CN2626107Y

CN2626107Y - 电子式电机保护器

Info

Publication number: CN2626107Y
Application number: CN 03257035
Authority: CN
Inventors: 李刚; 曹云翔
Original assignee: BEIJING BOXIN DONGCHEN ELECTRONIC EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-07-14
Anticipated expiration: 2013-04-21

Abstract

本实用新型公开了一种电子式电机保护器，它主要由壳体和设置在壳体内的控制电路板构成。所述控制电路板主要包括漏电闭锁检测处理电路、三相取样放大电路、缺相检测处理电路、过载检测处理电路、短路检测处理电路、输出控制电路和电源电路，它可以检测被控电机的漏电、缺相、短路和过载故障，当被控电机出现上述故障时，可及时切断被控电机电源，使电机停止工作，从而保护被控电机。本实用新型适用于交流50Hz，电压380V、660V、1140V，电流从5.5A－220A的长期工作制、间断工作制或反复短时工作制的交流电动机，它可实现过载、断相、缺相、短路保护，结构简单，保护过程全面、故障指示明显、适配功率可调的优点。

Description

电子式电机保护器

技术领域

本实用新型涉及一种电机保护器，尤指一种具有缺相、过载、短路、漏电等故障检测、保护功能的电子式电机保护器，特别适用于煤矿井下等恶劣环境。

背景技术

目前，对于交流电动机的过载、过流保护普遍采用热继电器进行保护。当电机过载、过流时，随着电流的升高，电机发热，热继电器动作，切断电机电源，使电机停止工作。热继电器是五十年代初引进苏联技术开发的金属片机械式电机过载保护装置。它在保护电机过载方面具有一定的作用。但是，它功能单一，无缺相、漏电保护功能，在实际使用过程中，对其它故障引起的电机烧毁不能起到真正的保护作用；另外，它结构也比较复杂、生产工艺难度大、成本高、灵敏度差。

发明内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的是提供一种结构简单、灵敏度高、可靠性高的多功能电子式电机保护器。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种电子式电机保护器，它主要由壳体和设置在壳体内的控制电路板构成；

所述控制电路板主要包括漏电闭锁检测处理电路、三相取样放大电路、缺相检测处理电路、过载检测处理电路、短路检测处理电路、输出控制电路和电源电路；

所述漏电闭锁检测处理电路的信号输入端与电机外壳相连，检测电动机外壳及辅助线路是否存在漏电的现象，其输出端通过输出控制电路与电机三相电源的其中一相电源相连，控制电机的旋转；

所述三相取样放大电路的信号输入端与设置在电机输出端的三相电流互感器的信号输出端相连，三相取样放大电路的信号输出端分别与缺相检测处理电路、过载检测处理电路和短路检测处理电路的信号输入端相连；缺相检测处理电路、过载检测处理电路和短路检测处理电路的信号输出端均通过输出控制电路与被控电机三相电源的其中一相电源相连，控制电机的旋转；

所述输出控制电路串联在被控电机三相电源的其中一相电源回路中。

由于本实用新型的控制电路板采用模块化设计，所以，本实用新型结构简单、灵敏度高、可靠性高。另外，由于本实用新型可以实现对电机的漏电、缺相、过载和短路故障的检测和处理，与传统的单一功能的保护装置相比具有保护全面、功能多、使用范围广的优点。

附图说明

图1为本实用新型电路板的原理框图

图2为本实用新型电路板的具体电路图

具体实施方式

本实用新型公开的电子式电机保护器包括一个壳体和设置在壳体内的电路板。壳体上设有电源输入端子、检测用端子和控制信号输出端子。

如图1所示，设置在壳体内，具有缺相、过载、短路和漏电检测功能的电路板主要包括漏电闭锁检测处理电路1、三相取样放大电路2、缺相检测处理电路3、过载检测处理电路4、短路检测处理电路5、语音提示电路6、输出控制电路7和电源电路8。

漏电闭锁检测处理电路1的信号输入端与电机外壳相连，检测电机外壳及其辅助线路是否存在漏电现象，其输出端通过输出控制电路7与被控电机三相电源的其中一相电源相连，控制电机的旋转。当电机出现漏电现象时，漏电闭锁检测处理电路1发出控制信号，通过输出控制电路7切断电机电源，使电机停止旋转，从而保护电机。

三相取样放大电路2的信号输入端与设置在电机输出端的三相电流互感器的信号输出端相连，三相取样放大电路2的信号输出端分别与缺相检测处理电路3、过载检测处理电路4和短路检测处理电路5的信号输入端相连；缺相检测处理电路3、过载检测处理电路4和短路检测处理电路5的信号输出端均通过输出控制电路7与被控电机三相电源的其中一项电源相连，控制电机的旋转，同时，通过语音提示电路6进行语音提示。当被保护的电动机存在缺相、过载、短路现象时，缺相检测处理电路3、过载检测处理电路4和短路检测处理电路5输出控制信号，通过输出控制电路7切断电机电源，使其停止旋转。

电源电路8为整个电路板提供工作电源。

本实用新型的工作原理是：通过设置在电机输出处的三相电流互感器检测电机的三相电流；将检测到的电机三相电流经三相取样放大电路2处理后；经缺相检测处理电路3、过载检测处理电路4和短路检测处理电路5处理、判断被保护电机是否存在缺相、过载和短路现象；如果存在缺相、过载和短路现象，立即通过输出控制电路7切断电机电源，同时，通过语音提示电路6进行报警；本实用新型还通过漏电闭锁检测处理电路1检测、判断被保护电机是否存在漏电现象，如果被保护电机存在漏电现象，漏电闭锁检测处理电路1立即输出控制信号，通过输出控制电路7切断电机电源。

图2为本实用新型电路板的具体电路图。为了使本实用新型结构简单、可靠性高，本实用新型控制电路板采用模块化设计。如图所示，漏电闭锁检测处理电路1包括漏电闭锁和动作控制模块IC5(北京自动化所生产的型号为CON10的模块)和继电器J2。三相取样放大电路2包括三相整流模块IC4(型号HY-4)；缺相检测处理电路3包括缺相判别模块IC2(型号HY-2)；过载检测处理电路4和短路检测处理电路5包括过载、短路判别模块IC1(型号HY-1)；语音提示电路6包括语音产生模块IC3(型号HY-3)；输出控制电路7包括继电器J1；电源电路8包括二极管整流桥D1～D4、D5～D8、稳压芯片U1、U2。

其连接关系为：

如图2所示，漏电闭锁检测处理电路1中的继电器J2的线圈一端与+12V电源相连，另一端与漏电闭锁和动作控制模块IC5的控制信号输出管脚9相连；继电器J2的常开触点的一端通过端子M与被控电极的外壳相连，另一端通过电阻R11、二极管D9与漏电闭锁和动作控制模块IC5的信号输入管脚2相连，检测被控电机的绝缘电阻；IC5的信号输出管脚8与输出控制电路7中的继电器J1线圈的一端相连，继电器J1线圈的另一端与+12V相连，继电器J1的常开触点L1、L2串联在被控电机电源回路中。

三相取样放大电路2中的三相整流模块IC4的管脚14、15、2、3、8、9分别与A、B、C三相电流互感器的信号输出端相连，IC4的信号输出管脚6、12、18分别与缺相检测处理电路3中的缺相判别模块IC2的信号输入管脚1、3、12相连，IC2的信号输出管脚13与漏电闭锁和动作控制模块IC5的管脚6相连。当

三相取样放大电路2中的三相整流模块IC4的信号输出管脚19与衰减电位器IC6(型号CON20)的管脚7相连，IC6的管脚6又与过载、短路判别模块IC1的信号输入管脚6相连，IC1的信号输出管脚7与漏电闭锁和动作控制模块IC5的管脚6相连。

当被控电机开始工作，合闸后，电源电路8输出+5V和+12V电源。漏电闭锁和动作控制模块IC5的控制信号输出管脚9输出低电平，继电器J2线圈得电，其常开触点吸合，本实用新型电机保护器通过与电机外壳相连的端子M检测电机外壳的绝缘电阻值。当电动机三相绕组对电动机外壳绝缘电阻小于额定值时，则M端子电位则比正常值偏低，IC5模块则通过第8脚输出高电位到继电器J1，使继电器J1断开，切断电动机主控制回路的工作电源，使电动机不能启动。如果电动机三相绕组的绝缘电阻高于额定值，则3秒后，IC5模块的管脚9输出高电平，使继电器J2断开，漏电检测过程结束，IC5模块第8脚输出低电位，使J1继电器吸合，则电动机的主控制回路得到工作电源，可以正常起动。

三相异步电动机不允许缺相运行。当三相异步电动机任缺一相时，其他两相的线电流会大于电动机额定电流，而此电流不足使熔丝熔断，从而造成电动机绕组过热、导致电动机烧毁，而本实用新型在电源缺相或绕组断相时，可在极短的时间内将电动机电源断掉，并发出语音报警，从而保护电动机不致烧毁。

本实用新型的缺相或断相保护主要由缺相检测处理电路3完成。三相电流互感器取得的三相电流信号经IC4模块的第2、3、8、9、14、15脚输入到IC4模块，经IC4模块整流滤波后经第6、12、18脚输出三相电流信号到缺相判别模块IC2的管脚1、3、12，IC2模块将缺相判别结果由第13脚输出到IC5模块的第6脚，IC5再根据第6脚高电平，从第8脚输出高电平到继电器J1，使继电器J1线圈断电，闭合的常开点断开，切断电动机主回路的工作电源，从而切断了电动机工作电源，达到了保护电动机的目的。

当因负载或其他机械原因使电动机任何一相电流急剧上升8-15倍时，三相电流互感器将检测到的不平衡三相电流传输至三相电流整流模块IC4，模块IC4将三相电流信号整流、叠加后，由第19脚输出到衰减电位器IC6第7脚，IC6再通过第6脚将信号送到过载、短路模块IC1的第6脚，由模块IC1做短路故障判断后，由IC1的第7脚输出判断结果到IC5模块的第6脚，由IC5模块根据第6脚的高电位，决定第8脚输出高电平，使继电器J1线圈断电，已闭合的常开触点断开，从而切断电动机主控回路的工作电源，继而使电动机停止运行。当没有故障时，IC1模块的第7脚送到IC5模块的第6脚为低电平，IC5模块根据第6脚的低电平，由第8脚输出低电平，使继电器J1仍处于吸合状态，电动机的主控回路有工作电源，电动机仍处于正常工作状态。

当电动机实际运行功率大于额定功率时，俗称“小马拉大车”即过载时，电动机绕组电流增大，会使绕组发热，损坏绝缘，烧毁电动机，从而影响生产，有时甚至造成严重后果。当负载电流大于额定电流12倍时，电流互感器将检测到的三相电流信号加到IC4模块后，由IC4模块将三相电流信号整流、叠加，从第19脚输出到衰减电位器IC6的第7脚，IC6再通过第6脚将信号送到过载判断模块IC1的第6脚，由模块IC1判别是否过载。如果过载，则过载信号由IC1模块的第12脚输出，经过二极管D11和电阻R6对电容C5进行充电，如果过载信号越强，对C5进行充电越快，当电容C5上的电位充到设定值时，IC1模块通过第11脚取得电容C5上的电压进行比较判断，然后由第7脚输出高电平至IC5模块的第5脚，IC5模块根据第5脚的高电平，产生低电平由IC5模块的第8脚输出，使继电器J1断开，从而切断电动机主控回路的工作电源，进而切断电动机电源。

当保护器发现电机出现漏电、短路、过载和缺相四种故障时，保护器在将切断电机电源的同时，还通过语音提示模块IC3(型号HY-3)进行语音提示。语音提示模块IC3的信号输入管脚3、8、7、5分别与漏电闭锁和动作控制模块IC5的语音控制信号输出管脚4、缺相判别模块IC2的语音控制信号输出管脚13、过载/短路判别模块IC1的语音控制信号输出管脚6、9相连。当保护器发现电机出现上述四种故障后，语音提示模块IC3的信号输出管脚20输出高电平，经电容CF1送至扬声器，由扬声器发出“漏电”、“缺相”、“过载”、“短路”报警。

Claims

1、一种电子式电机保护器，其特征在于：它主要由壳体和设置在壳体内的控制电路板构成；

所述漏电闭锁检测处理电路的信号输入端与电机外壳相连，检测电动机是否存在漏电的现象，其输出端通过输出控制电路与电机的三相电源相连，控制电机的旋转；

所述三相取样放大电路的信号输入端与设置在电机输出端的三相电流互感器的信号输出端相连，三相取样放大电路的信号输出端分别与缺相检测处理电路、过载检测处理电路和短路检测处理电路的信号输入端相连；缺相检测处理电路、过载检测处理电路和短路检测处理电路的信号输出端均通过输出控制电路与电机的三相电源相连，控制电机的旋转；

所述输出控制电路串联在被控电机的电源回路中。

2、根据权利要求1所述的一种电子式电机保护器，其特征在于：所述漏电闭锁检测处理电路包括漏电闭锁和动作控制模块和第二继电器；第二继电器的线圈一端与+12V电源相连，另一端与漏电闭锁和动作控制模块的控制信号输出管脚相连；第二继电器的常开触点的一端通过端子与被控电极的外壳相连，另一端通过电阻、二极管与漏电闭锁和动作控制模块的信号输入管脚相连，检测被控电机的绝缘电阻；漏电闭锁和动作控制模块的控制信号输出管脚与所述输出控制电路的输入端相连。

3、根据权利要求2所述的一种电子式电机保护器，其特征在于：所述输出控制电路包括第一继电器，该第一继电器线圈的一端与所述漏电闭锁检测处理电路中漏电闭锁和动作控制模块的控制信号输出管脚相连，另一端与+12V相连，第一继电器的常开触点串联在被控电机电源回路中，控制被控电机电源的通断。

4、根据权利要求3所述的一种电子式电机保护器，其特征在于：所述三相取样放大电路包括三相整流模块；该三相整流模块的信号输入端分别与设置在被控电机输出侧的A、B、C三相电流互感器的信号输出端相连，其A、B、C三相电流信号输出端分别与缺相检测处理电路中的缺相判别模块的信号输入管脚、过载检测处理电路和短路检测处理电路中的过载、短路判别模块的信号输入端相连；

5、根据权利要求4所述的一种电子式电机保护器，其特征在于：所述缺相检测处理电路包括缺相判别模块；该缺相判别模块的信号输入端与所述三相整流模块的A、B、C三相电流信号输出端相连，其输出端与所述漏电闭锁检测处理电路中漏电闭锁和动作控制模块的控制信号输入端相连；

6、根据权利要求5所述的一种电子式电机保护器，其特征在于：所述过载检测处理电路和短路检测处理电路包括过载、短路判别模块；该模块的信号输入端与所述三相整流模块的A、B、C三相电流信号输出端相连，其输出端与所述漏电闭锁检测处理电路中漏电闭锁和动作控制模块的控制信号输入端相连；