| WH-ZD系列电动机电子保护器电路原理剖析 |
| 类别:电子综合 |
| 有些机电设备无人值守,当出现三相电动机的供电电路缺相、电动机内部断线、三相电流不平衡、电动机过载转堵等意外故障时,如果不及时关断供电电源,在很短的时间里就会烧坏电动机,甚至可能由此而引起火灾。 本文所介绍的是笔者根据实物测绘的一款WH-ZD系列电动机电子保护器,用作三相电动机的供电电路,当二次回路出现缺相、三相电流不平衡、电动机断相、过载等故障时,该保护器装置能及时地切断负载的工作电源,从而可靠的保护电动机。 该保护器主要是由三相检测电路和晶闸控制电路两部分组成,整机电路原理如图所示,供维修时参考。图中,K是整机的手控开关(复位开关),Kp是外控设备的自动开关咖空气压缩机的气压自动开关,贮罐气压不足时自动闭合,电机运转;达到压力后自动分离,电机停止),三个红色的发光二极管LED1-LED3分别是电动机的U,V,W三相工作电源指示灯,两个黄色的发光二极管比D4,LED5是过载和停机保护指示灯,JR是CJX2型380V的交流接触器。 合上开关K,当外控开关Kp闭合时,380V的交流电源经二极管组成的桥式整流电路,到达单向晶闸管T1的阳极A上;在通电的初始阶段,整流后的直流电首先经电阻R26,R27向晶闸管T1的控制极G提供触发电流,晶闸管T1受触发进人导通状态,交流接触器JR得电吸合,三个主触点闭合,三相交流电动机通电运转。同时,经过R26,R27的电流又通过R25到达三极管Q2的基极卜,三极管Q2饱和导通;由于三极管Q1的基极b接在Q2的集电极c.1.,所以Q1的基极电位被钳制,Q1处于截止状态,单向晶闸管维持导通状态不变。 交流接触器JR通电吸合后,三相电动机M在额定工作电流下运转,因为电动机的额定工作电流较大,所以在穿芯式三相电流互感线圈L1、L2,L3上,就会有较强的互感电流产生,因此发光二极管LED 1、LED2、LED3均会点亮发光,即显示U、V、W三相均衡,电动机工作运转正常。与此同时,L1--L3线圈互感出的电流分别经二极管D11,D13.b15整流,电容C10滤波后,给比较器提供了直流工作电源。这里需要特别强调的是:本电路中比较器采用的是HA17339A集成电路,‘为低功耗低失调电压的专用比较器,它不同子接成比较器工作方式的通用型运放(如LM324等),专用比较器的输出端是集电极开路的器件,其各输出端可并行短接作“或”门应用,而通用运放的各输出端如果直接短接,将会出现输出短路而无法工作,损坏运放器件。 比较器1-3的各反相输人端,从电阻1322和R23获得作为比较器1-3参考比较的基准电压,分别与经二极管D10,D12,D14至比较器1--3同相输人端的三相取样电压高低大小进行比较。正常时,比较器1-3的同相输人端的三相取样电压均高于反相输人端的基准参考电压,比较器1-3均处于输人截止的关断状态。另外,比较器4的同相输人端是从比较器的工作电源,经电阻R24在稳压二极管DZ2的下端获得基准参考电压。而比较器4的反相输人端则从工作电源经电位器RP分压,取得的比较电压低于比较器4的同相输人端的基准参考电压,故比较器4亦处于输出截止关断的状态。本电路中,比较器1-4的各输出端呈直接连接的方式.均接在晶闸控制电路三极管Q2的基极,当三相电动机在额定工作电流下运转时,比较器1"4的输出端均处于关断截止状态.故而晶闸控制电路保持正常的导通。 如三相电源进线中R相或T相缺相,该保护器装置失去电源,本电路必将无法工作,电动机也不可能运转。假如进线中S相缺相或交流接触器JR的进、出线两端缺相,或三相电动机内部有一绕组断线,在三根动力电源线中,缺断相的那根无电流通过,相应的发光二极管熄灭,那么比较器1--3的三个同相输人端必将有一个无取样电压,该比较器贝iJ由原来的关断截止输出状态转换成导通状态,迫使输出端所连接的 Q2的基极电位降低,Q2截止,失去对Q1基极的钳制;桥式整流后的直流电压经电阻R28,R29向电容C12缓慢充电,大约滞后1-2秒钟的时间,Q1的基极电压升至导通电位时,Q1饱和导通,晶闸管T1的控制极失去触发电流,T1截止阻断,交流接触器JR失去了吸合电流,主触点分离,三相电动机M掉电得到保护。 如果电动机出现局部匝间短路,当三相电动机运转时,任意两相工作电流相差将超过50%,三相穿芯式电流取样电压将低于基准参考电压,其比较器输出翻转成导通状态,从而使晶闸管T1阻断。 若是电动机工作中出现负荷过载、机械转堵现象时,电动机三相线上的电流将会大大超过其额定工作电流,在三相检测电路中向比较器提供的直流工作电源将升高。因为比较器4的基准参考电压是从稳压管DZ2上获取的,所以比较器4的基准参考电压未变。但是由于直流工作电压升高了,过载检测电位器Rp的分压也升高了,并且比较器4的反相输人端的过载检测电压超过了同相输人端基准参考电压,因而比较器4的输出翻转为导通状态,至使晶闸管阻断,交流接触器JR释放,电动机失去工作电源。适当选取调节R19,Rp,R21的比值及C11的容量,使之动作滞后时间为10-40秒,以避免因电动机启动时的大电流而引起误动作。 该保护器装置功耗≤2W.,为不间断工作方式。如无外控Kp时,两端可用导线短接,控制电路断电即为输出接口复位;选取不同的CJX2型09-40系列交流接触器,可适用于规格1.5-15kW的三相电动机。使用时,三根输人、输出电线务必接牢固。
山东 张同俊
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