专利名称：多功能三相电动机全自动保护开关的制作方法
技术领域：
本实用新型属于三相电机紧急保护电路装置。三相电动机由于结构简单，工作可靠，使用和维修方便等显著优点，在现代工、农业和生产建设中，得到极其广泛的应用。在使用过程中由于各种各样不可预测原因，有时造成三相电机过压，欠压、超载、短路、断相、漏电、温度过高等非正常使用条件，往往造成电动机烧毁或触电事故。
为了保证电动机的安全运行，在出现非正常条件下，不至于机毁人亡，多年来有关技术人员做了大量工作，为电动机的保护设计了种类较多的保护装置。CN87206216是一种多功能电动机保护器，采用电流互感器，半波整流以及基本逻辑组合电路，做为保护开关的电子保护基本电路。如三相输入端“与”门电路；三相输入端“或”门反相输出放大电路，延时释放电路；半波整流电路；信号电路，实现电动机欠流、断相、短路、过压等保护功能。上述各保护电路比较简单，但该保护器缺乏漏电保护功能，也没有故障显示。
CN86104291是一种多功能电动机保护开关，它采用三个可调电流互感器L1，L2，L3取出相位信号，再从L4互感器上取出电流负荷信号，经半波整流、晶体管放大电路，继电器执行控制，实现断相、短路、欠压、过压、超载的电机保护，带有机械故障或电路故障显示。该保护开关，执行机构结构较复杂，不便操作，机械触点较多，影响电路可靠性，不能清楚显示故障情况，也没有漏电保护功能。
本实用新型的主要目的是设计一种功能更齐全，电路既简单又可靠，灵敏度高，又能显示各种故障类型的全自动三相电动机保护开关。本保护开关，将具有过压、欠压、短路、断相、漏电、停电、超载、超温、故障类型显示等八种保护功能。
图1是多功能三相电动机全自动保护开关的结构、工作原理示意图。本保护器开关主要由操作执行机构和电子保护电路二个部分组合而成。图中(G)为三相电机，(F)为三相电源线路，(E)为完成操作控制电机运行或实现停机保护的机械执行机构，主要由触点开关K2(常断开关)，微型电磁铁B2，继电器J2，停机开关K1(常闭开关)按一定要求连结在一起所组成。(A)，(B)，(C)为三相电机保护电路，(D)为低压直流稳压电路。
控制操作执行机构的工作原理如下K3接通，按下K2，此时A相电源经K1，继电器J2的常闭触电b，流向电磁线圈B2，到达B相，此时B2电磁铁产生磁引力，吸住开关K2，1，2，3触点闭合，三相线路(F)通电，电动机启动运转；需停电时，按下停机开关K1，切断电源，B2线圈无电流，失去磁引力，K2中的1，2，3触点在弹簧力作用下自动松开，切断三相电源，电机停机。
这种控制执行机构的连接方法简单、接作方便，成本低、可靠性高。所以设计保护电路的关键是当出现任一类型故障时，给操作机构发出一个控制信号，使继电器的J2常闭触点的b断开，造成线圈B2无电流通过，失去磁性，则K2的三个触点因失去磁力自动松开，切断电源，电动机停机，实现保护。
以电流互感器、变压器、桥式整流器或半波整流器、故障显示器以及由限流、分压、限压、稳压器件、三极管、复合管构成的无触点电子开关，组成本保护开关的四种保护电路；包括低压直流稳压电路(D)，断相、短路保护电路(A)，过压、欠压、超载、超温保护电路(B)；漏电保护电路(C)，执行机构(E)中的继电器J2的电磁线圈一端接于稳压电路(D)输出端正极，另一端分别与保护电路(A)、(B)、(C)的故障显示器相连。
低压直流稳压电路(D)由变压器B1，桥式整流器D1－4，C1、W1、R1、BG1构成的滤波稳压电路，供电显示器H1和限流电阻R2所组成，稳压开关K3在接通时，能保护电机正常运转，当发生故障时，能自动跳闸，若故障不排除，则开关K2不能启动电动机，具有保护作用。
断相、短路保护电路(A)，分别由套在三根火线上的三个微型电流互感器L1，L2，L3，限流电阻R3－5，R7，R9，分压电阻R6、R8，滤波电容C2－4，延时电容C5，开关管BG2－4，BG5，复合管BG6－7，超微型继电器J1和断相短路显示器H2按一定关系连接而成。
三个微型电流互感器各个线圈一端与半波整器、限流电阻、三级管基极连接，另一端与滤波电容相连，滤波电容另一端接到半波整流器和限流电阻之间，BG2－4和R6之间彼此相互串联，BG4发射极与电源(D)负极相连，R6一端接入电源(D)正极，上述各器件连接后构成断相短路信号电路。
J1线圈一端接电源(D)正极，另一端接开关管BG5集电极，分压电阻R8一端接连于电源(D)负极，一端接BG5发射极，R7一端连BG5基极，另一端接BG2集电极，构成电子开关电路。
延时电容C5与复合管BG6－7并联，一端连于J1转换铁片接线柱，另一端接入电源(D)负极，R9接在BG5基极上，断相短路显示器H2一端接到J2线圈上，另一端与BG6－7集电极相连，构成电子延时开关电路。
工作原理如下在K3接通，不按下K2，三相电路未接通，L1、L2、L3无感生电流，故BG2－4，处于截止状态，由于BG2－4与R6串联，则三个三极管集－射电阻极大，分压也很大，此时R6分压相对较小，造成BG5导通，J1线圈有电流通过产生磁引力，把转换铁片从常闭点b1吸向常开点a1，从而使BG6－7延时导通，H2发光，J2线圈有电流通过，产生磁吸力，换换铁片从常闭触电跳到常开触电，电磁铁B2线圈无电流通过，无磁吸力。
当按下K2后，三对触点1，2，3接通电源，电动机启动。三根火线有电流通过，三个互感器有电压、电流产生，经整流、滤波后，加在BG2－4的基极和发射极上，造成BG2－4，导通饱和。因BG2－4饱和和降压之和小于BG5的导通电压，故BG5处于截止状态，继电器J1线圈无电流通过，无磁引力，转换铁片仍在常闭触电位置上，由于延时作用，BG6－7在很短时间里由导通变为截止，则H2熄灭，J2线圈无电流，转换铁片从常开触点a跳回常闭触电b上则电磁铁B2线圈有电流，产生磁吸力，吸住K2，使K2稳定接通电源。
当三相电源发生任一相断开时，则断开相对应电流互感器无感应电压和电流，此时对应的三极管由导通变为截止，集－射电压由小变大，造成BG5导通，J1线圈产生磁吸力，转换铁片从常闭触点跳到常开触点，使延时电容C5充电，BG6－7导通，H2发光显示，J2线圈有电流通过，将转换铁片从常闭触点b吸跳到常开触点a，造成B2失去磁性，K2松开触点1，2，3，切断三相电源(F)，电动机停转，不致于因断相烧毁。
如果发生短路，则Q1、Q2、Q3中任一保险丝被烧断，由短路转化为断相，重复上述过程，本保护开关自动切断电源，保护电动机。
过压、欠压、超载、超温保护电路(B)，该电路由负温度系数的热敏电阻Rt，串联分压固定电阻R11，Rt一端接电源(D)正极，R11的另一端接电源(D)负极，Rt用金属薄片包裹固定在三相电机外壳上。开关管BG8－9的基极连限流电阻R10以及稳定管W2和发射极分别接R11两端。BG8－9基极接故障显示器H3，再接到J2线圈一端，线圈另一端接电源(D)正极。
工作原理如下在电机正常运转时，机壳温度不高，Rt电阻很大，分压也大，而R11两端分压较小，不能使BG8－9导通，处于截止状态。当出现过压、欠压、超压或任一原因造成电动机温度急剧上升时，Rt电阻值迅速变小，分压随之也变小，R11两端电压急剧上升，当达到某一定值时，BG8－9导通，H3发光显示J2线圈有电流通过，磁吸力把转换铁片从常闭触点b吸向常开触点a，此时B2线圈无电流通过，失去磁性，K2的三对触点1，2，3自动松开，电源被切断，电动机停机，受到保护，不会烧毁。
漏电保护电路(C)，由分压电阻R14，R13，整流二极管D10，滤波电容C6，限流阻R12，复合管BG10－11构成电子开关。R14一端接零线或地线，另一端连D10正极和R13，R13另一端接电路负极(D)，通过R11经Rt一端的引线接到电机的外壳上，C6一端以及BG10－11发射极连电源(D)负极，BG10－11集电极连漏电显示器H4，H4另一端接J2线圈一端，BG10－11基极连R12，R12另一端连C6及D10。
当不漏电时，机壳无电压，此时BG10－11发射极无电压，BG10－11处于截止状态，J2不动作，H4无显示，电机正常运转。
有漏电达到某一定值时，电流从机壳经Rt、R11、R13、R14流向零线，在R13的分压信号经整流滤波加在BG10－11发射极上，使其导通饱和，此时漏电显示器H4发光，J2线圈有电流通过，转换铁片从常闭触点b跳向常开触点a，B2线圈电流被切断，失去磁性，2的三个触点1，2，3触松开切断三相电源，电机停转，得到保护，也防止人们触电保护人身安全。
图2是本实用新型较佳实施例的电路图。图中(G)为三相电机，A，B，C为电机三根火线，0为零线，Q1、Q2、Q3为三根保险丝，1，2，3为启动常开开关K2三对触点，K1为停机常闭开关，继电器J2，b为J2常闭触点，a为J2常开触点，B2微型电磁铁。上述各器件按要求连结后组成全自动保护开关的控制执行操作机构(E)。
保护电路(D)中B1为变压器，D1－4为整流二级管，C1电容器，R1、R2电阻，BG1三极管，W1稳压管，H1发光管。K3稳压开关。
在保护电路(A)中L1、L2、L3为电流互感器，D5－7，D8为整流二级管，R3－9为电阻，BG2－7为三极管，C2－5为电容，J1超微型继电器，b1常闭触点，a1为常开触点，H2发光二极管。
在保护电路(B)中，Rt为负温度系数敏感电阻，R10、R11固定电阻，W2稳压管，BG8－9复合三极管，H3发光二极管。
保护电路(C)中，R12，R13、R14为固定电阻，D10半波整流二极管，V6电容器，BG10－11复合三极管，H4发光二极管。
本实用新型的多功能三相电动机全自动保护开关，具有机械触点少，结构简单，成本低，实验表明性能可靠，灵敏度高，操作方便，功能齐全，具有显著的优点。
权利要求1.一种多功能三相电动机全自动保护开关。本实用新型的特征是以电流互感器、变压器，桥式整流器、半波整流器以及由限流、分压、限压、稳压器件、三级管和复合管构成的无触点电子开关组合成全自动保护开关的四种电路；包括低压直流稳压电路(D)，断相短路保护电路(A)，过压、欠压、超载、超温保护电路(B)，漏电保护电路(C)；执行操作机构(E)中的继电器J2电磁线圈一端接于稳压电路(D)输出端正极，另一端分别与保护电路(A)、(B)、(C)的故障显示器相连。
2.根据权利要求1所述的多功能三相电动机全自动保护开关，其特征是低压直流稳压电路(D)带变压器，桥式整流器和电源供电显示器、稳压开关。
3.根据权利要求1或2所述的多功能三相电动机全自动保护开关，其特征是断相短路保护电路(A)由三个套在三根火线的电流互感器线圈L1、L2、L3、每个互感器线圈一端通过半波整流器D5、D6、D7，限流电阻R3、R4、R5与三极管BG2、BG3、BG4的基极连接，另一端与滤波电容C2、C3、C4一端和三极管发射极连接，电容C2－4的另一端接在整流器、限流电阻之间。由此构成断相短路信号分电路，三极管BG2－4和分压电阻R6彼此串联在一起，R6另一端再接于电源(D)正极，BG4的发射极连接于电源(D)负极，构成断相短路的信号电路；限流电阻R7一端接BG2集电极、另一端接BG5基极，BG5集电极接微型继电器J1线圈一端，线圈另一端接电源(D)正极，BG5发射极接分压电阻R8另一端接电源(D)负极，构成电子开关电路；延时电容C5一端接限流电阻R9连到J1的转换铁片接线柱上，另一端接电源(D)负极，R9另一端接复合管BG6的基极，其BG6－7集电极连故障显示器H2，再接到继电器J2的线圈一端，BG7的发射极接电源(D)负极，由此构成延时故障显示电路。
4.根据权利要求1或2所述的多功能三相电机全自动保护开关，其特征是过压、欠压、超载、超温保护电路(B)由负温度系数的热敏电阻Rt，串联分压电阻R11，Rt另一端接电源(D)正极，R11另一端接电源(D)负极，BG8的基极连限流电阻R10和稳压元件W2，连于R11和Rt之间，BG9发射极连电源(D)负极，BG8－9集电极接故障显示器H3，H3另一端接于继电器J2的线圈一端。
5.根据权利要求1或2所述的多功能三相电动机全自动保护开关，其特征是漏电保护电路(C)的分压电阻R13，R14相串联，R13另一端接电源(D)负极，R14另一端接零线(地线)，BG10基极连限流电阻R12和整流器D10再接于R14和R13之间，BG11的发射极接电源(D)负极，BG10－11集电极与漏电显示器H4连接，C6一端接在R12和D10之间，另一端接入电源(D)负极，由此构成电子开关电路。
专利摘要多功能三相电动机全自动保护开关，主要结构由控制执行机构和四种保护电路所组成。具有过压、欠压、超载、超温、短路、断相、漏电、停电等八种保护功能。具有机械触点少，结构简单，性能可靠，灵敏度高，操作方便，功能齐全等显著优点。
文档编号H02H7/08GK2053811SQ8921380
公开日1990年2月28日 申请日期1989年7月5日 优先权日1989年7月5日
发明者杨永强, 杨自强 申请人:杨永强, 杨自强