CN2331112Y - 一种本质安全型电动机保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电动机电子保护装置,主要用保护工作于存在爆炸性气体环境以及价值极高的大功率防爆型电动机,对其在运行中发生的断相、过流以及绕组与壳体的相壳短路或漏电等故障实行有效的保护。它包括:三只电流互感器;三个桥式整流电路;一个滤波电路;三个全波整流滤波电路;一个断相·相不平衡检测电路;一个过流检测电路;一个控制电路;一个开关电路;一个稳压电路;一个手动装置,上述的手动装置是一个低压按钮开关装置。从而获得了一种本质安全的保护器。另外,该保护器还采用简化结构实现多种故障的检测,从而具有结构简单的优点。

Description

一种本质安全型电动机保护器

本实用新型属于电动机电子保护装置，主要用于保护工作于存在爆炸性气体环境、价值极高的大功率防爆型电动机，对其在运行中发生的断相、过流以及绕组与壳体的相壳短路或漏电等故障实行有效的保护。

目前，市场销售的电动机保护器，由于内部存在电源变压器、继电器一类元件，连接导线多且带高压，不能用于上述危险场所。在实际应用中，为解决这一问题，人们采取特殊的措施，采用导线将保护器引至远离现场的总控制室进行安装，但这给工人的使用带来了诸多不便，为了使有关装置能在现场工作使用，人们可采用另一个方法是将有关的电路进行隔爆处理，即用片材予以封闭，使工作时产生的电火花与爆炸性气体隔离开来，并用隔爆型开关来实现起动与关闭。这种作法却导致连线增多，而且因保护器工作电源必需引人现场也无法从根本上排除高压电隐患。

另外，现有电动机保护器对于电动机内部绕组与壳体短路或漏电通常采用零序检测法，这种检测方法的应用却导致保护器结构复杂以及成本上扬。再者，电动机断相的检测，通常以检测信号的存在与消失来判断，不能作定量检测，因此，对电网相电压严重失衡的故障不能进行保护。

本电动机保护器利用电动机运行时的线电流来获取保护器的工作电压，并且利用可充电电池实现对电动机的起动或停车，从根本上消除了现场的高压电隐患，从而获得一种本质安全的电保护器。

该保护器的另一个特色是采用简化的结构来实现多种故障的检测。

因此，首先本实用新型的目的是要提供一种适合工作于存在着爆炸性气体环境，并可对电动机进行起动、停车操作的本质安全型电动机保护器。

其次，本实用新型的目的还在于所提供的保护器具有结构简单的特点。

其目的由下列方案实现：

该安全型电动机保护器，包括：

三只检测电动机运行故障及拾取电动机运行时的线电流能量作为工作电源的经胶封处理的电流互感器；

三个对上述三只电流互感器感应电压分别进行整流的桥式整流电路；

一个对上述三个桥式整流电路进行合并和滤波的经胶封处理的滤波电路；

三个对上述三只电流互感器的感应电压分别进行全波整流、滤波，以获得三相电动机各相运行状态电信号的全波整流滤波电路；

一个对上述全波整流滤波电路的三个电信号进行断相、相不平衡检测的断相·相不平衡检测电路；

一个对上述滤波电路进行过流检测的过流检测电路；

一个将来自上述断相·相不平衡检测电路和过流检测电路的故障信号进行处理的控制电路；

一个受控于上述控制电路，产生电动机起动或停车信号的开关电路；

一个对上述滤波电路的输出电压进行稳压，并向上述各电路提供工作电压的稳压电路；

一个控制电动机起动或停车的手动装置；

其特点是：

上述的手动装置是一个低压按钮开关装置，而且本保护器还包括一个作为辅助电源的经胶封处理的可充电电池，该可充电电池的充电电流由上述稳压电路提供；所述可充电电池通过手动装置与开关电路、控制电路构成所述可充电电池可转换地向开关电路或控制电路供电的连接关系。

为实现本发明创造的第二个目的，上述断相·相不平衡检测电路包括三个电压比较器和三个分压电路，其中三个分压电路的上端点分别与三个电压比较器的反相输入端连接，而三个分压电路的分压点则作为比较电压分别与三个电压比较器的同相输入端形成交叉连接，三个分压电路的上端点为该检测电路的三个信号输入端。

图1为本实用新型电路方框图；

图2为本实用新型一种具体实施电路图。

下面结合附图对本实用新型作具体的结构详细描述：

参照附图所示，三个桥式整流电路ZD1、ZD2、ZD3分别对三只电流互感器L1、L2、L3进行整流后合并，经滤波电路R5、C1滤波，稳压电路IC1稳压获得保护器的主工作电源；三个全波整流滤波电路的全波整流部分D1、D2，D3、D4，D5、D6分别对三只电流互感器L1、L2、L3的感应电压进行全波整流，并由全波整流滤波电路的滤波部分C3、R7、C6，C4、R8、C7，C5、R9、C8滤波获得电动机各相运行状态的电信号；断相·相不平衡检测电路包括三个电压比较器A1、A2、A3和三个分压电路R10、R13，R11、R14，R12、R15，其中三个分压电路的上端点A’、B’、C’分别与三个电压比较器的反相输入端连接，而三个分压电路的分压点A”、B”、C”则分别与三个电压比较器的同相输入端形成交叉连接；过流检测电路包括开机延时电路IC3、电压比较器A4、开关三极管V1，过流信号取自滤波电路R5、C1的输出端，此信号通过电位器W1调节后进入电压比较器A4的同相输入端，其反相端为过流设定端，将开机延时电路设计为当开机时，其输出为高电平，经过一段时间延时后变为低电平，开关三极管V1的基极受控于开机延时电路的输出，其集电极和发射极则接于电压比较器A4的同相输入端和地线之间；控制电路包含单向可控硅V9、V10，二极管D12、D13及电容C11、C12，其中，可控硅V9受控于经二极管D8、D9、D10或门运算的断相·相不平衡检测电路的三个比较器A1、A2、A3的输出信号，可控硅V10受控于过流检测电路的比较器A4的输出信号，由包含所述可控硅V9、V10的二个电支路获取的同极性信号一方面经二极管D12、D13或门运算产生停车电信号，另一方面分别控制发光三极管D22、D23，作断相或过流指示；开关电路包含三极管V7、V8，其中，V7的基极受控于控制电路的停车电信号，而V8的基极受制于V7的集电极；手动装置包含电阻R32、R36和按钮AN4、AN5，按钮AN4和电阻R32的支路连接于可充电电池E和V8基极之间，按钮AN5和电阻R36的支路连接于地和V8基极之间，由V8的集电极输出的信号可用于控制远在总控制室的电子开关；可充电电池E的充电电流由上述稳压集成提供，它向上述开关电路和控制电路供电。

其工作过程如下：

当按下按钮AN4时，V8得电导通，其输出信号通过控制远在总控制室的电子开关去起动交流接触器，从而使电动机得电工作；由互感器L1、L2、L3获得的各自感应电压，经桥式整流电路ZD1、ZD2、ZD3整流后再经滤波电路R5 C1滤波，从滤波电路输出的电压一支路被送至稳压电路IC1，该稳压电路的输出作为工作电压向检测电路、控制电路和可充电电池等供电，另一路被送至过流检测电路的输入端，电动机超动时，电路会出现短时过流情况，但由于开机延时电路的作用，在延时时间内输出高电平，使晶体管V1导通，过流检测信号被短路，保护器不动作，若在工作过程中，电路出现过流，由于开机延时电路的输出已变为低电平，晶体管V1截止，过流检测信号被送往较器A4，使A4输出高电平，可控硅V10导通，V6也导通，指示灯D23亮，同时，V7也导通，使V8截止，远在总控制室的电子开关关闭，交流接触器释放，电动机失电停止工作；互感器L1、L2、L3的感应电压还分别经全波整流滤波电路D1、D2；D3、D4；D5、D6整流，再经滤波电路C3、R7、C6，C4、R8、C7，C5、R9、C8滤波后获得了分别代表各相的三个电信号，此三个电信号进入断相·相不平衡检测电路检测，当三相中有一相断相或出现相不平衡或相与壳漏电时，比较器A1、A2、A3将有一个出现高电平，使Q点也变为高电平，Q点的高电平导致可控硅V9导通，使V5也导通，这时，指示灯D22亮，同时V7也导通，使V8截止，电动机失电停止工作；若在电动机的工作过程中，按下AN5，由于V8截止，电子开关将关闭，电动机也将停止工作。

理想的是，上述方案设置有放电限制电路。考虑到当故障发生时，若不马上处理，随着指示灯D22、D23点亮时间的增长，可充电电池的电压将下降，最终将导致电能耗尽，放电限制电路的设置将有利于克服这一问题，该电路包含由电压比较器A6和晶体管V4，其中，比较器A6的工作电源受V4控制，而V4的导通又受到控制电路停车信号的控制，比较器A6的同相输入端取自三只二极管的正向压降，反相端用于测试可充电电池的输出，比较器A6的输出作用于控制电路的指示灯D22、D23支路的负端。当可充电电池E的电压下降到3.6V时，比较器A6将输出高电平，指示灯D22、D23的负端由于出现高电平也将熄灭，尽管此电路的设立也要消耗电能，但相比之下小得很多，因此，它的存在将有助于延长电池的使用寿命。另外，本产品出厂时，只需按下AN4，使V9、V10复原，V4便截止，此时，电路将完全不耗电。

更理想的是，上述方案还设置有过流设定指示电路。它的设置能保证用户准确设定电动机过流保护的工作点。该电路包含电压比较器A7、A8，电阻R41、R42、W4，晶体管V3，二极管指示灯D18、D19、D20，其中，电阻R41、R42、W4构成电压比较器的窗口电压，R42上端为过流1.3倍的临界值基准电压，R42下端为过流1.1倍的临界值的基准电压。当W1调节时其动臂上的电压高于R42上端电压时，A7输出低电平，其输出端上指示灯D20亮，定义为设定偏高；当动臂上的电压低于R42下端电压时，A8输出低电平，比较器A8输出低电平，其输出端上的指示灯D19灯亮，定义为设定偏低；当设置值较准确地落在过流1.2％时，D19、D20均熄灭，而D19、D20的交叉点连接于V3的基极上，V3的发射极又接有D18，交叉点由于二个比较器均输出低电平而获得高电压，从而使V3导通，D18发光，表示设定正确。该电路的设置，可避免因操作偏差而造成过流保护的失误。

另外，最好的是，本保护器还设置一个功能自检模拟开关电路，该电路包含按钮AN1、AN2、AN3及可变电阻W1，其中，按钮AN1、AN2、AN3分别接于断相·相不平衡检测电路的三个输入信号端，可变电阻W1串接于滤波电路的输出端。这样，使用者可定期通过按钮AN1、AN2、AN3及可变电阻W1来检验保护器保护功能的有效性问题。

本实用新型的电动机保护器，与现有防爆型电动机保护器相比，它具有下列优点：

1.本保护器完全将高压电隐患排除于工作现场这外，是一种从本质而言的安全保护器，而且，本保护器增加了控制电动机起动及停止的开关，使保护器具备了操作功能，这一点是其它保护器所没有的。

2.由于采用可充电电池为电动机起动与停止操作提供电源，且利用电动机的线电流来获取保护器的工作电压，可以省去电源变压器，使保护器与总控制室的控制对象连接仅为二根引线，具有引线少的特点。

3.对三个分别代表各相的运行状态电信号采用三个电压比较器分别进行交叉比较的检测方法，简化了保护器的结构。

4.能对断相、过流等保护功能进行自检模拟。

5.由于设置了放电限制电路，有利于保护可充电电池，使可充电电池的使用寿命得以提高。

6.过流设定指示电路的设立，有利于用户准确地设定过流工作点。

Claims (6)

1.一种本质安全型电动机保护器，包括：

三只检测电动机运行故障及拾取电动机运行时的线电流能量作为工作电源的经胶封处理的电流互感器；

三个对上述三只电流互感器感应电压分别进行整流的桥式整流电路；

一个对上述三个桥式整流电路进行合并和滤波的经胶封处理的滤波电路；

三个对上述三只电流互感器的感应电压分别进行全波整流、滤波，以获得三相电动机各相运行状态电信号的全波整流滤波电路；

一个对上述全波整流滤波电路的三个电信号进行断相、相不平衡检测的断相。相不平衡检测电路；

一个对上述滤波电路进行过流检测的过流检测电路；

一个将来自上述断相。相不平衡检测电路和过流检测电路的故障信号进行处理的控制电路；

一个受控于上述控制电路，产生电动机起动或停车信号的开关电路；

一个对上述滤波电路的输出电压进行稳压，并向上述各电路提供工作电压的稳压电路；

一个控制电动机起动或停车的手动装置；

其特征是：

上述的手动装置是一个低压按钮开关装置，而且本保护器还包括一个作为辅助电源的经胶封处理的可充电电池，该可充电电池的充电电流由上述稳压电路提供；所述可充电电池通过手动装置与开关电路、控制电路构成所述可充电电池可转换地向开关电路或控制电路供电的连接关系。

2.根据权利要求1的电动机保护器，其特征在于，所述断相。相不平衡检测电路包括三个电压比较器和三个分压电路，其中三个分压电路的上端点分别与三个电压比较器的反相输入端连接，而三个分压电路的分压点则分别与三个电压比较器的同相输入端形成交叉连接。

3.根据权利要求2的电动机保护器，其特征在于，所述的过流检测电路包括开机延时电路、电压比较器和三极管开关，其中，电压比较器的反相端为过流设定端，而电压比较器的同相输入端作为过流信号检测端，三极管开关的基极受控于开机延时电路的输出，其集电极和发射极则接于电压比较器的同相输入端和地线之间；

4.根据权利要求3的电动机保护器，其特征在于，该保护器设置放电限制电路，所述放电限制电路包含有电压比较器和晶体管，其中，比较器的工作电源受晶体管控制，而晶体管的导通又受到上述控制电路停车信号的控制，该比较器的输出则作用于上述控制电路指示灯支路的负端。

5.根据权利要求4的电动机保护器，其特征在于，该保护器设置过流设定指示电路，该电路包含电压比较器A7、A8，电阻R41、R42、可变电阻W4和晶体管V3及二极管指示灯D18、D19、D20，其中，电阻R41、R42、W4构成电压比较器A7、A8的窗口电压，电压比较器A7、A8的输出端分别接有二极管指示灯D20、D19，而二极管指示灯D20、D19的交叉点则连接上晶体管V3基极，而晶体管V3的集电极或发射极上串联有指示灯D18。

6.根据权利要求5的电动机保护器，其特征在于，该保护器设置有功能自检模拟电路，该电路包含按钮AN1、AN2、AN3及可变电阻W1。

Images