一種三相交流電不平衡度及缺相檢測保護變壓器的制造方法
【專利摘要】一種三相交流電不平衡度及缺相檢測保護變壓器，它可以提供對三相電源不平衡程度的檢測與保護。克服了目前市場上各類缺相保護器只能對三相交流電提供缺相保護而無法根據(jù)設備電氣特性的需要提供三相不平衡程度的檢測，更不能根據(jù)不平衡程度提供保護的缺陷。運用本實用新型構成的三相保護電路，能夠依據(jù)電源三相電壓不平衡程度給出保護信號，當不平衡程度達到所設定值時，由外部電路切斷電源從而避免了因三相不平衡而導致電動機扭矩不足產(chǎn)生的事故。
【專利說明】一種三相交流電不平衡度及缺相檢測保護變壓器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種三相交流電的檢測與保護裝配，特別是對三相交流電不平衡程度進行檢測與保護的電路。
【背景技術】
[0002]電力是當今世界的主要能源，在電力應用中又以三相正弦交流電為主要形式。通常為了達到三相交流電系統(tǒng)的最佳應用狀態(tài)，要求三相電源以平衡形式供電，即在任何時刻三相交流電的頻率、電壓大小都要求相等，三相電源相位互成120度，但實際供電中往往很難做到、在交流電參數(shù)中頻率、相位是受發(fā)電機控制應用中不可能發(fā)生改變，只有電壓受用電線路用電量大小的影響產(chǎn)生不等的電壓降而引發(fā)電壓不平衡情況。
[0003]當電壓不平衡情況發(fā)生時，電路平衡狀態(tài)被打破電力系統(tǒng)中的用電器和供電裝置運行性能由此而惡化；如電動機的輸出扭矩減小、噪聲增大，嚴重時會引發(fā)電力拖動系統(tǒng)崩潰等事故，故三相電路的平衡是供電系統(tǒng)的一個重要質(zhì)量指標。如何檢測這一重要指標呢？當前通常采用的方法是在三相電路中接入三個電壓表，讀出三個電壓表的讀數(shù)來判斷，當前尚沒有見到專用儀器來測量三相交流電的不平衡度。
[0004]三相交流電最大不平衡發(fā)生在缺相狀態(tài)，即當三相電中的某一相斷電剩下兩相供電；更嚴重的是兩相斷電，電路變成單相供電。如電動機工作在不平衡或缺相狀態(tài)時，電機內(nèi)部的圓形旋轉磁場就會變成橢圓形旋轉磁場或脈振磁場，電動機的輸出扭矩大大減小，生產(chǎn)機械有停機等危險。故實際工作中要極力避免缺相現(xiàn)象的發(fā)生。當出現(xiàn)缺相時電動機通常是選擇停止工作，從而避免事故的發(fā)生。
[0005]市上常見的缺相保護器按原理分有二類:一類是運用電子技術為主要手段實現(xiàn)，典型的產(chǎn)品如專利號為ZL201020558559.3《全電子缺相保護控制器》、專利號ZL201220375418.7《缺相保護三相固態(tài)繼電器》就是采用電阻分壓或光電耦合器采集三相電信號，再將電信號送到運算放大器放大處理后控制電動機的主電路實現(xiàn)保護；另一類是運用繼電器-接觸器技術為主要手段的電氣類缺相保護，典型產(chǎn)品如專利號ZL98215777.0《一套三相交流電動機缺相保護起動器》、專利號ZL201020650759.1《電機最末端缺相保護控制電路》采用的是在電路中串聯(lián)繼電器接觸器，利用繼電器或接觸器線圈通電與斷電引發(fā)觸點的通斷實現(xiàn)對電路的缺相保護。
[0006]上述電路與產(chǎn)品共同的缺點是電路只能對缺相這一種特殊情況作出保護動作，對于三相電源嚴重不平衡無法判斷與保護，實際使用中仍無法保護電動機因三相電源不平衡導致電機輸出轉矩不足引發(fā)的故障，在起重機械等特種設備使用中仍感到安全性不夠；同時還存在電路結構復雜、遇到電氣線路過電壓脈沖干擾元件容易擊穿燒毀、制造成本高等缺點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實用新型所要解決的技術問題是:克服以往缺相保護只能對缺相情況提供有效保護的缺點，能夠依據(jù)三相電壓不平衡程度和生產(chǎn)機械特性需求提供三相不平衡保護和缺相保護動作，提高保護的可靠性；同時要求電路過載能力、抗干擾能力強，而且電路結構簡單、成本低。
[0008]本實用新型所要解決其技術問題采用的技術方案是:本實用新型變壓器由三相原邊繞組、三相副繞組、鐵芯等組成一個三相電源變壓器，其特征在于三相電源變壓器原邊的U、V、W三個繞組接成星形或三角形三相電路與電源三相連接，副邊的繞組中的U相繞組的尾與V相繞組的頭連接、V相繞組的尾與W相繞組的頭連接、U相繞組的頭與W相繞組的尾作為繞組的兩個輸出端向外輸出檢測與保護信號。圖1為本實用新型的電路原理圖。
[0009]如圖示2是本變壓器的一個應用特列，三相變壓器原邊線圈接成星形連接后接入三相電源，副邊接本實用新型連接，電路中用一個電位器與繼電器線圈串聯(lián)，電位器與繼電器串聯(lián)后再與交流電壓表并聯(lián)，并聯(lián)后電路的兩個連接端與變壓器的兩個輸出端連接。當三相電發(fā)生不平衡達到一定程度時，變壓器輸出電壓達到繼電器動作電壓，繼電器吸合動作，繼電器的觸頭帶動主電路控制接觸器切斷電源實現(xiàn)對電路的保護；調(diào)節(jié)電位器可以調(diào)節(jié)繼電器的動作電壓，實現(xiàn)不平衡度動作值的選擇。電壓表指標的電壓值就是三相電瞬時的不平衡度，觀察直觀準確，大大方便了對不平衡度的監(jiān)視與檢測。
[0010]本實用新型的優(yōu)點與可取得的有益之處是電路采用過載能力極強的變壓器為基本檢測與保護元件，電氣抗干擾能力強；可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)保護動作時繼電器的吸合動作電壓，實現(xiàn)對三相電源不平衡度的定量保護，從而大大提高了電氣保護的可靠性；同時本電路還能有效的指標出當前的三相電源瞬時的不平衡度，便于使用者監(jiān)視設備的工作狀況，系統(tǒng)所需要基本元件來源廣泛、制造成本低廉。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]附圖1為本實用新型變壓器的電路原理圖，原邊連接成星形或三角形接法，副邊按本用新型技術方案連接而成保護變壓器。
[0012]附圖2運用三相星形變壓器與電位器、繼電器、電壓表連接成的一個保護電路特例。
[0013]附圖3運用三相三角形變壓器與電位器、繼電器、電壓表連接成的一個保護電路特例。
[0014]附圖4為本實用新型輸出經(jīng)橋式整流后提供給電子保護電路的一個應用特例圖，該圖輸出保護信號為直流控制信號。
【具體實施方式】
[0015]參閱附圖1，三相電源輸送到變壓器的原邊繞組后在各自的副邊繞中感應產(chǎn)生出相對應的各相電壓；由于我國采用的是正弦交流電，各相之間互成120°電角度，用三角函數(shù)的一般表達為下列①-③式:
[0016]Uu=UmSin ω t......................................................①
[0017]uv = Umsin (ω t+120° )............................................②
[0018]uw=Umsin (ω t+240。)..............................................③
[0019]正常時三相電壓最大值相等、角頻率相等、相位互差120°電角度，變壓器輸出電壓相互串聯(lián)疊加，由于變壓器副邊的三個繞組串聯(lián)，相當于將上述三個相量相加，根據(jù)三角函數(shù)和差化積計算其合成值為零，由式④表達。
[0020]Eu = Wuw = 0................................................④
[0021]當三相不平衡時其合成值不為零，式⑤中由Ua表示。
[0022]Eu = WUw=Ua.................................................⑤
[0023]Ua的大小直接關聯(lián)到三相的不平衡度，我們在輸出端接一個交流電壓表就能直觀測量出三相的不平衡程度。
[0024]如圖2、圖3將一個繼電器與電位器串聯(lián)后接到變壓器的輸出端，與電壓表并聯(lián)，當三相電源電路出現(xiàn)不平衡時，變壓器輸出一個不平衡電壓Ua，當Ua達到繼電器的吸合動作電壓時，繼電器吸合通過觸頭切斷主電路接觸器等控制回路，實現(xiàn)對電機的保護停機，調(diào)節(jié)電位器可以調(diào)節(jié)繼電器的動作電壓大小，也就調(diào)節(jié)了電路保護閥值，實現(xiàn)不同應用電路對保護的不同要求。圖2與圖3的區(qū)別在于保護變壓器的原邊一個是星形一個是三角形連接。圖4是本實用新型的另一個應用特例，保護變壓器輸出經(jīng)橋式整流濾波后輸出供后繼電路作為保護信號，可以作為傳感器與智能型保護電路配合實現(xiàn)保護有信息化。
【權利要求】
1.一種三相交流電不平衡度及缺相檢測保護變壓器，它的基本特征是三相電源變壓器原邊的U、V、W三個繞組接成星形或三角形三相電路與電源三相連接，副邊的繞組中的U相繞組的尾與V相繞組的頭連接、V相繞組的尾與W相繞組的頭連接、U相繞組的頭與W相繞組的尾作為繞組的兩個輸出端向外輸出檢測與保護信號。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種三相交流電不平衡度及缺相檢測保護變壓器，它的基本特征是三相變壓器由三個單相變壓器組合構成的組式三相變壓器。
【文檔編號】G01R29/16GK203747371SQ201420150999
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權日:2014年3月24日
【發(fā)明者】趙洪 申請人:麗水職業(yè)技術學院