專利名稱：電子熱繼電器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及到一種電子熱繼電器，由電流取樣、隔離放大、峰值整流整定、電壓信號放大、反時限、關斷執行等電路依次連接組成，應用在各種不同類型三相交流電動機，起過載、斷相、短路保護之用。
目前工廠常用熱繼電器，是利用雙金屬片熱形變原理工作的，往往由于人為因素以及振動、機械疲勞、刻度等原因，常常在熱繼電器動作時，電動機已經勞損或燒毀，造成較大的經濟損失。另外原熱繼電器工作時，能耗大，繼相保護效果不理想，且缺少短路保護功能；雖然目前國內市場也出現不少電子式電動機保護器，可普遍存在體積大、可靠性差、價格高、安裝使用不方便等弊病，無法在工廠中大量推廣使用。
本實用新型的宗旨是提供一種與原熱繼電器同外形結構，同接線方式、多功能、高精度、電子式熱繼電器。詳細內容由下面實施例說明，本實施例選用JR16系列中22A的熱繼電器。
圖1為電子式熱繼電器、交流電動機和低壓電器控制電路工作原理方框圖。
圖2為電子熱繼電器工作原理總圖。
由圖1實施例方框圖可知，電路的主流程包括電流取樣電路、隔離放大電路、峰值整流整定電路、電壓信號放大電路、反時限電路、關斷執行電路、低壓電器控制電路。
圖2中的電流取樣電路由原熱繼電器熱元件RA、RB、RC作為電流取樣傳感器。該電流取樣傳感器RA、RB、RC串接在電動機三相主電路中，其兩端接隔離放大電路輸入端(電壓互感器TV的初級)。熱元件RA、RB、RC上的微壓降能真實地反映交流電動機實際工作電流大小，保護值準確，且由于保留了原熱繼電器外形和接線方式，給使用者帶來極大方便。另外原熱繼電器是雙金屬片熱效應形變推動開關動作，能耗大；電子熱繼電器工作在不嚴重發熱的狀態，達到了明顯的節能效果。
圖2中峰值整流整定電路輸出端電位器RP中心抽頭與電壓信號放大電路輸出端R4之間增設一個非過載封鎖電路。該電路由集成運算放大器N2－2及其反相端偏置電阻R5、R6和輸出端隔離二極管VD3組成。其目的在非過載狀態時，該非過載封鎖電路使反時限電路輸入端電壓箝位在低電平，能防止反時限電路中穩壓管V1漏電以及干擾信號使該電路延時電容C2電壓緩慢上升，造成誤動作。同時給延時電容C2提供一個對地放電回路，提高了延時電容C2的利用率。
圖2中非過載封鎖電路集成運算放大器N2－2輸出端同地之間接發光二極管V3，作為電動機過載指示；給生產調試帶來方便。
圖2中隔離放大電路輸出端隔離二極管VD1負端同反時限電路延時電容C2的正端之間增設一個斷相保護電路。該電路由隔離放大電路輸出端隔離二極管 VD1負端同地之間的負載電阻R7、集成運算放大器N1－4及其同相端偏置電阻R8、R9和輸出端隔離二極管VD6與延時電阻R10組成的串聯電路組成。正常工作時，因A、B、C三相主電路中均有工作電流，集成運算放大器N1－4反相輸入端瞬時值為高電平，大于其同相端偏置電壓，故集成運算放大器N1－4輸出為低電平，由于隔離二極管VD6隔離，對后級不起作用。當某相發生斷相時，該相主電路電流降為零，隔離放大電路輸出端隔離二極管VD1負端出現60度的零電平，通過斷相保護電路集成運算放大器N1－4在其輸出端產生60度矩形脈沖，經隔離二極管VD6、延時電阻R10，對反時限電路中延時電容C2進行充電，并經反時限電路中集成運算放大器N2－3，關斷執行電路，低壓電器控制電路，切斷電動機供電電源，確保了電動機的安全。
圖2中峰值整流整定電路輸出端電位器RP中心抽頭和關斷執行電路輸入端限流電阻R13之間增設一個短路保護電路。該電路由集成運算放大器N2－4及其同相端偏置電阻R11、R12和輸出端隔離二極管VD7組成。當三相交流電動機出現短路時，雖然熔斷器能起保護作用，但動作不夠快，易造成電動機的勞損，且更換熔斷器比較麻煩。本實施例當電流大于220A(10倍額定電流)時，短路保護電路中集成運算放大器N2－4反相輸入端電壓高于同相端偏置電壓，輸出端輸出低電平，通過關斷執行電路、低壓控制電路切斷電動機供電電源，確保電動機安全。
圖2中隔離放大電路隔離二極管VD1負端同電壓信號放大電路中集成運算放大器N2－1同相輸入端之間接峰值整流整定電路。該電路由隔離二極管VD2與限流電阻R8組成的串聯電路同維持電容C1與整定電位器RP組成的并聯電路串聯組成。由于充電電阻R3遠小于放電電位器RP阻值。由限流電阻R3、電位器RP，維持電容C1、隔離二極管VD2組成的電路為峰值整流電路。維持電容C1電壓大小反映了電動機A、B、C三相中電流最大相工作電流，類似原JR16系列熱繼電器三相不平衡狀態。
圖2電壓信號放大電路集成運算放大器N2－1同相輸入端電壓信號大小由峰值整流整定電路中電位器RP中心抽頭位置決定的。在某一電流范圍內對不同額定電流的電動機，只要改變電位器RP中心抽頭位置，就能獲得同一輸出電壓信號。整定后的電子熱繼電器，該電壓與電動機功率無關，僅與電動機負載倍數有關。減少電子熱繼電器電流規格，給生產和使用帶來極大方便。
圖2中峰值整流整定電路中電位器RP采用多圈電位器，由旋轉該電位器RP圈數來表示電子熱繼電器電流整定值。由于工廠電動機一般沒有滿負載工作，采用非多圈電位器很難將電位器調到最佳位置。采用多圈電位器RP，只要根據保護電動機額定電流值，旋轉該電位器某一圈數，很方便將電子熱繼電器調到預定的電流整定值，比非多圈電位器準確。
圖2電子熱繼電器電流規格在一定范圍內由隔離放大電路中集成運算放大器N1－1、N1－2、N1－3的輸出端、反相輸入端和地之間串接的電阻R2、R1比值決定的。對于同一規格電流取樣傳感器RA、RB、RC，只要改變R2、R1比值就能生產出不同規格的電子熱繼電器，給生產帶來極大方便(原熱繼電器需要改變熱原件規格)。隔離放大電路中TV為微型電壓互感器，R0為抗干擾電阻，VD1為隔離二極管。
由于在峰值整流整定電路中電位器RP中心抽頭電壓信號比較弱，需要集成運算放大器N2－1和其他外圍元件組成的電壓信號放大電路，將該電壓信號放大，為反時限電路提供一個可變的直流充電電源。
圖2中反時限電路由電阻R14、電容C2、穩壓管V1和集成運算放大器N2－3等組成，實驗證明，只要準確計算上述元件參數，就能使該電子熱繼電器反時限特性接近原熱繼電器保護特性。
圖2中關斷執行電路由電阻R13，三極管V2，直流繼電器KA等組成，能迅速接受來自反時限電路、短路保護電路關斷控制信號，去控制低壓電器電路，迅速關斷電動機供電電源，確保電動機安全。
圖2中直流穩壓電源采用阻容降壓電路，體積小，適應電壓范圍寬。
綜合上述，本電子熱繼電器同原熱繼電器相比，具有以下優點(1)增設了斷相和短路保護電路，拓寬了電子熱繼電器的應用范圍；(2)采用集成電路控制，環境溫度、電壓變化影響小，準確度高；(3)由于用電子元件實現熱保護功能，因此精度高、能耗低；(4)增設過載指示燈，有利于生產調試和過載指示；(5)應用同一規格的熱元件，能方便地生產和制造多種不同規格的電子熱繼電器；(6)與原熱繼電器同外型、同接線形式，使用安裝方便。因此該電子繼電器是一種可以替代原熱繼電器實用性較強更新換代電子產品。
權利要求1.一種電子熱繼電器、由電流取樣、隔離放大、峰值整流整定、電壓信號放大、反時限、關斷執行等電路依次連接組成，其特征在于電流取樣電路中采用原熱繼電器熱元件RA、RB、RC作為電流取樣傳感器，該電流取樣傳感器RA、RB、RC串接在電動機三相主電路中，其兩端接隔離放大電路輸入端(電壓互感器TV的初級)。
2.根據權利要求書1所述的電子熱繼電器，其特征在于峰值整流整定電路輸入端電位器RP中心抽頭與電壓信號放大電路輸出端R4之間增設一個非過載封鎖電路，該電路由集成運算放大器N2－2及其反相端偏置R5、R6和輸出端隔離二極管VD3組成。
3.根據權利要求書1所述的電子熱繼電器，其特征在于峰值整流整定電路中電位器RP采用多圈電位器，由旋轉該電位器圈數來表示電子繼電器電流整定值。
4.根據權利要求書1所述的電子熱繼電器，其特征在于隔離放大電路輸出端隔離二極管VD1負端同反時限電路中延時電容C2的正端之間增設一個斷相保護電路，該電路由隔離放大電路輸出端隔離二極管VD1負端同地之間負載電阻R7、集成運算放大器N1－4及其同相端偏置電阻R8、R9和輸出端隔離二極管VD6與延時電阻R10組成的串聯電路組成。
5.根據權利要求書1所述的電子熱電器，其特征在于峰值整流整定電路輸出端電位器RP中心抽頭和關斷執行電路輸入端阻流電阻R13之間增設一個短路保護電路，該電路由集成運算放大器N2－4及其同相端偏置電阻R11、R12和輸出端隔離二極管VD7組成。
6.根據權利要求書1所述的電子熱繼電器，其特征在于隔離放大電路隔離二極管VD1負端同電壓信號放大電路中集成運算放大器N2－1同相輸入端之間接峰值整流整定電路，該電路由隔離二極管VD2與限流電阻R3組成的串聯電路同維持電容C1與整定電位器RP組成的并聯電路串聯組成。
7.根據權利要求書1所述的電子熱繼電器，其特征在于該電子熱繼電器電流規格，在一定范圍內由隔離放大電路中集成運算放大器N1－1、N1－2、N1－3的輸出端、反相輸入端和地之間串接的電阻R2、R1比值所決定。
專利摘要本實用新型涉及一種電子熱繼電器，由電流取樣、隔離放大、峰值整流整定、電壓信號放大、反時限和關斷執行等電路組成，其特征是取樣電路采用原熱繼電器熱元件，并增設了非過載封鎖電路、斷相、短路保護電路。與原熱繼電器相比，具有功能齊、過載保護值準確、能耗低等優點，是一種熱繼電器的更新換代產品。
文檔編號H02H7/08GK2181113SQ9420072
公開日1994年10月26日 申請日期1994年1月22日 優先權日1994年1月22日
發明者王正存 申請人:王正存