抗变换触发电路；第一、第二、第三相二极管整流桥路的输入端分别连接对应的三相电流互感器L1、L2、L3，第一相二极管整流桥路输出端连接过压/过载保护电路，第一、第二、第三相二极管整流桥路输出端分别连接断相保护电路输入端，断相保护电路及过压/过载保护电路输出连接阻抗变换触发电路输入端，阻抗变换触发电路输出端接所述可控硅ST的触发端。

2、根据权利要求1所述的电机保护自动控制器，其特征在于：所述的第一相二极管整流桥路包括第1二极管桥路和第2二极管桥路；所述的断相保护电路由第一可控硅CT1、第二可控硅CT2、第三可控硅CT3串连连接构成；所述的阻抗变换触发电路包括二极管和两个并联连接的第四可控硅CT4及第五可控硅CT5；二极管阴极接第四可控硅CT4、第五可控硅CT5的阳极，第五可控硅CT5的触发极连接所述的可控硅ST的触发极，电流互感器线圈L1两端分别连接第1、第2二极管桥路的一个输入端，第1、第2二极管桥路的另一输入端并接，第1二极管桥路的输出端接所述的过压/过载保护电路，第2二极管桥路的输出正端接过压/过载保护电路及第一可控硅CT1的触发极，第2二极管桥路的输出负端接第一、第二可控硅CT1、CT2的串接点；电流互感器线圈L2两端分别连接第二相二极管整流桥路的两输入端，第三相二极管整流桥路的输出正端接第二可控硅CT2的触发端，第二相二极管整流桥路的输出负端连接第二、第三可控硅CT2、CT3的串接点；电流互感器线圈L3两端分别连接第三相二极管整流桥路的两输入端，第三相二极管整流桥路的输出正端连接第三可控硅CT3的触发极，第三相二极管整流桥路的输出负端接第三可控硅CT3的阴极及所述二极管的阳极；第一可控硅CT1阳极接第四可控硅CT4触发极，第五可控硅CT5触发极接所述可控硅ST的触发极。

3、根据权利要求2所述的电机保护自动控制器，其特征在于；所述的过压/过载保护电路由晶体三极管Q1、Q2、电阻R1、R2、R3、电位器W、电容C1连接构成，Q1集电极通过电阻R3接所述第1二极管桥路的输出正端，Q1、Q2发射极接电容C1一端、电位器W一端及第1二极管桥路的输出负端，Q1基极接Q2集电极及R1一端，Q2基极接C1、W另一端，W的调整端接R2一端，R1、R2另一端连接所述第2二极管桥路输出正端及可控硅CT1触发极。

4、根据权利要求2所述的电机保护自动控制器，其特征在于；所述的过压/过载保护电路由晶极三极管Q1、Q2、电阻R1、R2、R3、电容C1、电位器W和可控硅CT6连接组成；电阻R3并接在第1二极管桥路的输出端间，Q1基极连接Q2集电极及R2一端，Q1集电极接CT6阴极，Q2基极接W一端及C1一端，W另一端接C1另一端及Q2、Q1发射极和所述可控硅CT3阴极，W调整端接R1一端，R1另一端接R2另一端及CT6触发极、所述可控硅CT1的阳极，CT6阳极接所述可控硅CT4的触发极。

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