三相交流電壓保護器的製作方法

2023-06-07 16:38:51

專利名稱：三相交流電壓保護器的製作方法
技術領域：
本發明涉及三相交流電路電源輸入端和負載端電壓型緊急保護裝置。
三相交流電路中的電力拖動裝置是由三相交流電源、保護裝置和控制裝置、負載(如電動機等)組成。從三相交流電源接至負載，根據所拖負載的不同，中間接有保護裝置和控制裝置。三相交流電源至控制裝置間稱為電源輸入端，控制裝置至負載間稱為負載端。現有的電壓保護裝置一般只能保護電源輸入端或者負載端，即輸入端的保護裝置對於三相電源進線的相序、斷相、電壓不平衡、欠壓過壓等有保護功能，或者在負載端採用諸如時間繼電器的延時開啟的動合(常開)觸點的輔助迴路來實現保護。現有的三相交流電壓保護裝置採用的是在三相交流電源輸入端通過對相序、斷相、欠壓和過壓、電壓不平衡的檢測，經檢測電路輸出信號給藕合電路後控制繼電器動作對三相電路實行開閉。三相交流電壓保護裝置對負載端的保護採用時間繼電器的輔助迴路來實現，但它在使用上有諸多不便，如控制電路複雜化，延時時間的設定對電路的保護特性的可靠性帶來不穩定因素，維修檢測不方便，故障的表現形式不明確，對電源輸入端的原有故障不保護(即在輸入端有故障的情況下，開關還能合上)等等。
本發明的目的在於提供一種三相交流電壓保護器，它與現有技術相比，能在三相交流電路電源輸入端和負載端均可實現緊急保護，且結構簡單，維修方便。
為達到上述目的，本發明在三相交流電路負載端引出的檢測線路連接的整流電路和檢測電路之間接入一個虛擬電壓，在負載端斷電狀態下，負載端的檢測電路在虛擬電壓作用下輸出正常信號，使繼電器吸合，則負載端處於允許通電狀態。一旦合上開關接通控制裝置使負載端通電，則負載端檢測線路接收來自三相電路的電壓信號後檢測電路工作，並控制繼電器吸合或斷開，進而控制三相主電路的開閉。
本發明的工作原理如下三相交流電路電源輸入端引出的三相檢測線路經整流後再經斷相檢測電路、電壓不平衡檢測電路、相序檢測電路、過壓欠壓檢測電路後輸出檢測信號至藕合電路，由藕合電路控制繼電器；在三相交流電路負載端引出三相檢測線路，該檢測線路由整流電路、檢測電路和藕合電路組成，整流電路串接檢測電路，檢測電路接於藕合電路，在整流電路和檢測電路之間再接有從另外一處輸出的虛擬電壓，該虛擬電壓為直流電壓。在控制裝置沒合上時，負載端處於斷電狀態，虛擬電壓起作用輸出一個直流電壓值至檢測電路，檢測電路工作並輸出虛設的檢測信號至藕合電路，由藕合電路控制繼電器吸合，三相交流主電路的控制裝置可以合上導通。當控制裝置合上，負載端導通，負載端引出的三相交流電壓經檢測線路整流後輸入到檢測電路，因整流後的三相電壓信號值大於並覆蓋了虛擬電壓值，檢測電路檢測到的信號為三相電壓信號，檢測電路輸出信號到藕合電路，藕合電路信號控制繼電器動作。當三相電壓信號正常時，繼電器保持吸合狀，三相交流主電路可進線至負載端拖動負載運行；當三相電壓信號不正常，繼電器斷開，控制裝置打開，負載斷電。


圖1為現有技術三相交流電壓電源輸入端保護裝置控制線路示意圖，圖2為現有技術三相交流電壓電源輸入端保護裝置電路方框圖，圖3為現有三相交流電壓負載端保護裝置控制線路示意圖，圖4為本發明三相交流電壓保護裝置控制線路示意圖，圖5為本發明三相交流電壓保護裝置電路方框圖，圖6為本發明三相交流電壓保護裝置中負載端保護電路方框圖，圖7為本發明負載端保護裝置一相電壓值示意圖。
參照附圖，詳細敘述本發明的具體實施方案。
在圖1中，三相交流電壓保護器對三相電源輸入端進行保護，從三相交流電壓主電路，即由三相電源進線，接至交流接觸器，交流接觸器接至負載中，從交流接觸器輸入端引出三相電壓檢測引線接到由繼電器J和交流接觸器K組成的控制迴路。該控制迴路的電路方框圖如圖2所示，從三相電源進線R、S、T引出的三相電壓經整流電路1後輸入至檢測電路2，分別經斷相檢測電路，電壓不平衡檢測電路、相序檢測電路、過壓欠壓檢測電路後，輸出信號至藕合電路，由藕合電路控制繼電器J。檢測電路2輸出信號正常，則繼電器J吸合，交流接觸器K可合上，如輸出信號不正常，則繼電器J斷開，交流接觸器K不能合上。這樣可以檢測三相交流主電路的電源進線是否符合所拖動的負載要求。
在圖3中，三相交流電壓保護器對三相電路的負載端進行保護。從三相交流電壓主電路的負載輸入端引出三相電路檢測引線接至繼電器J，在交流接觸器K上端引出的電源線和交流接觸器K、具有延時開啟的動合(常開)觸點的時間繼電器、開關等組成一個控制迴路，主要通過時間繼電器J的延時開啟的動合(常開)觸點KT構成的輔助迴路對主電路實現保護。
圖4給出了按本發明所述三相交流電壓保護器的具體方案的一種最簡單的控制線路圖，該控制線路圖綜合了電源輸入端保護和負載端保護(即輸入端和負載端保護)。圖5為圖4的電路方框圖，圖6將本發明三相交流電壓保護器負載端保護的電路方框圖給出，圖7給出了標示在坐標軸上的一相電壓值，在圖4中，示出了輸入端三相電壓引出線為R、S、T，負載端三相電壓引出線為r、s、t。
在圖4、圖5的電路控制線路圖中，輸入端的控制迴路可以對三相交流電源進入交流接觸器K時對負載所要求的三相電源的相序、斷相、過壓欠壓、電壓不平衡進行保護，對於三相電壓經過交流接觸器K後進入到負載的負載端也進行了保護。在負載端引出的檢測線路r、s、t相中，該檢測線路r、s、t相包括整流電路5，檢測電路6和藕合電路，整流電路5連接至檢測電路6，檢測電路6接至藕合電路。由於電源輸入端R、S、T已對相序、欠壓過壓等進行了檢測，可保證輸入的三相交流電源符合負載的要求。在負載端的保護主要對負載的運行性能進行保護，故檢測電路6設置為斷相檢測電路和電壓不平衡檢測電路。這樣負載運行根據所拖動負載的不同要求設計的控制線路，保證了負載既可以正轉運行，也可以反轉運行。負載端檢測電路6輸出的信號到達藕合電路，經藕合電路處理後控制繼電器J的吸合，進而控制交流接觸器K的開閉。但在電源輸入端保護和負載端保護間存在一個如何匹配的問題，本發明引入了一個虛擬電壓Vx，該虛擬電壓接在負載端r、s、t相的整流電路5和檢測電路6之間，為直流電壓，見圖6，為敘述方便，現選用r相電壓來具體說明，見圖7，另外s、t相工作原理與r相相同。
三相交流電壓主電路的電源經交流接觸器K接至負載，拖動負載運行。在電源輸入端和負載端引出的三相檢測引線R、S、T和r、s、t連接三相交流電壓保護器。對於負載端的r相來說，交流接觸器K沒吸合前，r相斷電，在整流電路5和檢測電路6之間的a點電位應為零，但由於本發明在a點接入了一個虛擬電壓Vxr，故a點的電壓值為Vxr，該虛擬電壓值Vxr設置為大於檢測電路6的最低工作電壓Vq，(若a點電位低於Vq則檢測電路6將誤動作或不工作)，這樣檢測電路6可輸出信號到藕合電路進而控制繼電器J吸合，交流接觸器K則可閉合。當K合上後，r相導通，通過r相的交流電壓經整流電路5輸出的電壓為Vr，該整流電路5由電阻R1、R2和二極體N1和電容C1組成，因r相交流電壓有最高電壓和最低電壓，故經整流後輸出的電壓最高值為Vr+，最低值為Vr-，r相交流電壓經整流後的電壓Vr的範圍在Vr-和Vr+之間，虛擬電壓Vxr設置時Vxr應小於Vr-。由於虛擬電壓的阻抗與r相整流電路5和檢測電路6的阻抗匹配，故a點檢測時取高電位Vr，Vr值大於並覆蓋了虛擬電壓值Vxr，檢測電路6取Vr電位檢測。若r相電壓正常，則檢測電路6輸出該信號經藕合電路後控制繼電器J吸合，交流接觸器K保持閉合狀，主電路通電；若r相電壓不正常，則檢測電路6輸出該信號經藕合電路後控制繼電器J斷開，交流接觸器K斷開，主電路斷電。因此虛擬電壓Vxr的值為大於檢測電路6的最低工作電壓Vq，小於經整流後輸出的三相電壓的最低電壓值Vr-，同理可適用於s、t相電壓。虛擬電壓Vx由直流電壓源提供，該直流電壓源經三相交流電源輸入端R、S、T整流後得到；為得到合適的值，可以用分壓電路獲得。該虛擬電壓為直流電壓，該直流電壓大於檢測電路6的最低工作電壓，小於三相電源電壓經整流後分別輸出的直流電壓值。檢測電路6設置為斷相檢測電路和電壓不平衡檢測電路。
本發明三相交流電壓保護器既可以實現對三相電源輸入端保護，又可以對負載端進行保護，即可對R、S、T端與r、s、t端之間發生的故障進行保護。本發明的保護裝置中繼電器J不但可控制交流接觸器K，也可控制如工業程序控制器或其它智能型控制器；當本發明裝置並接多路r、s、t，可實現對多負載端對象的保護，對交流電路保護的覆蓋面廣，負載端保護適用於三相變頻變壓控制迴路且具有控制電路簡單，維修方便，故障顯示和判斷容易等優點。
權利要求
1.一種三相交流電壓保護器，連接到三相交流主電路的電源輸入端和控制裝置之間，控制裝置接負載，該電壓保護器由整流電路(1)、檢測電路(2)、藕合電路和繼電器組成，其特徵是該電壓保護器還包括從控制裝置和負載之間引出的檢測線路連接的整流電路(5)，檢測電路(6)和藕合電路，整流電路(5)連接至檢測電路(6)，檢測電路(6)接至藕合電路，在整流電路(5)和檢測電路(6)之間接入一虛擬電壓。
2.根據權利要求1所述的三相交流電壓保護器，其特徵是虛擬電壓是由直流電壓源提供，該直流電壓源經三相交流電源輸入端整流後得到。
3.根據權利要求1或2所述的三相交流電壓保護器，其特徵是虛擬電壓為直流電壓，該電壓大於檢測電路(6)的最低工作電壓，小於三相電源電壓經整流後分別輸出的直流電壓值。
4.根據權利要求1或2所述的三相交流電壓保護器，其特徵是檢測電路(6)包括斷相檢測電路、電壓不平衡檢測電路。
5.根據權利要求3所述的三相交流電壓保護器，其特徵是檢測電路(6)包括斷相檢測電路、電壓不平衡檢測電路。
全文摘要
本發明涉及三相交流電路電源輸入端和負載端電壓型緊急保護裝置。本發明在現有輸入端保護基礎上,同時對負載端進行保護。負載端保護電路由整流電路5、檢測電路6和耦合電路組成,整流電路連接至檢測電路,檢測電路接至耦合電路,在整流電路和檢測電路之間接入一虛擬電壓,該虛擬電壓由直流電壓源提供,該直流電壓源經三相交流電源輸入端整流後得到。本發明可實現對多負載端對象的保護,具有控制電路簡單,故障顯示明確等優點。
文檔編號H02H3/24GK1190817SQ98110669
公開日1998年8月19日 申請日期1998年2月24日 優先權日1998年2月24日
發明者曹德祥 申請人:曹德祥