專利名稱：多功能電機(jī)保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是一種具有多種用途及功能的電機(jī)保護(hù)裝置，它主要用于電網(wǎng)終端用電設(shè)備及變配電站設(shè)備的漏電及運(yùn)行異常保護(hù)，也可以用作數(shù)顯式電壓表、電流表、功率因素表有功表，無(wú)功表及電能表。
在當(dāng)前的電器設(shè)備保護(hù)裝置中都存在著保護(hù)性能不理想，或式保護(hù)功能不齊全等現(xiàn)像，而且還存在著調(diào)試復(fù)雜，整定、校驗(yàn)繁鎖等問(wèn)題。既使采用單片機(jī)系統(tǒng)，也由于精度及成本的原因也難一推廣引用。
本實(shí)用新型的目的在于設(shè)計(jì)一種造價(jià)低，精度高，功能齊全可彌補(bǔ)上述保護(hù)裝置的欠缺與不足的多功能電機(jī)保護(hù)器，用該裝置完成對(duì)用電設(shè)備所必須的全部保護(hù)內(nèi)容進(jìn)行保護(hù)(其中包括過(guò)電壓、欠電壓、過(guò)電流及過(guò)流反時(shí)限、缺相、三相嚴(yán)重不平衡、漏電等)，該裝置既是保護(hù)器，同時(shí)又具有電三表功能，它可依次顯示三相電壓、電流及電能等值，還可通過(guò)按鍵任意顯示電壓、電流、有功無(wú)功、功率因數(shù)及電能量等，又由于該實(shí)用新型具有遠(yuǎn)程通信功能及輸出接口，使用該裝置易于與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)、利于集中監(jiān)控、實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理自動(dòng)化。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案多功能電機(jī)保護(hù)器，包括電源部分、MS51單片機(jī)系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)顯示部分，輸入電路接三相電機(jī)主回路輸入的電壓信號(hào)經(jīng)其分壓后一路接相位檢測(cè)電路電信號(hào)輸入端，一路再經(jīng)整流濾波后接轉(zhuǎn)換電路電信號(hào)輸入端；輸入電路從三相電機(jī)主回路上通過(guò)互感器輸入的電流信號(hào)在大功率電阻R＊上產(chǎn)生一隨電流變化的電壓信號(hào)亦分兩路，一路接相位檢測(cè)電路電信號(hào)輸入端，一路經(jīng)整流濾波后接轉(zhuǎn)換電路的電信號(hào)輸入端；相位檢測(cè)電路及轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)均接單片機(jī)系統(tǒng)的輸入接口，單片機(jī)系統(tǒng)輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)輸出電路隔離、轉(zhuǎn)換輸出電接點(diǎn)信號(hào)接控制電機(jī)運(yùn)行的交流接觸器；掉電檢測(cè)電路輸出電信號(hào)接單片機(jī)系統(tǒng)的輸入接口。
輸入電路的電壓信號(hào)輸入端接三相電機(jī)火線A、B、C及零線N，即電阻R1、電位器W1電阻R4串接后一端接A線，一端接N線，R2、W2、R5串接兩端分別后接B線和N線，R3、W3、R6串接后兩端分別接C線和N線，二極管D1正極接電位器W1可調(diào)接點(diǎn)，負(fù)極接轉(zhuǎn)換電路中IC4051④接點(diǎn)，D2正極接W2可調(diào)接點(diǎn)，負(fù)極接IC4051②接點(diǎn)，D3正極接W3可調(diào)接點(diǎn)，負(fù)極接IC4051⑤接點(diǎn)，C16與R7并聯(lián)組成濾波電路一端接D1負(fù)極，另一端接N線，C17與R8并聯(lián)一端接D2負(fù)極，另一端接N線，C18與R9并聯(lián)一端接D3負(fù)極，另一端接N線；電流信號(hào)則通過(guò)設(shè)置在火線A、B、C上的互感器LHa、LHb、LHc輸入，LHa、LHb、LHc、R1＊、R2＊、R3＊、C13、C14、C15、R10、R11、R12一端相接，LHa另一端接R3＊另一端、IC4052 ②及D6正極，D6的負(fù)極接C15和R12另一端及IC4051①，LHb另一端接R2＊另一端、IC4052 ④及D5正極、D5的負(fù)極接C14和R11另一端及IC4051 ，LHc另一端接R1＊另一端、IC4052 及D4正極，D4的負(fù)極接C13和R10另一端及IC4051 。
轉(zhuǎn)換電路由八選一模似開(kāi)關(guān)IC4051、V／F轉(zhuǎn)換器ICLM331及反相器IC7406組成，IC4051⑥、⑦、⑧及 接地， 相接后接DC5V，③接ICLM331⑦及C12一端，ICLM331③接IC7406⑤，且R17、C11并聯(lián)后一端接地及④和C12另一端，一端接①和⑥，C9和C10并聯(lián)后一端接地，一端接⑧、R15一端及DC15V，R15另一端接⑤及C8，C8另一端接地，R16接②，另一端接地，IC7406⑥⑧接單片機(jī)系統(tǒng)輸入接口。
相位檢測(cè)電路由兩四選一模擬開(kāi)關(guān)IC4052、四運(yùn)放電路ICLM339組成，IC4052 接DC5V，①⑥⑦⑧接地， 經(jīng)R19接ICLM339⑤，③經(jīng)R18接ICLM339⑦、D8負(fù)極和D9正極接⑦，D8正極和D9負(fù)極接⑥及地，D10正極和D11負(fù)極接⑤，D10負(fù)極和D11正極接④及地，R13一端接DC5V及 ，另一端接D7正極，D7負(fù)極接②和⑨，R14一端接DC5V及 ，一端接①和⑧， 接IC7406⑨。
掉電檢測(cè)電路從電源變壓器次級(jí)輸入的電信號(hào)接D18正極，C33、R47、W4及R49一端及W4調(diào)節(jié)點(diǎn)接地，D18負(fù)極接C33、R47另一端及R48一端，R48另一端接W4另一端和T7基極，T7集電極接DC5V，T7發(fā)射極接單片機(jī)系統(tǒng)輸入接口INT1和R49另一端。
輸出電路的反相驅(qū)動(dòng)器IC7406的①③接單片機(jī)系統(tǒng)輸出接口，④接繼電器J2一端和D13正極，J2另一端及13負(fù)極接DC12V，②接J1一端和D12正極，J1另一端及D12負(fù)極接DC12V。
電源部分是由變壓器、整流橋DW1、DW2及DW2和濾波電容C21、C23、C24、C25、C26、C27及C28和三端穩(wěn)壓源7812、7805、7815、7915連接組成的四路整流濾波穩(wěn)壓電路。
本實(shí)用新型的工作原理轉(zhuǎn)換電路將輸入電路輸入的電壓及電流信號(hào)經(jīng)八選一模擬開(kāi)關(guān)IC4051造通送至V／F轉(zhuǎn)換器ICLM331的輸入端，經(jīng)轉(zhuǎn)換后變?yōu)殡S電壓變化的頻率信號(hào)、此信號(hào)經(jīng)反相器IC7406整形后送至單片機(jī)系統(tǒng)輸入接口；相位檢測(cè)電路將輸入電路輸入的電壓及電流信號(hào)經(jīng)兩四選一模擬開(kāi)關(guān)IC4052造通送至四運(yùn)放電路ICLM339進(jìn)行比較檢相，此檢相信號(hào)亦送至單片機(jī)系統(tǒng)的輸入接口；單片機(jī)系統(tǒng)主要由MS51單片機(jī)IC8032，程序存儲(chǔ)器IC2716IC2816A，鎖存器IC74LS373組成，它對(duì)V／F轉(zhuǎn)換器送來(lái)的頻率信號(hào)計(jì)數(shù)，然后對(duì)其進(jìn)行一系列的邏輯運(yùn)算和算術(shù)運(yùn)算后，把結(jié)果送至顯示單元適時(shí)顯示；通信及輸出電路、通信電路主要利用MS51單片機(jī)的串行通信功能經(jīng)阻容二極管、三極管組成的CMOS與TIL電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行與上位機(jī)的通信，輸出電路主要由小型繼電器J1、J2、二極管D12D13及反相驅(qū)動(dòng)器IC7406組成，單片機(jī)輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)反相器隔離驅(qū)動(dòng)小型繼電器動(dòng)作使其控制電路通斷。
鍵及顯示部份，顯示部份主要由IC8255、IC7406、IC7407、驅(qū)動(dòng)電阻及限流電阻，6位LED顯示器及三極管和發(fā)光二極管級(jí)組成。要顯示某個(gè)參數(shù)時(shí)，單片機(jī)通過(guò)IC8255的B口送段碼級(jí)驅(qū)動(dòng)器IC7407，由A口送位驅(qū)動(dòng)信號(hào)給驅(qū)動(dòng)器IC7406，進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示；由C口送出顯示所屬參數(shù)類型(電壓、電流、電能量)經(jīng)三極管T4、T5、T6驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管D14、D15、D16指示所屬類型；按鍵采用程序查尋方式定時(shí)掃描鍵鈕，如有按鍵按下、單片機(jī)可作相應(yīng)的處理。
電源部份及掉電檢測(cè)電路、電源部分主要由變壓器、整流橋、電容及三端穩(wěn)壓組成。掉電檢測(cè)電路主要由二極管三極管、電阻、電容等組成。變壓器次級(jí)電壓經(jīng)二級(jí)管整流，RC濾波后送到三極管基極、調(diào)整基極電位至一適當(dāng)電壓、當(dāng)電源突然失掉時(shí)三極管載止、送給單片機(jī)掉電信號(hào)低電平、而此時(shí)系統(tǒng)電源由于有大電容的緩慢放電使得單片機(jī)有促夠的時(shí)間把設(shè)備的電能量存放至E2PROM2816A當(dāng)中去而不至于失掉、這也是該實(shí)用新型做為電能表關(guān)鍵所在。
該裝置在接通電源后、應(yīng)先通過(guò)按健輸入電路參數(shù)即用設(shè)備的額定工作電壓、電流及變比、Y／△轉(zhuǎn)換數(shù)(如果是Y／起動(dòng)的話)等然后可接入系統(tǒng)內(nèi)工作。如原理圖、該參數(shù)一經(jīng)輸入、可永遠(yuǎn)非易失地被保存既使停電后下次再用也不必重新輸入?yún)?shù)。除非用電設(shè)備的參數(shù)發(fā)生變化。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有的該裝置相比，有以下優(yōu)點(diǎn)1、保護(hù)功能齊全、具有遠(yuǎn)程通信及輸出接口、便于聯(lián)網(wǎng)。
2、由于采用了自動(dòng)調(diào)零、自動(dòng)調(diào)滿且價(jià)格兼的轉(zhuǎn)換器因此成本低、精度高、漏電保護(hù)可達(dá)用電設(shè)備額定值的萬(wàn)分之一。
3、用途廣泛，即可做電機(jī)的各種保護(hù)。也可做變配電站繼電保護(hù)裝置使用、還可做為變配電站(所)的遠(yuǎn)端采集裝置易與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)。
4、全數(shù)字顯示、當(dāng)被保護(hù)的設(shè)備出現(xiàn)異常時(shí)、輸出電路輸出開(kāi)關(guān)量信號(hào)，同時(shí)，顯示裝置顯示故障類型及故障時(shí)電路參數(shù)、便于及查找故障原因排除故障。
5、用戶的使用十分方便、靈活、只需一次性地輸入被保護(hù)設(shè)備的參數(shù)即可投入運(yùn)行，顯示器依次顯不三相電壓、電流及電能量。同時(shí)通過(guò)按鍵可任意選擇顯示有功、無(wú)功、功率因數(shù)、三相電壓、電流及電能量等。
6、校驗(yàn)極其簡(jiǎn)便、只需一只精密電壓表即可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行校驗(yàn)。


圖1為本實(shí)用新型原理方框圖。
圖2為本實(shí)用新型電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型電源部分及掉電檢測(cè)電路原理圖。
實(shí)施例說(shuō)明書(shū)第五部分及附圖1、2、3、描述了本實(shí)用新型的一種實(shí)施例，按現(xiàn)有技術(shù)組裝即可。
權(quán)利要求1.一種多功能電機(jī)保護(hù)器，包括電源部分、MS51單片機(jī)系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)顯示部分，其特征在于輸入電路接三相電機(jī)主回路輸入的電壓信號(hào)經(jīng)其分壓后一路接相位檢測(cè)電路電信號(hào)輸入端，一路再經(jīng)整流后接轉(zhuǎn)換電路電信號(hào)輸入端；輸入電路從三相電機(jī)主回路上通過(guò)互感器輸入的電流信號(hào)在大功率電阻R＊上產(chǎn)生一隨電流變化的電壓信號(hào)亦分兩路，一路接相位檢測(cè)電路電信號(hào)輸入端，一路經(jīng)整流后接轉(zhuǎn)換電路的電信號(hào)輸入端；相位檢測(cè)電路及轉(zhuǎn)換電路輸出的電信號(hào)均接單片機(jī)系統(tǒng)的輸入接口，單片機(jī)系統(tǒng)輸出的開(kāi)關(guān)量信號(hào)經(jīng)輸出電路隔離、轉(zhuǎn)換輸出電接點(diǎn)信號(hào)接控制電機(jī)運(yùn)行的交流接觸器；掉電檢測(cè)電路輸出電信號(hào)接單片機(jī)系統(tǒng)的輸入接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電路機(jī)保護(hù)器，其特征在于輸入電路的電壓信號(hào)輸入端接三相電機(jī)火線A、B、C及零線N，即電阻R1、電位器W1電阻R4串接后一端接A線，一端接N線，R2、W2、R5串接后兩端分別接B線和N線，R3、W3、R6串接后兩端分別接C線和N線，二極管D1正極接電位器W1可調(diào)接點(diǎn)，負(fù)極接轉(zhuǎn)換電路中IC4051④接點(diǎn)，D2正極接W2可調(diào)接點(diǎn)，負(fù)極接IC4051②接點(diǎn)，D3正極接W3可調(diào)接點(diǎn)及IC4052⑤，負(fù)極接轉(zhuǎn)換電路中IC4051⑤接點(diǎn)，電容C16與R7并聯(lián)組成濾波電路一端接D1負(fù)極另一端接零線N，C17與R8并聯(lián)一端接D2負(fù)極，另一端接零線N，C18與R9并聯(lián)一端接D3負(fù)極，另一端接零線N，電流信號(hào)則通過(guò)設(shè)置在火線A、B、C上的互感器LHa、LHb、LHc輸入，LHa、LHb、LHc、R1＊、R2＊、R3＊、C13、C14、C15、R10、R11、R12一端相接。LHa另一端接R3＊另一端、IC4052 ②及D6正極，D6的負(fù)極接C15和R12另一端及IC4051①，LHb另一端接R2＊另一端、IC4052 ④、D5正極，D5的負(fù)極接C14和R11另一端及IC4051 ，LHc另一端接R1＊另一端、IC4052 及D4正極，D4的負(fù)極接C13和R10另一端及IC4051 。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于轉(zhuǎn)換電路由八選一模似開(kāi)關(guān)IC4051、V／F轉(zhuǎn)換器ICLM331及反相器IC7406組成，IC4051⑥、⑦、⑧及 接地， 相接后接DC5V，③接ICLM331⑦及C12一端，ICLM331③接IC7406⑤，且R17、C11并聯(lián)后一端接地及④和C12另一端，一端接①和⑥，C9和C10并聯(lián)后一端接地，一端接⑧、R15一端及DC15V，R15另一端接⑤及C8，C8另一端接地，R16接②，另一端接地，IC7406⑥⑧接單片機(jī)系統(tǒng)輸入接口。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于相位檢測(cè)電路由兩四選一模擬開(kāi)關(guān)IC4052、四運(yùn)放電路ICLM339組成，IC4052 接DC5V，①⑥⑦⑧接地，③經(jīng)R18接ICLM339⑦， 經(jīng)R19接ICLM339⑤、D8負(fù)極和D9正極接⑦，D8正極和D9負(fù)極接⑥及地，D10正極和D11負(fù)極接⑤，D10負(fù)極和D11正極接④及地，R13一端接DC5V及 ，另一端接D7正極，D7負(fù)極接②和⑨，R14一端接DC5V及 ，另一端接①和⑧， 接IC7406⑨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于掉電檢測(cè)電路從電源變壓器次級(jí)輸出的電信號(hào)接D18正極，C33、R47、W4、R49一端及W4調(diào)節(jié)點(diǎn)接地，D18負(fù)極接C33另一端、R47另一端及R48一端，R48另一端接W4另一端和T7基極，T7集電極接DC5V，T7發(fā)射極接單片機(jī)系統(tǒng)輸入接口INT1和R49另一端。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能電機(jī)保護(hù)器，其特征在于輸出電路的反相驅(qū)動(dòng)器IC7406的①③接單片機(jī)系統(tǒng)輸出接口，④接繼電器J2一端和D13正極，J2另一端及D13負(fù)極接DC12V，②接J1一端和D12正極，J1另一端及D12負(fù)極接DC12V。
專利摘要一種多功能電機(jī)保護(hù)器，由輸入、輸出電路，轉(zhuǎn)換電路，相位檢測(cè)電路，單片機(jī)系統(tǒng)，鍵及顯示部分，通信電路，電源及掉電檢測(cè)電路組成，具有多種用途和功能，主要用于電網(wǎng)終端用電設(shè)備及變配電站設(shè)備的漏電及運(yùn)行異常保護(hù)，也可以用作數(shù)顯式電壓表、電流表、功率因數(shù)表、有功表、無(wú)功表及電能表，易與計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，利于集中監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)管理自動(dòng)化。
文檔編號(hào)G01R15/00GK2206508SQ94220218
公開(kāi)日1995年8月30日 申請(qǐng)日期1994年8月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年8月28日
發(fā)明者景德明 申請(qǐng)人:景德明