[发明专利]多用固态断相继电器

说明书

本发明涉及一种三相用电设备的多用固态断相保护器件。

三相用电设备十分常见，如三相异步电动机、三相整流器、各种三相工业电炉等，现以三相异步电动机和三相桥式整流器为例作以说明。

三相异步电动机应用广泛，常被称为“动力之源”，因断相运转而烧坏的电动机，可达电动机烧坏总台数的70-85%，不但烧坏后重绕电动机费工费料，而且也因拆除修理，而使生产中断，又造成二次性损失，甚至有时还会引起火灾，国际电工委员会IEC明文规定：凡使用熔断器的电动机，均应设有防止断相的保护装置。

三相桥式整流器是直流拖动中广泛使用的电力变流器，在其电源线断相时，电压下降率为33.3%，若直流电动机的输出功率不变，则使元件的电流增大到原来的1.5倍，且元件的导通角又从120°变到180°，如果这种状态持续下去，则元件的损耗必然加大，这将导致元件的损坏。当直流电动机进行再生制动时，整流器作为逆变器使用，断相时将不能进行正常换相，造成直流侧短路，会引起严重的过电流。

近几年来，国外都在电子保护装置中增设了断相保护功能，而国内尚未引起足够的重视，很少研究，更没有定型产品，各地虽有一些自行制作的断相保护装置，但一般都有电源变压器、电流互感器，还有机械活动部件，体积大、耗能多、寿命短，安装调整不便，且通用性差，很难推广应用。

本发明的目的在于提供一种能克服上述缺点的节能式全新固态断相保护器件。

下面结合附图来说明本发明的实质内容：

附图左侧的粗线为主电路，其电源电压为380/220V三相四线制，HK为转换开关，RD为熔断器，K为接触器，长方块表示三相用电设备。

附图右侧的虚线长方框表示多用固态断相继电器。

三个完全相同的电阻R作星形连接，组成断相电压传感器（1），其输入端子直接与三相用电设备的供电电源连接，其输出端子与信号处理器（2）连接，信号处理器（2）中可控硅SCR1的门极上串接着稳压管WY1和二极管D7，信号处理器（2）中发光二极管D与可控硅SCR1是作串联连接的，二极管D5的负极与地之间并接着C3和R6，信号处理器（2）经光电耦合放大器（3）与可控硅功率驱动器（4）连接。

三相用电设备正常运行时，断相电压传感器（1）仅能输出较低的三次谐波电压，此电压经D5半波整流后，不断给电容C3充电，因只充电而不放电，导致其电容C3上的电压不断上升，同时，因三次谐波电压达不到稳压管WY1的击穿电压，可控硅SCR1不能被触发导通，光电耦合器PCA的发光二极管D中无电流通过，其光敏三极管T呈开路状态，使可控硅SCR2触发导通、桥式整流电路、可控硅SCR2、电阻R1上便流过较大的电流，电阻R1上也有较大的电压降，双向可控硅TRIAC被触发导通，接触器K的线圈便得到供电。

当用电设备发生断相运转故障时，断相电压传感器（1）的输出既有较低的三次谐波电压，又有较高的零序电压，二者迭加在一起，经D5半波整流，又不断给C3充电，使C3的电压明显上升，同时，迭加后的电压大大超过了稳压管WY1的击穿电压，使可控硅SCR1的门极得到足够强的触发信号，可控硅SCR1被触发导通，电容C3经过光电耦合器PCA的发光二极管D放电，其光敏三极管T呈现短路状态，故可控硅SCR2自行关断，电阻R1、R2、R3回路中仅流过很小的电流，导致双向可控硅TRIAC的阻断，自行切断了接触器K的线圈电路，接触器释放，切断三相用电设备的电源。

电路中的RoCo用作抑制过电压;D5用作断相信号电压的半波整流;D6用作可控硅SCR1门极和光电耦合器PCA发光二极管D的反向保护，C1用作微分电容;C2用作防止SCR1的误触发;R6用作泄放电阻。

主要技术数据：

1、断相保护动作时间：

启动前断相，动作时间小于2S。

转运中断相，动作时间小于5S。

2、允许电源电压波动范围：

额定相电压220V±10%

3、允许三相电压不对称程度：

若两相电压为额定值220V，第三相电压不得低于其10%;

若两相电压为额定值220V，第三相电压不得高于其10%。

本发明的特点：

（1）、检测信号与器件的工作电源融为一体，不需要另设工作电源。

（2）、取消了一般断相保护器中常用的电源变压器，电流互感器、带触点的电磁继电器。

（3）、体积小，耗能少，重量轻，成本低，使用寿命长，制作和调试容易。

（4）、全封闭，防潮湿，防腐蚀，防振动，灵敏可靠，抗干扰能力强。