本发明是一种有关电气运行工况出现异常时保护电机的装置,特别是一种三相异步电动机保护器。 目前,为了解决电动机的过载保护问题,一般采用两种类型的保护装置:一种是电热型JR热继电器,一种是电流型保护器。前者的工作原理是,若电机的温度超过热继电器的装定温度,则电机停止运转,而达到保护电机的目的。但是,因其装在电机外部,不能全面反映电机绕组内部的电流变化和发热情况,而削弱了其保护作用,此外,因其装定温度范围的选择或调整不当,也达不到预期保护的作用。后者的工作原理是,其直接了当地监测电机的超正常值的大电流,一旦电机的工作电流超过规定的过载整定电流值,则使电机受到保护。很显然,后者的灵敏度较前者高。但是,尽管后者采用了较先进的工作原理,由于人们目前还没有寻找到一种切合实际的调试标定过载整定电流值的方法,致使其保护电机地作用未得到充分发挥,而限制了其替代前者的广度。如上海国光仪表厂生产的保护器,(简称沪产保护器,以下同)其调试方法是让过载整定电流值等于电机加载的电流值,这种要用户提供标准的交流380伏电源电压和对电机加载到满载电流的作法,是难以在实际应用中实现的,也就是说其预期的保护作用可能发挥不了。
本发明的目的是针对上述的缺陷,提供一种改进的电流型保护器-三相异步电动机保护器,它采用了一种既精确又方便适用的确定过载整定电流值的方法,使得它能有效地避免因断相、过载或短路而烧毁电机的现象发生。
本发明的目的是这样实现的:其采用了过载整定电流值等于工作电流乘以电流倍数的方法以及起动控制电路。在确定过载整定电流值方法的电路中,其中的由三个二极管组成的“与”门电路,能将三个磁环(电流互感器)的信号取出作为断相取样信号,又由另外三个二极管组成的“或”门电路,能将三个磁环的信号取出同时又作为过载取样信号,并且将该信号中的最大电流信号作为过载控制信号,此信号经V/I变换成电压信号,再由二个电阻和一个二极管组成的负载选择器电路,使该电压信号与电机电流信号成比例。
本发明的工作原理是,当电机起动时,由起动控制电路让电机正常起动,当起动结束后,无论是电机某相电流趋于零(即断相)或某相电流大于过载整定电流时,则通过前述的确定过载整定电流值方法的电路,即由电流互感器监测的电流信号,经V/I变换,负载选择器给电流互感器选择适当的负载,使V/I变换后的电压信号与电机电流信号成比例,此信号再由电流倍数电路和放大控制电路处理,使相应的继电器释放,切断电源,达到保护电机的目的。
本发明的优点是:其一,过载保护精度高,这是因为它采用了一种新的确定过载整定电流值的方法,该方法不受电源电压影响,又不需对电机加载;其二,过载保护动作灵敏度高,其过载保护动作时间(1-8秒),仅是沪产保护器的20%左右,也远小于其它同类机保护动作时间(1-60秒);其三,断相保护动作灵敏度高,其动作时间小于0.5秒,约是沪产保护器的25%;其四,对电源电压适应范围较广(323-437伏),而沪产保护器的适应范围为360-400伏;其五,结构简单,成本较低,使用方便。
本发明的具体结构是由以下的实施例及其附图给出。
图1是本发明的外形结构示意图;
图2是本发明的电路原理方框图;
图3是图2的具体电路原理图。
下面结合附图对本发明作进一步说明:
本装置的外形结构如图1所示。在和塑料机座2相连的机壳3上,设有塑料穿孔1,三相电源线可通过该孔和电动机相连;用螺钉和螺孔4可将本装置固定;设有4个接线柱5,本装置的控制线可通过其与控制电动机的380伏交流接触器回路相连;没有调零电位计6(负载选择器),用其可调试标定过载整定电流值,从而使工作电流的对应电压等于基准电压;设有3个指示灯7,即显示电机的正常工作,过载保护,断相保护的工作状况;设有电流倍数选择开关8;设有电压调零插孔9,当调试标定过载整定电流值时,该孔可插入电压表的表笔,以便完成调零电位计6的作用。
在电机起动前,可将电流倍数选择开关8中的白线拨到米的位置。起动电机后,用钳形表测量三相中最大电流作为工作电流,然后用直流电压表的红黑表笔插入电压调零插孔9内,调整调零电位计6,使电压为零,再根据所期望的过载整定电流值等于工作电流乘以电流倍数,来选择电流倍数选择开关8的档位,从而使本装置按照此确定的过载整定电流值,来监测电机的工作状况。一旦电机的工作电流超过此确定的过载整定电流值,则使电机停止运转,而达到保护电机目的。
图2中,说明了本装置的电路是由电流互感器,V/I变换、负载选择器,电流倍数电路,起动控制电路,放大控制电路和执行电路所组成。
图3中,电流互感器电路,是由电流互感器(磁环L1、L2、L3)、“或”门电路(D1、D2、D3)、“与”门电路(D4、D5、D6)组成。虚线框Ⅰ为电流互感器的负载选择器电路,其由电阻R1(或R2或R3)、二极管D1(或D2或D3),电阻Rw组成,其中RN可根据不同电机过载整定电流值的要求,选择不同的阻值。虚线框Ⅱ为电流倍数电路,其由分压电阻R4、R5和Rw组成,其工作电流倍数=(R4+R5+Rw)/(R5+Rw)。虚线框是延时电路,其由电阻R6和电容C5组成,在过载保护通道里起延时作用;虚线框是基准电压电路,其由电阻R13和R14组成,可对电源电压Vc进行分压得基准电压;虚线框是切断电源的执行电路,其由运放K2、三极管T和继电器J组成,这三种电路共同组成放大控制电路。虚线框6是起动控制电路,其由分压电路(R8和R9),运放K1、基准变换电路(R10、R11、D8)和开关电路(D7和R7)组成。
下面结合图2和图3,从电路上来说明电机的起动、断相保护、过载保护的工作过程。
一、起动电路控制电机的起动工作过程:
电机起动时的电流,一般是额定电流的5-7倍。此信号经R8、R9分压后,仍使运放K1的负向端信号远大于运放K1的正向端基准信号,于是运放K1输出零信号,经开关电路D7、R7的钳位作用,则使运放K1正向端信号亦为零电压,即运放K1不会输出过载保护信号。
当电机起动结束进入正常工作状态时,由于电机电流信号小于过载整定电流信号,此信号使运放K1的负向端信号小于K1正向端信号,则运放K2立即输出+12伏(运放的电源电压)电压,再经基准变换电路R10、R11、D8,使运放K2正向基准电压提高为原基准电压的20倍,那么运放K2输出+12伏电压,促使开关钳位作用消失,从而使电机起动后遇到的大电流过载信号(包括短路过流信号)不被开关电路的钳位限制,此过载大信号直接作用于运放K2的正向端,这样,运放K2就起到正常的过载保护作用。
二、断相保护工作过程:
若电机某相发生断相,则该相电流互感器副边输出电流信号为零,与它对应的直流电压信号也为零,那么基准电压信号经R17、D4(或D5或D6)与R1(或R2或R3)分压,使运放K1的负向端电压小于其正向端电压,则运放K1输出电压经三机管T电流放大,推动继电器J工作,此时J的常闭触点释放,从而断开了交流接触器的控制电流,致使电机停止运转,而达到了保护电机的目的。
三、过载保护工作过程:
当电机负载电流出现过载情况时,二极管D1、D2、D3将三相中最大的过载信号取出,作为过载控制信号。该信号经负载选择器的RN和电流倍数是电路的R4、R5、Rw处理,再经延迟电路的R6、C5延迟输出。若延迟输出的信号(即运放K2的正向端信号)大于运放K2的负向端信号,则运放K2输出+12伏电压,使继电器J工作,而达到保护电机的目的。