三相電動機過熱保護器的製作方法

2023-08-10 15:08:11

專利名稱：三相電動機過熱保護器的製作方法
技術領域：
本發明涉及三相電動機的保護裝置，特別是一種三相電動機過熱保護器。
現有電動機的過熱保護，以採用RJ16型調整電流式雙金屬片熱繼電器最為流行，它屬於電流型間接保護方式，只能適用於長期工作制或間斷長期工作制的場合，對於頻繁啟動，連續正、反轉以及需要反接制動的場合，只有局部保護特性而無法可靠保護。另外，規格只能按電流大小區分，而且批量生產中產品穩定性差，使用前要求將電流動作值校準，安裝時還需適當調整，給使用者帶來不便，常有因使用不當而損壞電機。其性能指標及相應設計參數往往互相制約。例如，低倍過載和極限過載及及時動作與6倍過載一定時限內應不動作的矛盾，斷相過載應及時動作與三相正常不均衡應穩定的矛盾等。對零序電壓型斷相保護的現有產品，斷相檢測時存在隨機性誤動作及控制箱內無動力零線場合下的應用難度;還有一種保護裝置是在電動機內部各相線包埋設溫度開關也很不方便。
本發明的目的就是要解決上述現有技術之不足，提供一種安裝及使用方便，對超負荷及斷相起可靠保護的電動機保護器。
本發明可由兩部分構成，一是安裝在電機進線盒內直接監測鐵芯溫度的自動裝置能通用於常用電機上作發熱保護，二是安裝在電機電源上直接監測三相電壓是否正常的斷相保護裝置，能通用於電壓為同一等級的電機上作三相間嚴重不平衡的保護。本發明的關鍵在於，在現有的由取樣電路、整流電路及控制電路三部分組成的斷相保護裝置中，其控制電路設計為積分型觸發控制電路，具體方案是整流輸出正、負端並接一個順應電壓極性的可控矽SCR，整流輸出正極端接一個二極體D與繼電路器J的並聯迴路，整流輸出負極端接一個電解電容C和電阻R的並聯迴路，將上述兩個並聯迴路的出端相連，連接點通過一穩壓管DW與可控矽觸發極相連。當斷相發生時，斷相電壓由N′經D與J並聯迴路向電解電容C充電儲能，當電容的電壓達到觸發電路設定值，DW導通，SCR受觸發也導通時，電容儲能就向繼電器線包供電，繼電器動作，由其轉換觸點去實施各種保護功能R為電解C的洩放電阻。本電路的特殊性在於可控矽SCR及電解C的接法和一般常用電路不同。在可控矽觸發導通後，繼電器的吸合時間完全由電容器的容量及繼電器吸合特性相配合決定，斷相信號電流由於被可控矽短接而無影響，這種接法的優點在於能在電解電荷基本放完時，SCR在N′電位過零時可靠關斷。並且具有繼電器觸點萬一粘合後能反覆循環的進行重新觸發啟動功能，作為產品檢測時提供動作時間測量依據。由於電機本身具有短時超負荷能力，一般對1/3負載率以下的電機斷相無須保護，而在1/3以上負載率的電機斷相運行中，則轉速會隨負載率的上升而下降，直至堵轉時，模擬中性點電壓上升為最高。依據堵轉時的電機承載能力，確定安全的斷相保護動作時間，再依據1/3負載率斷相時中性點電壓作依據，參照電機允許的相間參數不平衡範圍折衷確定積分型觸發控制電路的動作值。由於中性點電壓為斷相點電壓的1/3，所以，為了提高動作值解析度，將模擬中性點N′電壓經過倍壓整流再接入積分觸發控制電路。並且，最好將傳統的單一電阻或電容或電感組成模擬中性點取樣電路，改進為由R、L、C串聯電路採用星形接法構成的實質上是三相電源瞬時平均值取樣電路，解決了R型輸出電流不足，必須另設電源的缺點;解決了C型輸出時需要高耐壓這一目前產品價格昂貴的缺點;解決了L型輸出元件參數分散性大的缺點。一般應用時採用以容抗為主的RLC串聯輸出電路。倍壓整流部分缺少的輸入電容由呈容抗為主的取樣電路代替，斷相電壓經過倍壓整流後再經D、J等向C充電。為與上述電路配合使用完成保護目的，採用雙金屬片結構的溫度開關，製成帶各級刻度的可調式熱繼電器Ju，安裝於電機接線盒內電機定子鐵芯外殼上，直接監測電機定子鐵芯溫升，實施對電機各種超負荷下各相線包基本均勻發熱的過熱保護，包括電源諧波和逆序分量引起的電機發熱因素，同時又不受環境溫度的影響。
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。


圖1為模擬中性點取樣的斷相保護方式;
圖2為負序電壓取樣的斷相保護方式。
參照圖1，模擬中性點取樣電路採用R、L、C串聯電路星形接法構成，其中R、L二元件也可用一線繞電阻代替。並聯於電容C上的電阻R、可起到元件脫離工作後的洩放電荷作用，便於電工測量元件，也能降低電容器的耐壓等級，在取樣電路後接D1、D2組成的二倍壓整流電路，再接積分觸發控制電路，設計時，首先按控制觸點所需電流容量選定繼電器J型號，根據斷相保護設定的中性點電壓值選用與倍壓整流數對應的繼電器工作電壓值，例如12V中性點電壓取24V工作值繼電器。再根據繼電器吸合特性和控制電路所需的可靠吸合時間配置相應的電解容量。然後根據電解的容量及設定的斷相動作延時值範圍計算出延時阻抗，按三相電源頻率推算RLC星接電路的等效容抗與延時阻抗計算值對應，再以R、L、C星接電路在最高相電壓下所可能的峰值輸出電流為準，選大於這一數值的D1、D2、D3、SCR的浪湧電流等級。輔助電阻R的作用是洩放電機啟動時由於接觸器三相觸頭不同時接觸而產生的幹擾電壓能量，按交流接觸器最大重複次數選配，再按繼電器工作電壓的1.1至1.2倍左右選取穩壓管擊穿值。將圖1構成的保護線路，從電機電源上取樣，模擬中性點接於動力零線N上，將電動機內部繼電器動斷觸頭與溫度繼電器Jw動斷觸頭相串聯後替代原有控制箱內熱繼電器RJ16的動斷觸頭。並取消原有熱繼電器RJ16。當斷相發生後，使取樣電路輸出電壓上升，倍壓整流後使電解充電至設定值時，穩壓管導通。觸發可控矽導通工作，控制保護部分作用。在控制箱內沒有動力零線輸入時或三相負載嚴重不平衡時，或者在小型動力發電設備電源上應用，由於電源本身三相電壓瞬時平均值偏零過份，這時將另一個上述R、L、C星形取樣電路接於三相電源輸入端，模擬中性點作為動力零線供斷相保護器應用，同樣能對上下兩組取樣點之間的斷相故障或接觸嚴重不良故障作可靠保護。
參照圖2，將取樣電路設計為負序電壓取樣方式，A、B、C為三相電源，整流電路採用橋式整流，仍用圖1所示的積分觸發控制電路，可用於規定單相運轉的電動機作斷相保護及反相保護，關鍵在於其取樣電路中的電容也改為以容抗為主的R、L、C串聯電路，與本發明積分觸發電路配合應用後，對負序電壓取樣電路的輸出功率要求大大降低，因而降低了功耗和成本。
本發明解決了現有熱繼電器自身性能相互制約的難題，又免去電氣安裝中相對困難的調整工作，能方便地適應各種工作場合，包括頻繁啟動和正反轉工作，充分發揮了電動機短時過負載能力，既保證了電動機在允許溫升範圍內可靠地啟動和工作，又能快速反映電氣開關箱內的斷相現象或三相間參數嚴重不平衡等問題，並且使保護器的規格統一化。
權利要求
1.一種對三相電動機進行過熱保護的電動機保護器，由安裝在電動機接線盒內定子鐵芯外殼上的溫度開關和與電機電源相接的斷相保護裝置組成，斷相保護裝置包括有取樣、整流及控制三部分電路，其特徵是控制電路設計為積分型觸發控制電路，具體方案是整流輸出正、負端並接一個順應電壓極性的可控矽SCR，整流輸出正極端接一個二極體D與繼電器J的並聯迴路，整流輸出負極端接一個電解電容C和電阻R的並聯迴路，將上述兩個並聯迴路的出端相連，連接點通過一穩壓管DW與可控矽觸發極相接。
2.根據權利要求1所述的電動機保護器，其特徵是取樣電路為模擬中性點取樣電路，採用在電源頻率下呈容抗性的R、L、C串聯電路星形接法。
3.根據權利要求1或2所述的電動機保護器，其特徵是整流電路採用倍壓整流電路。
4.根據權利要求1所述的電動機保護器，其特徵是取樣電路為負序電壓斷相取樣，採用在電源頻率下呈容抗性的R、L、C串聯電路取代原取樣電路中的純電容。
5.根據權利要求1或4所述的電動保護器，其特徵是整流電路採用橋式整流電路。
全文摘要
本發明是一種電動機過熱保護器。它是由置於電機定子鐵芯上的溫度繼電器和包括取樣、整流、控制三部分電路組成的斷相保護繼電器構成。控制電路中電容與可控矽的接法與常規不同，取樣電路中用RLC串聯電路代替常規電路中的純電容。克服了現常用熱繼電器可靠性不足，校準麻煩，使用場合受限制等問題，具有規格少，成本低，不受環境溫度影響的優點，兼有反相保護，電壓不平衡或無電源中線場合下的使用特性。
文檔編號H02H7/08GK1095867SQ9311151
公開日1994年11月30日 申請日期1993年5月25日 優先權日1993年5月25日
發明者周關榮 申請人:周關榮