CN2636477Y - 断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是将电机降压起动器与防爆节电增容补偿器融为一体的一种新装置。该装置可同时达到降压起动与节电增容的目的。当补偿器或电机因故断缺相运行时，具有断缺相声光报警及自动切断电源的功能。其特征是在节电增容补偿器或交流异步电机外接端子上套有磁感应线圈，该线圈与限流电阻、发光二极管串接后接振荡器IC2、IC3，振荡器IC2输出接发声器，振荡器IC3输出接控制断电的继电器。当补偿器或电机因故断缺相运行时，套在补偿器或电机外接端子A、C上的环形磁感应线圈中的电流会突然减少到使发光二极管不能发光，并立即推动发声器报警或报警后自动切断电源，以确保设备和人身安全。

Description

断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置

所属技术领域：

本实用新型涉及一种电机降压起动保护装置，特别涉及一种将电机降压起动器和防爆节电补偿器融为一体的电机起动保护装置。

背景技术：

目前国内外在交流异步电机等感性负载上普遍采用一种节电增容的补偿器。不过，这种补偿器与交流异步电机的结合最大缺陷是没有断缺相声光报警及自动切断电源装置，当补偿器内部因过流过压等原因使带缺口的防爆保护丝全部断开后，这时补偿器不再向交流异步电机和电力变压器提供无功功率，不再节电增容；若补偿器内带缺口的防爆丝仅有一相被切断而另一相仍完好无损时，这时异步电机所需的励磁无功功率和漏磁所消耗的无功功率将分别由未断相的那组补偿器和电网来提供，由于异步电机所得到的无功电流来源不同，便产生了补偿的不平衡，由于补偿的不平衡，不仅降低了节电增容效果，且还严重影响电机和变压器的使用寿命，甚至还会因已损坏的补偿器仍挂网运行而导致爆炸，危机设备和人身安全。

发明内容：

本实用新型的目的是提供一种电机降压起动与防爆节电增容补偿器融为一体的保护装置，当补偿器或电机因故出现断缺相运行时，所述的保护装置具有断缺相声光报警及自动切断电源装置的功能，且在补偿器单元中加了防爆块与防爆保护丝FU，及其抗涌流且抑制谐波线圈L。

为了实现上述目的，本实用新型的主要技术方案是：在节电增容补偿器或三相交流异步电机外接端子上套有磁感应线圈L’，该线圈L’与限流电阻R、发光二极管LED相串接后，接整流电路D，整流电路与控制电路相连后，接振荡器IC2、IC3，振荡器IC2输出接发声器，振荡器IC3输出接控制断电的继电器J。

使用本实用新型后，当节电增容补偿器中带缺口的防爆丝FU1或FU2因故被熔断而缺相运行时，套在补偿器外接端子A、C上的环形磁感应线圈H1或H2中的电流会突然减少到使LED1或LED2不能发光，并立即推动发声器报警和/或报警后自动切断电源，以免已损坏的补偿器或电机仍挂网运行而导致爆炸，危及设备和人身安全，这是本实用新型的优点所在。

附图说明：

以下结合附图对本实用新型作进一步描述，本实用新型的特点及优点将从结合附图的下列描述中可以清楚了解到：其中，

图1是本实用新型断缺相声光报警及自动切断电源的电路图；

图2示出了同时对四台补偿器八个监测点进行断缺相声光报警及自动切断电源监控的具体实施例线路图；

图3是本实用新型用于三相交流异步电机时具体实施例的接线示意图；

图4是本实用新型电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的主电路图，其中图4a所示点划线内表示节电增容补偿器，图4b所示点划线内表示降压起动器；

图5是本实用新型防爆节电增容补偿器局部剖视图；

图6是本实用新型电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的原理程序图；

图7是本实用新型电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的控制电路图。

具体实施方式：

图1示出了本实用新型断缺相声光报警及自动切断电源装置的电路图，其中在节电增容补偿器三相接线端A、B、C中，接线端A、C分别套绕有线圈L’1、L’2的磁环H1、H2，所述线圈L’1、L’2分别与电阻R1、发光二极管LED1及电阻R2、发光二极管LED2相串联。然后分别经整流电路与控制电路相连，所述的整流电路可以分别采用二极管D1、D2，所述的控制电路主要由三极管T1、T2和二极管D3、D4、电阻R6所组成，其中二极管D1、D2分别与三极管T1、T2的基极相连，三极管T1、T2的发射极接地，集电极通过二极管D3、D4接振荡器工C2和IC3。

图1点划线内所示的是节电增容补偿器，它由放电电阻R、抗涌流且抑制谐波线圈L、带缺口的防爆保护丝FU及电容C构成，它是一种既节电增容效果显著，且又安全运行的补偿器。

图3示出了本实用新型用于三相交流异步电机时具体实施例的接线示意图，当本实用新型用于三相交流异步电机监控时，与图1所示线路不同之处是其节电增容补偿器分别套在电机的三相接线端A、B、C上，即将绕有线圈L’1、L’2、L’3的磁环H1、H2、H3直接套在电机三相接线端A、B、C上，其原理部分与图1所示的电路大致相同。

补偿器三相接线端A、B、C中，A、C端及三相交流异步电机A、B、C端上所套有的环形磁感应线圈H1、H2、H3可以是由非金属软磁铁氧体附以漆包铜线绕制的，也可用金属合金材料如工业纯铁、硅铁合金、铁镍合金和铁铝合金等绕制而成。

如图1所示，当补偿器正常工作时，套在补偿器上的磁环线圈L’1、L’2在交变磁场的作用下，便感应出交变电流，只要对磁环、线匝、线径及限流电阻R1、R2选择及计算适当，发光二极管LED1、LED2即可发光，然后将磁环的交变电流经二极管D1、D2整流和电容C1、C2滤波后输入给三极管T1、T2的基极，再选择适当的集电极电阻R3、R4，使三极管T1、T2处于饱和状态，这时集电极便处于低电位。三极管T1或T2经二极管D3、D4、电阻R6组成的或门逻辑电路控制后面的振荡器，振荡器IC2、IC3由NE555时基电路所组成，其声响频率由电阻R5、电容C3来确定。当补偿器正常工作时，三极管T1、T2的集电极均为低电平，因而振荡器IC2的NE555的第4脚亦为低电平，此时NE555电路复位，第3脚无信号输出，故发声器无声响。

当补偿器中FU1或FU2因过流过压等原因被熔断而缺相运行时，A相或C相中的电流会突然减少到近乎等于零，再加上补偿器中的限流电阻R很大(247KΩ)，故磁环中的线圈L’1或L’2所感应的电压将很低，经实验与计算测得只有0.6mV。这样低的电压，远不能驱动LED1或LED2发光，致使三极管T1或T2的基极电流减少而导致三极管T1或T2中有一个截止，这时集电极就会变成高电平，通过二极管D3或D4使振荡器IC2的第4脚亦变为高电平，此时，NE555电路的第3脚便向外输出振荡音频信号，推动发声器报警。

自动切断电源部分，亦采用NE555时基集成片所组成，如前所述，当补偿器工作正常时，振荡器IC2的第4脚与振荡器IC3的第2脚为低电于，这时振荡器IC3的第3脚则为高电平，致使继电器J线圈不通电，因而连接在被控电路中的常闭触点不动作，被控电路一切工作正常。

当补偿器工作异常时，振荡器IC2的第4脚和振荡器IC3的第2脚变为高电平，此时振荡器IC3的第3脚将由高电平延时变低，其延时时间可由如图2所示的可变电阻R13来调节，调节范围为0～5分钟，具体延时多少，可视监控对象而定。当振荡器IC3变低后，继电器J即吸合，使其常闭触点断开，以控制有关回路断电，从而使整个装置均得到保护。

图5示出了本实用新型防爆节电增容补偿器结构，它具有多组防爆节电增容补偿器接线端，每组又包括放电电阻1，接线端子2，绝缘端子3，壳盖4，防爆块5，密封圈6，带缺口的防爆丝7，元件引线8，包封薄膜9，元件10，浸渍剂11和铝壳12。其放电电阻1与接线端子2相连，接线端子2嵌入绝缘端子3内，通过密封圈6，将绝缘端子3固定于壳盖4上，在壳盖4下方设置有防爆块5，带缺口的防爆丝7穿过防爆块5将接线端子2与元件引线8的上接线端连接起来，元件引线8下端与元件10的接线端相连，最终，元件10与接线端子2相连起来，元件10的外部设置有包封薄膜9，包封薄膜9与铝壳12之间注入浸渍剂11。

至于大功率交流异步电机运行时需同时并联多台补偿器才能满足电机对无功电流需求的问题，这里已作了考虑，如图2所示，该装置可同时对四台补偿器八个监测点(每台补偿器有二个监测点)进行断缺相声光报警及自动切断电源监控，其工作原理同图1，其中控制电路用CMOS逻辑门取代三极管，作为补偿器L’1、L’2感应电压的检测门坎元件，使其可靠性更高、体积更小。由八个监测点采集到的信号经整流二极管D1～D8接CMOS电路IC1的输入端，IC1的输出端接振荡器IC2、IC3。

CMOS电路可以采用如CC4068之类，其不允许输入端悬空，多余的输入端应按工作逻辑功能接“1”或“0”。例如，若同时控制的补偿器或电机小于八个监控点时，则输入端I1～I8中就有一部分为空头，此时应将图2中所剩下的空头与漏极电源VCC或高电平IA相接。否则，由于空头无信号输入，将使报警装置产生不应有的报警动作。如果对三相异步电机进行监控的话，如图3所示，电机只有三个监控点，可将图3点划线中二极管D1、D2、D3接至图2中IC1的二极管D1、D2、D3，余下的二极管D4～D8与VCC相接即可。若仅需声光报警不需自动切断电源时，从图2中的X’～Y’处断开即可。

电机降压起动与防爆节电增容补偿器融为一体的优点是：克服了以往的降压起动器，只能起到降低电机起动电压，而不能节电增容的缺陷。若需对电机进行节电增容补偿时，补偿器瞬间又要承受大于七倍电机额定电流的冲击，节电增容补偿器在这种恶劣条件下工作，不仅缩短了使用寿命，且常因受超负荷冲击而引起爆炸，危及设备和人身安全。针对以上缺陷，通过中间继电器KA、时间继电器KT、交流接触器KM对其进行技术改造，使两者融为一体。

图4示出了本实用新型电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的主电路图，其中图4a所示点划线内表示防爆节电增容补偿器部分，图4b所示点划线内表示Y-△降压起动部分；同时本实用新型节电增容补偿器单元内部增加了如图5所示的带缺口的防爆保护丝FU与防爆块5，以及如图1点划线内L1、L2所示抗涌流且抑制谐波线圈L。

本实用新型降压起动防爆节电增容补偿装置，其特点是：该装置既可降低电机起动电压，又可达到节电增容的目的。而且节电增容补偿器是在延时继电器KT的作用下，使电机完成星降压起动后(采用其他降压方式亦可)，才与角运行融为一体的一种新装置，从而使节电增容补偿器避免了瞬间受大于七倍电机额定电流的冲击。这不仅延长了节电增容补偿器的使用寿命，同时又避免了补偿器因受冲击而引起的爆炸而对设备和人身所构成的威胁。

图6是本实用新型电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的原理程序图。当合上电源开关ZK时，按下起动按纽SB，则1KM线圈获电，而1KM常开闭合。当1KM常开闭合时，则1KM主触头闭合而电动机接成Y起动形式，同时1KM常闭触头断开连锁使3KM不能获电，而2KM线圈得电。当2KM线圈得电后，2KM常开触头闭合自锁，2KM主触头闭合，则电动机Y起动；当1KM线圈获电后，KT1、KT2线圈也获电，则KT1、KT2常开触头延时闭合，KA线圈获电。当KA线圈获电后，KA常闭触头断开自锁，1KM失电，1KM主触头断开，Y起动断开。当KA线圈获电后，同时KA常开触头闭合自锁，1KM常闭触头闭合，3KM线圈获电，4KM线圈获电。当3KM线圈获电后，3KM主触头闭合，电动机△运行。当4KM线圈获电后，4KM主触头闭合，节电增容补偿器投入补偿。

图7是本实用新型电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的控制电路图。它通过对1KM、2KM、3KM、4KM、KA、KT1、KT2等的控制，来实现对本实用新型电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的自动控制。从上至下如图7所示，它分别表示“停止指示”控制功能线路、“起动指示”控制功能线路、“运行指示”控制功能线路、“电容器投入指示”控制功能线路、“起动、停止控制”控制功能线路、“起动”控制功能线路、“第一延时”控制功能线路、“第二延时”控制功能线路、“起动、运行切换”控制功能线路、“运行”控制功能线路和“电容器投入”控制功能线路。

如图6、7所示，在起动方式与安全运行上，由于在线路中采取了先让接触器1KM动作，然后再让接触器2KM获电动作，这样可使接触器1KM在无负荷的情况下工作，从而延长了接触器1KM主触头的使用寿命。

同时在线路中还采用双时间继电器KT1、KT2，从而避免了因其中一个时间继电器发生故障而引起整个装置的误动作。

又如当合上电源开关ZK后，与起动按钮SB相串接的接触器3KM的一付常闭辅助触头可防止两种意外事故的发生：一是在电机起动并正常运行后，接触器1KM已断电释放，接触器3KM已获电工作，若有人误按起动按钮SB，接触器3KM的常闭辅助触头可防止接触器1KM通电动作，不致造成电源短路；二是在电机停车后，若接触器3KM的主触头因故被焊住或因机械故障没有断开时，由于设置了接触器3KM的常闭辅助触头，避免了电机第二次被起动，从而也可防止电源的短路事故。

该装置可同时达到降压起动与防爆节电增容的目的，平均节电可达20％以上，变压器可增容30％左右，导线截面积可减少30％左右，功率因数可提高到0.92～0.98最佳值。同时，在节电增容补偿器与交流异步电机接线柱上还装有断缺相声光报警及自动切断电源装置。当节电增容补偿器或交流异步电机因故断缺相运行时，显示正常工作的指示灯便自行熄灭报警或报警后自动切断电源，提示人们及时更换已损坏的电机或补偿器。

Claims (12)

1.一种具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其包括防爆节电增容补偿部分，降压起动部分，断缺相报警部分，自动切断电源部分和控制电路部分，其中防爆节电增容补偿单元内包括有防爆保护丝FU与防爆块，以及抗涌流且抑制谐波线圈L，防爆节电增容补偿部分在延时继电器的作用下，使电机完成降压起动后，防爆节电增容补偿部分才与电机角运行融为一体，从而避免了补偿器瞬间承受大于电机额定负荷的冲击。

2、根据权利要求1所述的一种断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是在防爆节电增容补偿器接线端子A、C上或在三相交流异步电机外接端A、B、C上套有磁感应线圈L’，该线圈与限流电阻R、发光二极管LED相串接后接整流电路D，整流电路与控制电路相连后接振荡器IC2、IC3，振荡器IC2输出接发声器，振荡器IC3输出接控制断电的继电器J，当防爆节电增容补偿单元内的防爆保护丝FU因故被熔断而缺相运行时，发光二极管LED不能发光，立即推动断缺相声光报警及自动切断电源。

3、根据权利要求2所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是将电机降压起动器，经中间继电器KA、时间继电器KT、交流接触器KM，与防爆节电增容补偿器融为一体。

4.根据权利要求2所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是在补偿器A、B、C三相上的A、C端子各套一绕有线圈L’、L’2的磁环H1、H2，或是在电机A、B、C三相端子上各套一绕有线圈L’1、L’2、L’3的磁环H1、H2、H3，其整流采用二极管整流电路。

5、根据权利要求2或4所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是所述的控制电路部分主要由三极管T1、T2和二极管D3、D4、电阻R6组成，整流二极管D1、D2分别接三极管T1、T2的基极，T1、T2的发射极接地，其集电极通过D3、D4接振荡器IC2、IC3。

6.根据权利要求1所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是电子控制电路部分采用CMOS电路(CC4068)，其工作逻辑分别用“1”或“0”来表示，其输入端接整流二极管D，输出端接振荡器IC2、IC3。

7.根据权利要求4所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是补偿器A、B、C三相中的A、C端及三相交流异步电机A、B、C端上所套有的环形磁感应线圈H1、H2、H3是由非金属软磁铁氧体附以漆包铜线绕制的，或是由金属合金材料绕制而成的。

8.根据权利要求2或6所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是振荡器IC2、IC3采用NE555时基电路。

9、根据权利要求6所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是同时对四台补偿器八个监测点进行断缺相报警及自动断电的监控。

10、根据权利要求1或3所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，其特征是所述的控制电路部分是这样的：当合上开关ZK时，按下起动按纽SB，则1KM线圈获电，而1KM常开闭合；当1KM常开闭合时，则1KM主触头闭合而电动机接成Y起动形式，同时1KM常闭触头断开连锁使3KM不能获电，及2KM线圈得电；当2KM线圈得电后，2KM常开触头闭合自锁，2KM主触头闭合，则电动机Y起动；当1KM线圈获电后，KT1、KT2线圈也获电，则KT1、KT2常开触头延时闭合，KA线圈获电；当KA线圈获电后，KA常闭触头断开自锁，1KM失电，1KM主触头断开，Y起动断开；当KA线圈获电后，同时KA常开触头闭合自锁，1KM常闭触头闭合，3KM线圈获电，4KM线圈获电；当3KM线圈获电后，3KM主触头闭合，电动机△运行；当4KM线圈获电后，4KM主触头闭合，节电增容补偿器投入补偿。

11、根据权利要求1所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，所述的防爆节电增容补偿器具有多组防爆节电增容补偿器接线端，每组又包括放电电阻(1)，接线端子(2)，绝缘端子(3)，壳盖(4)，防爆块(5)，密封圈(6)，带缺口的防爆丝(7)，元件引线(8)，包封薄膜(9)，元件(10)，浸渍剂(11)和铝壳(12)。其放电电阻(1)与接线端子(2)相连，接线端子(2)嵌入绝缘端子(3)内，通过密封圈(6)，将绝缘端子(3)固定于壳盖(4)上，在壳盖(4)下方设置有防爆块(5)，带缺口的防爆丝(7)穿过防爆块(5)将接线端子(2)与元件引线(8)的上接线端连接起来，元件引线(8)下端与元件(10)的接线端相连，最终，元件(10)与接线端子(2)相连起来，元件(10)的外部设置有包封薄膜(9)，包封薄膜(9)与铝壳(12)之间注入浸渍剂(11)。

12、根据权利要求1所述的具有断缺相报警及自动断电的降压起动防爆节电增容补偿装置，所述的控制电路设置有“停止指示”、“起动指示”、“运行指示”、“电容器投入指示”、“起动、停止控制”、“起动”、“第一延时”、“第二延时”、“起动、运行切换”、“运行”和“电容器投入”控制功能线路，来实现对电机降压起动与节电增容补偿器融为一体的自动控制。

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