專利名稱：具有全自動旁通保護功能的三相電機節(jié)電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電機節(jié)電器保護技術(shù)，特別是一種具有全自動旁通保護功能
的三相電機節(jié)電器。
背景技術(shù)：
目前在現(xiàn)有三相電機節(jié)電器在實際應(yīng)用中保護功能主要體現(xiàn)在電壓不平衡保護， 電壓缺相保護，過壓，欠壓保護，針對電流不平衡，電流缺相，過流等不能檢測到，當(dāng)出現(xiàn)電 機電流有問題時，節(jié)電器上的接觸器仍工作，不能起到完全保護電機功能。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提供了一種可以根據(jù) 三相電機各線路上的電壓和電流大小、有無來判斷電機是否運轉(zhuǎn)正常起到雙層保護的具有 全自動旁通保護功能的三相電機節(jié)電器。 為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供的技術(shù)方案為具有全自動旁通保護功能的三 相電機節(jié)電器，包括有AC電源轉(zhuǎn)換電路、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路供電系統(tǒng)，其中AC電源 轉(zhuǎn)電路把交流電經(jīng)變壓后產(chǎn)生低壓交流電再與整流濾波電路相連變成低壓直流電再經(jīng)穩(wěn) 壓電路穩(wěn)壓后供電給各相關(guān)電路部份，其特征在于三相電壓的降壓電路、電壓感應(yīng)電路、 整流電路、信號放大電路和電壓跟隨電路組成電壓檢測電路，其中三相電壓從可控硅輸入 和輸出端取信號通過串聯(lián)電阻降壓后送到電壓感應(yīng)電路，電壓感應(yīng)電路的感應(yīng)器感應(yīng)到的 電壓變化信號再經(jīng)與其連接的整流電路整流后與信號放大電路相連，經(jīng)放大后的信號接入 電壓跟隨電路送入DSP控制主芯片進行內(nèi)部比較運算；三相電流的電流感應(yīng)電路、整流電 路、信號放大電路和電壓跟隨電路組成的電流檢測電路，其中各相電纜穿過電流互感器磁 芯后，電流互感器感應(yīng)的電壓變化信號再經(jīng)整流電路整流后再與信號放大電路相連，經(jīng)放 大后的信號接入電壓跟隨電路送入DSP控制主芯片進行內(nèi)部比較運算；DSP控制主芯片把 整個外部電壓檢信號與電流檢測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以通過外部鍵盤設(shè)定的保護參數(shù)進 行內(nèi)部比較運算，當(dāng)電壓或電流出現(xiàn)故障時，DSP控制主芯片輸出信號給與其連接的LED緩 沖電路，LED緩沖電路同時輸出信號給與其連接的放大驅(qū)動電路，經(jīng)放大后再驅(qū)動與放大驅(qū) 動電路連接的接觸器的吸合線圈。 本實用新型可檢測電壓不平衡，電壓缺相，過壓，欠壓等問題，又可檢測到電流不 平衡，電流缺相，過流等問題從而對電機起到雙層保護。
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步說明 圖l為電路的方框圖； 圖2為電路原理圖。
具體實施方式
參照

圖1 ，電機節(jié)電器自動旁通保護器，包括有AC電源轉(zhuǎn)換Tl ，整流濾波電路U12， 穩(wěn)壓電路U10、U11、U3，它們之間是串聯(lián)關(guān)系。 參照圖1， UA相的電壓檢測電路中的降壓電路R31 R34降壓后與電壓感應(yīng)用器 L3相連，再與整流電路U13相連得到理想信號送入信號放大電路U4-B放大和信號跟隨電 路U4-A，最終接入DSP主芯片的A/D 口上；同理，UB相的電壓檢測電路中的降壓電路R44 R47降壓后與精密電壓感應(yīng)用器L4相連，再與整流電路U14相連得到理想信號送入信號放 大電路U5-B放大和信號跟隨電路U5-A，最終接入DSP主芯片的A/D 口上；UC相的電壓檢測 電路中的降壓電路R57 R60降壓后與電壓感應(yīng)電路L5相連，再與整流電路U15相連得到 理想信號送入信號放大電路U6-B放大和信號跟隨電路U6-A，最終接入DSP主芯片的A/D 口 上；以上單相檢測電壓電路模塊之間的連接關(guān)系是串聯(lián)的，而三相電壓檢測電路的最終并 聯(lián)形式接入DSP控制芯片內(nèi)。 參照圖1， UA相的電流流經(jīng)穿過電流互感器L6磁芯后的電纜，從電流互感器感應(yīng) 到的電流信號通過整流電路U16相連得到理想信號送入信號放大電路U7-B放大和信號跟 隨電路U7-A，最終接入DSP主芯片的A/D 口上；同理，UB相的電流流經(jīng)穿過電流互感器L7 磁芯后的電纜，從電流互感器感應(yīng)到的電流信號通過整流電路U17相連得到理想信號送入 信號放大電路U8-B放大和信號跟隨電路U8-A，最終接入DSP主芯片的A/D 口上；UC相的電 流流經(jīng)穿過電流互感器L8磁芯后的電纜，從電流互感器感應(yīng)到的電流信號通過整流電路 U18相連得到理想信號送入信號放大電路U9-B放大和信號跟隨電路U9-A，最終接入DSP主 芯片的A/D 口上；以上單相檢測電流電路模塊之間的連接關(guān)系是串聯(lián)的，而三相電流檢測 電路的最終以并聯(lián)形式接入DSP控制芯片內(nèi)。 參照圖l，參數(shù)設(shè)定鍵盤電路是外置式的，當(dāng)產(chǎn)品出廠時針對不同功率三相異步電 機設(shè)定不同的相關(guān)保護電壓參數(shù)和不同的電流保護參數(shù)。此方法的特點在于可任意設(shè)定各 參數(shù)值，并可以數(shù)字式顯示貯存，方便快捷。 參照圖1， DSP主控制芯片根據(jù)外置保護參數(shù)設(shè)定的不同保護電壓電流數(shù)值與實 際各相電壓和相電流信號進行比較，當(dāng)電壓出現(xiàn)不平衡，缺相，過壓，欠壓等問題時輸出一 個信號給緩沖電路U2，經(jīng)緩沖電路處理后的信號送到LED狀態(tài)指示器上提示電壓故障同時 再輸出控制信號經(jīng)放大電路Ql， Q2放大控制接觸器的繼電器吸合，最終接觸器線圈驅(qū)動接 觸器開關(guān)吸合旁通節(jié)電器或主回路接觸器。 參照圖2， AC電源通過變壓器Tl降壓后再通過整流電路U12和濾波電路E6、 C29 變成+12V直流電供給繼電器RLY1、 RLY2的吸合線圈電壓，同時再經(jīng)UIO， Ull三端穩(wěn)壓器 穩(wěn)壓及經(jīng)E3、 E4、 CIO、 C30電容濾波后得到+5V直流電供給運算放大器U13 U18和緩沖 器U2及LED1 LED5，繼電器驅(qū)動放大三極管Ql、 Q2所需工作電源。DSP主近控制芯片的 電源通過U3穩(wěn)壓管連接到U10的輸出得到+3. 3V電壓。這部份構(gòu)成整個電路的供電系統(tǒng)。 參照圖2，從控制A相的可控硅兩端的取樣電壓UA、UA'分別經(jīng)R31 R32、R33 R34電阻降壓后接入精密電壓互感器L3輸入端，從輸出端輸出的感應(yīng)信號再通過電阻R35， 電容Cll并聯(lián)構(gòu)成濾波電路濾波后送入U13整流電路輸入端，經(jīng)整流的信號再通過電阻 R38、電容C38并聯(lián)電路濾波后通過R36， R37電阻分別接入到U4-B運算放大器的5腳與6 腳進行放大，放大后的信號由7腳輸出再經(jīng)R40、R41串聯(lián)電路送入到電壓跟隨器U4-A的第3腳，其中R39并聯(lián)在在放大器的第6腳和第7腳之間構(gòu)成反饋電路，R42和C10并聯(lián)在跟 隨器的第3腳與地之間構(gòu)成RC濾波電路，從電壓跟隨器第1腳輸出的信號串接電阻R43和 并聯(lián)電容C13后再經(jīng)二極管D9、 D10整形接入DSP芯片的第7腳A/D 口 。同理從控制B相 的可控硅兩端的取樣電壓UB、 UB'分別經(jīng)R44 R45、 R46 R47電阻降壓后接入精密電壓 互感器L4輸入端，從輸出端輸出的感應(yīng)信號再通過電阻R48，電容C14并聯(lián)構(gòu)成濾波電路濾 波后送入U14整流電路輸入端，經(jīng)整流的信號再通過電阻R51、電容C39并聯(lián)電路濾波后通 過R49， R50電阻分別接入到U5-B運算放大器的5腳與6腳進行放大，放大后的信號由7腳 輸出再經(jīng)R53、R54串聯(lián)電路送入到電壓跟隨器U5-A的第3腳，其中R52并聯(lián)在在放大器的 第6腳和第7腳之間構(gòu)成反饋電路，R55和C15并聯(lián)在跟隨器的第3腳與地之間構(gòu)成RC濾 波電路，從電壓跟隨器第1腳輸出的信號串接電阻R56和并聯(lián)電容C16后再經(jīng)二極管D11、 D12整形接入DSP芯片的第6腳A/D 口。從控制C相的可控硅兩端的取樣電壓UC、UC'分別 經(jīng)R57 R58、R59 R60電阻降壓后接入精密電壓互感器L5輸入端，從輸出端輸出的感應(yīng) 信號再通過電阻R61，電容C17并聯(lián)構(gòu)成濾波電路濾波后送入U15整流電路輸入端，經(jīng)整流 的信號再通過電阻R106、電容C40并聯(lián)電路濾波后通過R62， R63電阻分別接入到U6-B運算 放大器的5腳與6腳進行放大，放大后的信號由7腳輸出再經(jīng)R66、 R67串聯(lián)電路送入到電 壓跟隨器U6-A的第3腳，其中R65并聯(lián)在在放大器的第6腳和第7腳之間構(gòu)成反饋電路， R68和C18并聯(lián)在跟隨器的第3腳與地之間構(gòu)成RC濾波電路，從電壓跟隨器第1腳輸出的 信號串接電阻R69和并聯(lián)電容C19后再經(jīng)二極管D13、D14整形接入DSP芯片的第5腳A/D □。 參照圖2， A相的電流穿過電流互感器L6磁芯后的電纜，從電流互感器感應(yīng)到的 電流信號通過R71、C22濾波后接入到整流電路U16的輸入端，經(jīng)整流后得到信號再經(jīng)R64、 C41濾波后通過R72、R73分別送入信號放大電路U7-B的第5腳和第6腳進行放大，放大后 的信號由7腳輸出再經(jīng)R76、 R77串聯(lián)電路送入到電壓跟隨器U16-A的第3腳，其中R75并 聯(lián)在在放大器的第6腳和第7腳之間構(gòu)成反饋電路，R78和C21并聯(lián)在跟隨器的第3腳與 地之間構(gòu)成RC濾波電路，從電壓跟隨器第1腳輸出的信號串接電阻R79和并聯(lián)電容C20后 再經(jīng)二極管D4、D5整形接入DSP芯片的第10腳A/D 口。同理，B相的電流穿過電流互感 器L7磁芯后的電纜，從電流互感器感應(yīng)到的電流信號通過R80、C25濾波后接入到整流電路 U17的輸入端，經(jīng)整流后得到信號再經(jīng)R70、 C42濾波后通過R81、 R82分別送入信號放大電 路U8-B的第5腳和第6腳進行放大，放大后的信號由7腳輸出再經(jīng)R85、R86串聯(lián)電路送入 到電壓跟隨器U8-A的第3腳，其中R84并聯(lián)在在放大器的第6腳和第7腳之間構(gòu)成反饋電 路，R87和C24并聯(lián)在跟隨器的第3腳與地之間構(gòu)成RC濾波電路，從電壓跟隨器第1腳輸 出的信號串接電阻R88和并聯(lián)電容C23后再經(jīng)二極管D6、 D7整形接入DSP芯片的第11腳 A/D 口 。 C相的電流穿過電流互感器L8磁芯后的電纜，從電流互感器感應(yīng)到的電流信號通 過R89、 C28濾波后接入到整流電路U19的輸入端，經(jīng)整流后得到信號再經(jīng)R74、 C43濾波后 通過R90、R91分別送入信號放大電路U9-B的第5腳和第6腳進行放大，放大后的信號由7 腳輸出再經(jīng)R94、R95串聯(lián)電路送入到電壓跟隨器U9-A的第3腳，其中R93并聯(lián)在在放大器 的第6腳和第7腳之間構(gòu)成反饋電路，R896和C27并聯(lián)在跟隨器的第3腳與地之間構(gòu)成RC 濾波電路，從電壓跟隨器第1腳輸出的信號串接電阻R97和并聯(lián)電容C26后再經(jīng)二極管D8、 D9整形接入DSP芯片的第12腳A/D 口 。[0017] 參照圖2，DSP主控制芯片U1內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換器可直接通過電壓檢測放大電路輸入電 機相電壓，也可以輸入電機線電壓，通過內(nèi)部電路檢測出相電壓將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信 號，通過數(shù)字信號的處理，可以識別出電機各個相的相電壓大小。通過計算得到三相電壓的 平均值。如果某一相電壓低于平均電壓的幅度超過設(shè)定閾值，則判定為電動機的電壓不平 衡。如果該相電壓低于某個設(shè)定值，則判定為該相電壓缺相，可能的原因有線路故障，斷 開；晶閘管故障，沒有導(dǎo)通。同理也可通過電流檢測放大電路將電動機的相電流信號通過 DSP片內(nèi)的AD轉(zhuǎn)換模塊將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號。通過數(shù)字信號的處理，可以識別出電 機各個相的相電流大小。通過計算得到三相電流的平均值。如果某一相電流低于平均電流 的幅度超過設(shè)定閾值，則判定為該相電流缺相，可能的原因有線路故障，斷開；晶閘管故 障，沒有導(dǎo)通。只要電壓或電流出現(xiàn)以上問題則DSP可通過第22、第23、第24、第28、第29 腳輸出信號給U2緩沖器，經(jīng)緩沖的信號由U2的第18、第19、第14、第12、第9腳輸出并通 過R19 R223電阻限流驅(qū)動相應(yīng)用故障指示燈LED1 LED5亮起來。同時在DSP芯片的 第4和第19腳也會輸出信號到U2緩沖器，經(jīng)緩沖后的信號由第5腳和第3腳輸出分別經(jīng) R15、R16限流后送入到放大驅(qū)動三極管Q1、Q2的基極，期中R13和R17分別構(gòu)成Ql放大三 極管的上偏置電阻和下偏置電阻，C3、C5是濾除高頻信號起到保護作用，同理R14和R18分 別構(gòu)成Q2放大三極管的上偏置電阻和下偏置電阻，C4、 C6是濾除高頻信號起到保護作用， 放大后的信號由Ql、 Q2的積電極輸出分別控制RLY1、 RLY2繼電器的吸合線圈電壓，Dl與 RLY1線圈并聯(lián)保護線圈不被損壞，D2與RLY2線圈并聯(lián)保護線圈不被損壞。當(dāng)有任何故障 出現(xiàn)時，通過繼電器將正在運行的節(jié)電器旁通，從而保護電動機不會被損壞。 參照圖2，所有檢測信號的參考值(設(shè)定值)均可以通過J1接口與設(shè)定鍵盤相連， 在出廠前設(shè)定相關(guān)保護參數(shù)，也可以通過顯示器顯示，所有設(shè)定值通過鍵盤顯示電路轉(zhuǎn)換 成數(shù)字信號通過Rl、 R2、 R3、 R4、 R5、 R6和R7、 R8、 R9、 R10分壓后送入DSP的第30、第32、第 14和第31腳，通過DSP內(nèi)部比較并判斷是否輸出LED指示信號和接觸器控制信號，此設(shè)定 值均為數(shù)字方式設(shè)定。
權(quán)利要求具有全自動旁通保護功能的三相電機節(jié)電器，包括有AC電源轉(zhuǎn)換電路、整流濾波電路、穩(wěn)壓電路供電系統(tǒng)，其中AC電源轉(zhuǎn)電路把交流電經(jīng)變壓后產(chǎn)生低壓交流電再與整流濾波電路相連變成低壓直流電再經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓后供電給各相關(guān)電路部份，其特征在于三相電壓的降壓電路、電壓感應(yīng)電路、整流電路、信號放大電路和電壓跟隨電路組成電壓檢測電路，其中三相電壓從可控硅輸入和輸出端取信號通過串聯(lián)電阻降壓后送到電壓感應(yīng)電路，電壓感應(yīng)電路的感應(yīng)器感應(yīng)到的電壓變化信號再經(jīng)與其連接的整流電路整流后與信號放大電路相連，經(jīng)放大后的信號接入電壓跟隨電路送入DSP控制主芯片進行內(nèi)部比較運算；三相電流的電流感應(yīng)電路、整流電路、信號放大電路和電壓跟隨電路組成的電流檢測電路，其中各相電纜穿過電流互感器磁芯后，電流互感器感應(yīng)的電壓變化信號再經(jīng)整流電路整流后再與信號放大電路相連，經(jīng)放大后的信號接入電壓跟隨電路送入DSP控制主芯片進行內(nèi)部比較運算；DSP控制主芯片把整個外部電壓檢信號與電流檢測信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，以通過外部鍵盤設(shè)定的保護參數(shù)進行內(nèi)部比較運算，當(dāng)電壓或電流出現(xiàn)故障時，DSP控制主芯片輸出信號給與其連接的LED緩沖電路，LED緩沖電路同時輸出信號給與其連接的放大驅(qū)動電路，經(jīng)放大后再驅(qū)動與放大驅(qū)動電路連接的接觸器的吸合線圈。
專利摘要本實用新型提供一種具有全自動旁通保護功能的三相電機節(jié)電器。其三相電壓通過串聯(lián)電阻降壓后送到電壓感應(yīng)電路，感應(yīng)電路感應(yīng)到的電壓變化信號再經(jīng)整流電路整流后與信號放大電路相連，經(jīng)放大后的信號接入電壓跟隨電路送入DSP控制主芯片進行內(nèi)部比較運算；電流互感器感應(yīng)的電壓變化信號再經(jīng)整流電路整流后再與信號放大電路相連，經(jīng)放大后的信號接入電壓跟隨電路送入DSP控制主芯片進行內(nèi)部比較運算；當(dāng)電壓或電流出現(xiàn)故障時，DSP控制主芯片輸出信號給LED緩沖電路，同時輸出信號給放大驅(qū)動電路，經(jīng)放大后再驅(qū)動接觸器的吸合線圈。本實用新型可檢測電壓不平衡，電壓缺相，過壓，欠壓等問題，又可檢測到電流不平衡，電流缺相，過流等問題從而對電機起到雙層保護。
文檔編號H02H7/08GK201515213SQ20092005762
公開日2010年6月23日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者冬雷, 李燕紅, 黃厚育 申請人:佛山市燁盛電子科技有限公司