三相電機斷相保護裝置的製作方法
2023-12-09 10:19:11
專利名稱：三相電機斷相保護裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對偏離正常電工作情況的不希望有的變化直接起反應的自動斷開緊急保護電路裝置，具體地說是一種斷相保護器。
因斷相燒毀三相電機，目前佔電機電氣故障的50％以上，每年為此支出的費用相當可觀，而由此造成的經濟損失則更大。斷相保護因而引起了廣大科技工作者的重視。現有的斷相保護裝置按信號採集的方式分為兩大類一類是電壓型，一類是電流型。電壓型是從三相電路中直接引線連接保護裝置。當出現斷相時，因缺失相間電壓，使保護裝置動作，斷開主迴路。但在實際工作中，由於三相電機繞組的存在，當出現斷相時，相間還有較高的感生電壓存在，造成保護裝置根本不動作，電機仍被燒毀。電流型斷相保護裝置，一般是由電流信號拾取電路、信號處理電路、跳閘信號形成電路和跳閘執行電路連接組成。其電流信號的拾取，均是採用線性電流互感器或者功率電阻等元件，跳閘信號形成電路和執行電路中需有專用配套電源供電。採用線性電流互感器，為了克服鐵芯的磁飽和性，需選用較大體積的鐵芯，並配備去飽和裝置。採用功率電阻，使用中發熱也比較嚴重。專用電源的配置，也同時造成價格提高，無法與中小電機相配套。上述電流型斷相保護裝置中所存在的問題，嚴重阻礙了斷相保護裝置的推廣使用。
本實用新型的目的就是提供一種結構簡單、體積小、成本低、可做為各類三相電閘附件並適用於各種三相電機的斷相保護裝置，以使其得以真正普及推廣。
本實用新型是這樣實現的斷相保護裝置仍由電流信號拾取電路、信號處理電路、跳閘信號形成電路和跳閘執行電路連接組成。電流信號拾取電路是將三個非線性電流互感器(CT1～CT3)的原邊繞在三相電源主迴路上，三互感器付邊為Y或△形聯接，*端接於三相橋式整流器(D1～D6)的輸入端。信號處理電路為在三相橋式整流器(D1～D6)輸出端並聯的電阻R1支路。跳閘信號形成電路將串聯的電容C1和二極體D7支路與電阻R1支路並聯，在電容C1和二極體D7之間的節點上連接觸發電路。跳閘執行電路是從三相電源主迴路引線接三相橋式整流器(D11～D10)的輸入端，整流器輸出端接脫扣器或繼電器的電磁線圈L和晶閘管SCR，晶閘管的門極與跳閘信號形成電路中的觸發電路相接。
本實用新型的特點之一是電流取樣元件為非性電流互感器，當穿過互感器的主迴路導線中有電流通過時，付邊便有交流電平U2感生，反之電平為0。由於不需再考慮付邊電壓與原邊電流的線性關係，互感器鐵芯磁通可以飽和，這就使得互感器體積可大為減小，以至小於電晶體收音機上的輸入變壓器，從而可方便地將其裝於印刷電路板上。
本實用新型的特點之二是電流互感器兼做信號採樣和觸發電源雙重功能，從而省去了專用電源配置。且因無發熱元件，整機體積可進一步縮小，從而可製成與空氣開關、刀閘或接觸器等三相電閘配合使用的專門附件，方便了安裝和使用。
本實用新型的特點之三是利用斷相後單向橋式整流波比常態時三相橋式整流波的交流分量絕對值大近十倍的原理，將交流分量提出蓄存，在其電量足夠時，利用負阻元件盡數放出，形成跳閘脈衝，使電路動作，切斷主迴路電源，同時自身也脫離電源。
以下結合附圖對本實用新型做進一步詳述。
圖1是本實用新型的電路原理圖。
圖2是本實用新型的較佳實施例電路原理圖。
如圖1所示，在三相交流電源主迴路的每一相線上均纏繞一非線性電流互感器(CT1～CT3)，三互感器付邊可為Y或△形聯接，*端接於三相橋式整流器(D1～D6)的輸入端，這一部分構成電流信號拾取電路。在三相橋式整流器(D1～D6)的輸出端並聯有電阻R1支路，此支路為信號處理電路。在該支路旁還並聯有由電容C1和二極體D7串聯構成的支路，在電容C1和二極體D7之間的節點上連接觸發電路，這部分構成跳閘信號形成電路。觸發電路是從電容C1和二極體D7之間的節點串接二極體D8、電阻R2、雙向二極體D9和電阻R4後接晶閘管SCR的門極。在電阻R2和雙向二極體D9之間的節點上並聯有電容C2和電阻R3，C2和R3的另一端接地線。在晶閘管的門極和地線之間並聯有電容C3和電阻R5。將晶閘管的陰陽極與脫扣器或繼電器的電磁線圈L和地線相連接，電磁線圈上並接保護二極體D10。晶閘管和電磁線圈L跨接在三相橋式整流器(D11～D16)的輸出端，整流器輸入端接在三相電源主迴路上。晶閘管、電磁線圈和整流器構成了跳閘執行電路。
本實用新型的工作過程是三相常態時，CT1、CT2、CT3的原邊均有工作電流，付邊所感生的電壓U2經整流器整流後輸出三相橋式整流波Ud。因電容C1的隔直作用，Ud的直流分量全部被阻，所通過的僅是佔Ud百分之幾的紋波部分，其數值遠小於雙向二極體D9的轉折電壓，跳閘信號自不能成。
合閘過渡時，儘管湧流通過C1，卻因所選R2C2值遠大於過渡時間，C2上的電壓尚未積到D9的轉折電壓，過渡便告結束。此後C2上的電量通過電阻R3盡數釋放，跳閘信號亦不能成。
三相缺二時，主迴路不通，於電機M無礙，跳閘信號也不必成。
三相缺一時，不論合閘時還是在運行中，電機M均受威協。此時三非線性互感器中有一個不能輸出感生電壓，整流器的輸出電壓Ud只能是單相橋式整流波。此波的交流分量絕對值比同等條件下的三相橋式整流波的交流分量絕對值大約十倍。此分量經C1耦合，D7、D8整流，再經R2積聚於C2。當C2端電壓大於D9的轉折電壓時，D9導通。由於D9的負阻特性，儲於C2的電荷迅速衝過R4，形成跳閘脈衝信號。適當選取C2，使之積有足量電荷，以使SCR可靠導通。SCR導通後，電磁線圈L得電，使脫扣器或者繼電器執行跳閘動作，切斷電機和自身電源。
圖3給出的是一種較好實施例的電路原理圖，其中的電流信號拾取電路、信號處理電路和跳閘執行電路均未改變，僅是跳閘信號形成電路中的觸發電路做一變動，即用三極體11、T2連接組成模擬單結電晶體作為負阻元件。具體結構是觸發電路從電容C1和二極體D7之間的節點串接二極體D8和電阻R2後，接於由三極體T1、T2接成的模擬單結電晶體中T1的發射極上。在該發射極和地線之間並聯有電容C2和電阻R3，在電容C1的一端接二極體D9和由電阻R6、R7組成的分壓電路。電容C4與分壓電路並聯，分壓電路的中間節點接三極體T2的集電極，T2的發射極經電阻R4接晶閘管SCR門極，在晶閘管門極和地線之間並聯有電容C3和電阻R5。
本實施側中的負阻元件T1、T2接成了一個正反饋放大電路，對於經C1耦合過來的單相整流波，當其電壓值超過分壓電路的分壓值時，就可觸發導通T1，並使T2飽和導通，從而形成跳閘脈衝，並使SCR可靠導通，保護器動作，切斷電源。將本方案與上例相比較，由於調整分壓電路R6/R7的值，即可方便地整定模擬單結電晶體的分壓比，從而適應更寬參數範圍的非線性電流互感器，使本裝置從體積與成本上進一步下降，可更適合與中小電機配套。
用UJT、PUT、SUS、SBS等負阻元件取代圖1中的雙向二極體，並適當更替外圍元件，可形成本實用新型諸多的實施例。
本實用新型由於採用了非線性電流互感器作採樣元件併兼做觸發電源，且不需中線，因而使得整個裝置結構簡單，體積小，成本低，且工作可靠。由於體積小，可做為空氣開關、刀閘、接觸器等三相電閘的附件，用於各種型號三相電機的斷相保護，以節約費用開支，減小經濟損失。
權利要求1.一種三相電機斷相保護裝置，由電流信號拾取電路、信號處理電路、跳閘信號形成電路和跳閘執行電路連接組成，其特徵在於a.電流信號拾取電路是將三個非線性電流互感器(CT1～CT3)的原邊繞在三相電源主迴路上，三互感器付邊為Y或△形聯接，*端接於三相橋式整流器(D1～D6)的輸入端，b.信號處理電路為在三相橋式整流器(D1～D6)的輸出端並聯的電阻R1支路，c.跳閘信號形成電路將串聯的電容C1和二極體D7支路與電阻R1支路並聯，在電容C1和二極體D7之間的節點上連接觸發電路，d.跳閘執行電路是從三相電源主迴路引線接三相橋式整流器(D11～D16)的輸入端，整流器輸出端接脫扣器或繼電器的電磁線圈L和晶閘管SCR，晶閘管的門極與跳閘信號形成電路中的觸發電路相接。
2.根據權利要求1所述的斷相保護裝置，其特徵在於跳閘信號形成電路中的觸發電路是從電容C1和二極體D7之間的節點串接二極體D8、電阻R2、雙向二極體D9和電阻R4後接晶閘管SCR的門極，在電阻R2和雙向二極體D9之間的節點上並聯有電容C2和電阻R3，C2和R3的另一端接地線，在晶閘管的門極和地線之間並聯有電容C3和電阻R5。
3.根據權利要求1所述的斷相保護裝置，其特徵在於跳閘信號形成電路中的觸發電路是從電容C1和二極體D7之間的節點串接二極體D8和電阻R2後，接於由三極體T1、T2接成的模擬單結電晶體中T1的發射極上，在該發射極和地線之間並聯有電容C2和電阻R3，在電容C1的一端接二極體D9和由電阻R6、R7組成的分壓電路，電容C4與分壓電路並聯，分壓電路的中間節點接三極體T2的集電極，T2的發射極經電阻R4接晶閘管門極，在晶閘管門極和地線之間並聯有電容C3和電阻R5。
專利摘要本實用新型是一種自動斷開緊急保護電路裝置,為解決中小電機因斷相燒毀這一問題而設計。其結構是由電流信號拾取電路、信號處理電路、跳閘信號形成電路和跳閘執行電路連接組成。本裝置利用斷相後形成的單相橋式整流波交流分量比常態的三相橋式整流波約大十倍的原理,將此分量整流蓄存後作為跳閘所需的觸發電源。由於採用非線性電流互感器作信號採樣和觸發電源雙重功能,且不需中線,使體積成本較小,適於各類三相電機的斷相保護。
文檔編號H02H7/09GK2373935SQ9920762
公開日2000年4月12日 申請日期1999年4月1日 優先權日1999年4月1日
發明者郭秋豐 申請人:郭秋豐