[实用新型]电子程控式交流电动机节电保护器

说明书

本实用新型涉及电机节电与保护的自动控制，特别是一种电子程序控制装置。

交流电动机是工矿企业中最广，耗电最多的设备，人们对电动机的节电运行和采用保护措施方面已做了大量工作，基本上都是在为克服“大马拉小车”做研究工作，达到节电的目的，目前的电机节电器和保护器品种繁多，但它们往往功能不全，在技术方案上较多的忽视了电压波动对电机效率故功率因素的影响，保护器与节电器是截然分开设计，或者是节电效果不理想，如中国专利公开的申请号为92212564。3电机节电保护器，它虽把保护器和节电器综合为一体，但其节电效果并不理想，它的节电措施只是用Y／△转换的一种单一方式，不能随电机负载变化，在大范围内调节。

本实用新型的目的是提供一种能控制电机软启动，在运行中自动对电机限流调压并具有保护功能的电子程控式交流电动机节电保护器。

本实用新型是用如下方式完成的：电子程控式交流电动机节电保护器包括有电源、电压检测电路（2），负载电流检测电路（1）、电机保护控制电路（4）。电机软启动控制电路（7）由电阻R、电容C组成的延时电路控制双稳触发器IC₂翻转，输出单刀双掷开关使电容C充电的斜升直线段电压信号经开关SW₂输出，用该输出信号经电机运行节电控制电路（6）的跟随器IC_1－4和光耦隔离放大电路后，控制电机调压执行电路（8）的双向可控硅KS，调节电机运行电压；电机运行节电控制电路（6）经模拟开关SW₁接受电机电流信号检测电路（1）的输出信号，实现跟踪电机负载电流变化，而控制电机调压执行电路（8），模拟开关SW₁受控于双稳触发器IC₂经反相器I的输出信号，Y／△转换控制电路（5）接受电流信号检测电路（1）的输出信号经比较器及延时后，控制继电器J₁的动作，用其接点控制电机保护控制电路（4），实现控制电机运行的Y／△转换，过压、欠压保护控制电路（3）接受电源电压检测电路（2）的电压信号，由两个电阻串联分压电路上的电位器W₄W₅中心抽头分别反映过压、欠压信号，经比较器后，控制继电器J₂的动作，用其接点控制电机保护控制电路（4），实现电机过压、欠压的保护。过压、欠压保护控制电路（3）中继电器J₂的常开接点J_2－3并接在电机软启动控制回路（7）中的斜率发生电容C的两端，常开接点J_2－1并接在T／△转换控制电路（5）中比较器输出端的旁路电容C的两端，为电机重启动作准备。过压、欠压保护控制电路（3）中的继电器J₂是由三极管BG₂推动的，在三极管BG₂的基极并接有旁路电容C₈起延时作用。

本实用新型在交流电动机空、轻载运行时能跟踪负载大小的变化自动调节电机绕组上的工作电压，当电机接近满载时，将电机绕组自动由星星接法切换成三角形接法，以提高电机的转矩－带负载能力。在电机启动时，在预定时间里控制电机绕组电压以线性斜升至全电压实现电机的软启动，使电机平滑加速至额定转速。从降压限流启动到跟踪调压运行，以及负载增大时Y／△转换为全自动控制，同时本实用新型还具有过压、欠压过载、断相保护功能。具有结构简单、功能全、节电效果显著，适用于各类交流电动机的节电和保护运行。

图1是本实用新型电路原理方框图

图2是本实用新型电路原理图

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明：

如图1所示，本实用新型由电机电流信号检测电路（1）、电压信号检测电路（2），过压、欠压保护控制电路（3），电机保护控制电路（4）Y／△转换控制电路（5），电机运行节电控制电路（6）、电机软启动控制电路（7）、电机调压执行电路（8）构成。如图2所示，电机电流信号检测电路（1）由串接于电机B相线路中的电流互感器B₁输出经二极管D₁－D₄整流电路后输入至跟随器IC_1－1和IC_1－2，经图2中A点输出。电压信号检测电路（2）由接于A、B相的单相电压互感器B₂降压经二极管D₁₁－D₁₄整流电路后输出直流电压信号。电机过压、欠压保护电路（3）由比较器IC₄输出控制三极管BG₂的导通与截止，从而使继电器J₂动作与否，IC₄采用NE555集成电路，IC₄的输入端2脚接由电阻R₁₆可调电阻W₄电阻R₁₇构成的串联分压电路接电压信号检测电路（2）的输出直流电压信号，在可调电阻W₄上端上接三极管BG₆的集电极用可调电阻W₅调节分压给三极管BG₆的基极，调节可调电阻W₄使得在电源电压下限值时，IC₄的2脚电压降至5脚的1／2，3脚输出高电平，使三极管BG₂导通继电器J₂动作，其常闭接点J_2－2断开，电机保护控制电路（4）中的接触器QC线圈断电，电机切断电源，此时发光二极管LED₂亮。调节可调电阻W₅使得当电源电压超过上限值时，三极管BG₆导通，使IC₄的2脚输入电压降低，继电器J₂动作，接触器Q_C切断电机电源，电源在正常值时，IC₄的3脚输出低电平，发光二极管LED₁亮，LED₂灭，稳压管DW作为基准电压，电阻R₁₂为平衡电阻与继电器J₂线圈阻值相同，电容C₈为旁路电容，起延时作用，能使继电器J₂可靠动作，或者是能防止电源电压瞬时欠压、过压造成保护误动作电机软启动控制电路（7），在按下电机控制接触器Q_C后，电机接通电源，由整流三极管D₁₁－D₁₄和稳压电路7812提供直流Ec，直流电流E_C经电阻R₉向电容C₆充电，双稳触发器IC₂的2脚瞬间低电平，使IC₂的3脚输出高电平，控制模拟开关SW₂导通，而经反相器I输出低电平，使模拟开关SW₁截止，同时电源Ec经可调电阻W₃向电容C₇充电，电容C₇的充电斜升直线段电压信号经SW₂输出控制电机运行节电控制电路（6），该电路（6）由跟随器IC_1－4经三极BG₆放大，再经三个串接的双光耦放大管G分三路输出经三极管BG₃－BG₅放大后，触发串接在电机主回路中的双向可控硅KS控制其导通角，触发电流跟随电容C₇上充电电压斜升的变化由小逐渐增大，从而使加在电机绕组上的电压随时间逐渐上升，实现电机的软启动，其斜率由可调电阻W₃调节，W₆调节最低启动电压。当IC₂的6脚由电容C₇提供电压信号上升到等于5脚基准电压，即电机达额定转速时，IC₂翻转，其3脚输出由高电平迅速转为低电平，实现电机从启动到运行的切换。IC₂的3脚输出低电平，使SW₂截止，而经反相器I输出高电平，使SW₁导通，电流信号检测电路（1）输出的反映电机电流变化的电压信号经模拟开关SW₁输出控制电机运行节电控制电路（6），改变双向可控硅KS的导通程度，使电机运行电压跟踪负载大小而升降，使电机保持最佳节电运行状态。当电机接近满载时，也即电流信号检测电路（1）输出的A点电压V_A升到一定值时，Y／△转换控制电路（5）接受V_A信号经比较器IC_1－3翻转，输出高电平，经R₇、C₅延时，使三极管BG₁导通，而继电器J₁吸合，其接点J₁使接触器Q_CY释放，而Q_C△吸合。如图2所示，电机绕组则由Y接法改为△接法，提高运行电压倍，负载减轻后，则比较器IC_1－3输出低电平，三极管BG₁截止，继电器J₁释放电机则恢复Y接法自动调压运行状态，达到电机调压运行、节电。在电容C₇和C₅上分别并接有继电器J₂的常开接点J_2－3和J_2－1其作用是在保护动作后，通过接点的闭合，使电容C₇和C₅的电压短接放电，保证电机能迅速重启动，本实用新型采用光耦隔离管G，二极管D₅、D₆、D₇、D₈以及旁路电容C₃C₇、C₉、C₁₁，使得各运放控制电路不受执行电路中自感电势及瞬时高频、高压的干扰，提高其可靠性和稳定性。过载保护利用热继器RJ，电源断相保护是用接触器Q_C的控制电路接A、C相，电源互感器串接于B相来实现。双向可控硅KS串接在Q_CY接点与三相中性点之间。利用电流互感器次级绕组的多个抽头和适当调节电路中各可调电阻W₁－W₄，可使一台产品适用于几种不同功能功率的电机，提高其使用的灵活性。