[实用新型]电子热继电器

说明书

本实用新型涉及一种电子热继电器，适用于三相交流电动机过载和三相不对称短路以及其他原因造成三相电流严重不平衡保护用。

目前工厂常用热继电器，是利用双金属片热形变原理工作的，往往由于人为因素以及振动、机械疲劳等原因，常常在热继电器动作时，电动机已经劳损或烧毁，造成较大的经济损失。另外原热继电器工作时，没有直接缺相快速保护和三相不对称短路以及其他原因造成三相电流严重不平衡快速保护功能。

目前市场上的电子式电机保护器一般包括电流取样电路、隔离电路、电压放大电路、电流调节电路、反时限电路、电压比较放大电路和关断执行电路。这种结构的电机保护器，没有成功地解决三相电流不平衡保护问题和过载反时限保护问题，因此，在出现缺相和各种三相不对称短路时，保护不可靠，过载保护产生误动作。

本实用新型目的是在于提供一种灵敏、可靠、准确、功能全、体积小电流型电子式热继电器，以克服双金属片式热继电器和已有电子式电机保护器缺陷。

本实用新型的技术方案：1、在三相平均值滤波电路、电流调节电路、电压比较放大电路之间接三相不平衡保护电路，实现缺相、相地短路等三相电流严重不平衡快速保护；2、在反时限电路两端设置非过载放电电路，为实现电容电量的改变模拟电动机绕组发热状况提供保证；3、以热继电器热元件作为电流取样传感器，线性，精度高；4、采用有源精密半波整流放大电路，实现微信号高精度整流放大；5、采用三相峰值检波电路，实现过电流反时限电路输入端电压取决于最大相电流值；6、采用三相平均值整流电路，为三相不平衡保护电路提供基准电压和缺相时适当延时，7、采用电位器调节电流值，实现电位器中心抽头电压同过载倍数有关，与电动机额定电流无关。

详细内容由下面实施例说明，本实施例选用保护电动机额定电流22A电子热继电器。

图1是电子热继电器、交流电动机和低压电器控制电路工作原理方框图。

图2是电子热继电器工作原理总图。

由图1、图2，本实施例是一个具有过载、断相、三相不对称短路以及其他原因造成三相电流严重不平衡保护功能的电子式热继电器，电子线路包括电流取样电路、电压互感器隔离电路、有源精密半波整流放大电路、三相平均值滤波电路、三相峰值检波电路、电流调节电路、反时限电路、电压比较放大电路和关断执行电路。三相平均值滤波电路、电流调节电路、电压比较放大电路之间接三相不平衡保护电路。该电路由集成电压比较器N1、N2、N3组成，其正端分别接三相平均值滤波电路电容C1正端，负端同时接在电流调节电路电阻R8高电位端，输出端接电压比较放大电路稳压管V1高电位端。设置该电路的目的是针对电动机出现三相电流严重不平衡工作状态(如缺相、二相间短路、相与地间短路等)时进行保护。当三相A、B、C任一相出现缺相时，该相平均值滤波电路电容C1上电压降为零电位，电流调节电路R8高电位端电压取决于三相峰值检波电路维持电容C2电压，因此三相不平衡保护电路该集成电压比较器正端电压低于负端电压，输出端电原来高电位(稳压管V1稳压值)变于零电位；电压比较放大电路集成运算放大器T4正端电压高于负端电压，其输出端由原来零电位翻转为高电位，经三极管V2及其基极电阻R13使关断执行继电器动作，通过低压电器控制电路交流接触器切断三相主电源。当三相A、B、C任一相出现对地短路时，大电流将导致该相有源精密半波整流放大电路集成运算放大器输出端电位急剧上升并迅速饱和，通过三相峰值检波电路，电流调节电路电阻R8高电位端电位急剧上升，由于检波二极管隔离作用，另两相平均值滤波电路电容C1上的电压保持不变，设计电流调节电路电阻R7、R8、电位器RP参数，三相不平衡保护电路这两相集成电压比较器负端电压高于正端电压，输出端由高电位(稳压管V1稳压值)翻转于零电位，经过电压比较放大电路和关断执行电路使执行继电器动作，通过交流接触器迅速切断三相主电源。如果出现二相间短路时，两相电流急剧增加，根据单相对地短路分析，同样使三相不平衡保护电路中另一相集成电压比较器输出零电位，经过电压比较放大电路和关断执行电路使执行继电器动作，交流接触器切断三相主电源。如果A、B、C三相电流出现严重不平衡，只要使三相不平衡保护电路集成电压比较器N1或N2或N3负端电位高于正端电位，其输出端就会出现零电位，经过电压比较放大电路和关断执行继电器动作，交流接触器切断三相主电源。由于目前电子式电动机保护器短路保护是根据短路电流与电动机额定电流比值来设计的，因此，必须避开电动机起动电流。本实用新型所采取的技术方案，是利用三相电流不平衡原理，只要其中一相或两相电流大于另二相或一相某一倍数时，电子保护线路就发挥作用，将缺相、三相不对称短路以及其他产生三相电流严重不平衡状态统一于同一电路，是本实用新型技术区别于与现有技术一个重要特征。反时限电路两端并接一个非过载放电电路，该电路由集成电压比较器N4及其输出端电阻R9组成。集成电压比较器正端接电流调节电路电位器RP中心抽头，负端接电压比较放大电路稳压管V1高电位端，输出端经R9接反时限电路延时电容C3正端。反时限电路由稳压管V3和电阻R11组成的串联电路与电阻R10并联、再同延时电容C3相串联组成的。实验证明，只要准确计算上述元件参数，就能使该电子热继电器反时限特性接近原双金属片式热继电器反时限特性。增设非过载放电电路的目的是在于电动机非过载时通过该电路将延时电容C3正端箝位在零电位，给延时电容C3提供一条对地放电支路，以充电时间常数与放电时间常数模拟电动机温度上升与下降时间常数，以电容C3上电压模拟电动机温度，在电动机工作电流没有超过额定值时，电容上的电压始终为零。现有电子式电机保护器过载保护是利用稳压管、电阻、电容组成的串并联电路，由于稳压管漏电，以及干扰信号使电容电压缓慢上升，导致误动作。没有给电容提供一条电荷释放支路，电容电压难以模拟电动机温升。因此，在反时限电路两端并接非过载放电电路是本实用新型技术区别于现有技术另一个重要特征。