[发明专利]电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器及其保护方法

权利要求书

1.一种电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器，其特征在于：所述该自动保护器包括电源电路、PLC控制电路和缺相检测控制电路，所述电源电路包括变压器（T1）、整流二极管、两个滤波电容（C1、C2）、三个稳压器（U1、U2、U3）和若干电容，PLC控制电路包括三相交流线（A、B、C）、零线（N）、交流接触器线圈（KM）、两个交流接触器常开触点（KM-1、KM-2）、热继电器（FR）、两个过压继电器线圈（G1、G2）、两个过压继电器常闭触点（G01、G02）、停止按钮（SB4）、启动按钮（SB5）、欠压切断开关（K1）和电机（M），缺相检测控制电路由ABC相触发模块、ABC缺相检验模块和缺相控制模块组成；

所述电源电路经降压、整流、滤波，再分别经稳压器（U1、U2、U3）获得+15V、-15V和+5V电压；

所述PLC控制电路：三相交流线（A、B、C）经过热继电器（FR）后与电机（M）三相相连，交流接触器常开触点（KM-2）接于三相交流线（A、B、C）与电机（M）之间，启动按钮（SB5）和交流接触器常开触点（KM-1）并联后与停止按钮（SB4）、欠压切断开关（K1）、交流接触器线圈（KM）、两个过压继电器常闭触点（G01、G02）串联跨接于A相交流线与零线（N）之间，过压继电器线圈（G1）跨接于B相交流线与C相交流线之间，过压继电器线圈（G2）跨接于A相交流线与C相交流线之间；

所述缺相检测控制电路包括三个变压器（T2、T3、T4）、三个集成触发器（U4、U6、U8）、四个三极管（Q1、Q2、Q3、Q4）、三个功放芯片（U5、U7、U9）、三个晶闸管（VT1、VT2、VT3）、三个发光二级管（VD5、VD6、VD7）、或门芯片（U10）、继电器线圈（K1）、若干电容、若干滑动电阻和若干电阻，ABC相触发模块中：变压器（T2、T3、T4）的主线圈分别跨接于对应的三相交流线（A、B、C）与零线之间，变压器（T2、T3、T4）次级线圈一端接地，另一端分别经过电阻（R3、R9、R17）后分别与集成触发器（U4、U6、U8）的8脚相连，集成触发器（U4、U6、U8）的7脚接地，集成触发器（U4、U6、U8）的16脚的一路接电源电路+15V输出端，另一路分别经过电阻（R4、R12、R20）后与集成触发器（U4、U6、U8）的12脚相连，11脚上分别接电容（C9、C12、C15）后与集成触发器（U4、U6、U8）的12脚相连，集成触发器（U4、U6、U8）的9脚分两路连接，一路分别经过电阻（R1、R11、R19）后与滑动电阻（BP1、BP4、BP7）的滑动端相连，滑动电阻（BP1、BP4、BP7）的一端接电源电路-15V输出端，另一端接地；集成触发器（U4、U6、U8）的9脚的另一路分别经过电阻（R2、R10、R18）后与集成触发器（U4、U6、U8）的4脚相连，而集成触发器（U4、U6、U8）的4脚分别经过电容（C10、C13、C16）后又与集成触发器（U4、U6、U8）的3脚相连，电源电路-15V输出端一路分别经过电阻（R5、R13、R21）后与集成触发器（U4、U6、U8）的5脚相连，另一路分别经过滑动电阻（BP2、BP5、BP8）与电阻（R6、R14、R22）的一端串联，电阻（R6、R14、R22）另一端分别与集成触发器（U4、U6、U8）3脚相连；ABC相缺相检验模块中：集成触发器（U4、U6、U8）的1脚分别经过电阻（R8、R16、R23）后与三极管（Q1、Q2、Q3）的基极相连，三极管（Q1、Q2、Q3）的集电极分别经过电阻（R7、R15、R21）后与电源电路+5V输出端相连，三极管（Q1、Q2、Q3）的集电极和发射极之间分别接电容（C11、C14、C17），三极管（Q1、Q2、Q3）发射极接地，电源电路+5V输出端同时又分别经过滑动电阻（BP3、BP6、BP8）后接地，滑动电阻（BP3、BP6、BP8）的滑片端分别与功放芯片（U5、U7、U9）的负极相连，三极管（Q1、Q2、Q3）的集电极分别与功放芯片（U5、U7、U9）正极相连，功放芯片（U5、U7、U9）的输出端都分两路输出，一路分别与晶闸管（VT1、VT2、VT3）的控制极相连，晶闸管（VT1、VT2、VT3）的阳极分别经过按钮（SB1、SB2、SB3）后接电源电路+15V输出端，阴极分别经过发光二级管（VD5、VD6、VD7）后接地，功放芯片（U5、U7、U9）的输出端另一路分别与或门芯片（U10）的三个输入端相连；在缺相控制模块中：或门芯片（U10）的输出端经过电阻（R25）后与三极管（Q4）的基极相连，三极管（Q4）集电极与电源电路+5V输出端相连，三极管（Q4）发射极经过继电器线圈（K1）后接地。

2.一种如权利要求1所述的电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的保护方法，其特征在于方法为：

a、电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的防缺相、防干扰保护方法，以防缺A相为例，防缺B相和防缺C相的保护方法与防缺A相原理相同，具体步骤如下：

（1．1）按下启动按钮（SB5），然后交流接触器线圈（KM）通电吸合，使得两个交流接触器常开触点（KM-1、KM-2）闭合，最后电机（M）转动；

（1．2）从A相交流线输出的交变电压经过变压器（T2）变压后形成30V的交变电压，此电压作为同步电压输入到集成触发器（U4）的8脚，在每个交流正弦波的正半周期间，都有一个脉冲从集成触发器（U4）的1脚输出，在此过程中调节滑动电阻（BP2）能使脉冲获得移相，改变电阻（R4）和电容（C9），能获得不同的脉宽输出；

（1．3）电源电路+5V输出端连接到电阻（R7）和滑动电阻（BP3）的并联电路，部分电流经电阻（R7）后向电容（C11）充电，另一部分电流经滑动电阻（BP3）后使功放芯片（U5）的负极产生电压UP，开始时调节滑动电阻（BP3）使功放芯片（U5）正极的电压即电容（C11）上的电压Uc小于UP；

（1．4）步骤（1.2）中集成触发器（U4）的1脚每0.02秒输出的一个脉冲，三极管（Q1）就被导通一次，在三极管（Q1）导通的瞬间，电容迅速向地放电，电压Uc小于UP；

（1．5）当三相交流线缺A相时，电源电路+5V一直向电容（C11）充电，电压Uc越来越大，只有当充电时间达到t=-R7×C11×ln（1-U_P/5）=0.02N时电压Uc才能等于电压U_P，其中R7为电阻7的电阻值，C11为电容11的电容值，U_P为功放芯片U5的负极电压值，t的单位为s，N为A相持续缺相的市电周期的个数；当Uc大于U_P时，功放芯片（U5）输出端输出高电平，晶闸管（VT1）导通，发光二极管（VD5）点亮，在此过程中，功放芯片（U10）输出端输出高电平，继电器线圈（K1）得电，PLC控制电路上的欠压切断开关（K1）打开，交流接触器线圈（KM）释放，两个交流接触器常开触点（KM-1）、（KM-2）打开，电机（M）停止转动，即

（a）N小于-50×C11×ln（1-U_P/5），电机（M）正常运转；

（b）N大于等于-50×C11×ln（1-U_P/5），电机（M）停止运转；

b、电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的防过压保护方法，以防AC相过压

为例，BC相过压的保护方法与防AC相过压原理相同，具体步骤如下：当过压过压继电器线圈检测到AC两相超过380V时，过压继电器常闭触点（G01）打开，交流接触器线圈（KM）、两个交流接触器常开触点（KM-1、KM-2）闭合，电机（M）停止运转。