一种电机保护器(一)技术领域：本发明涉及一种保护器，尤其涉及一种电机保护器。
(二)背景技术：目前的电机保护装置，主要有热继电器式和电子式两大
类，热继电器式存在很多缺陷，如受环境温度影响大，可靠性差，反应迟钝，
寿命短，电流适应范围小，一种规格只能配套几个功率级次的电机，线路接
点多，更增加了发生故障的机率。
在电子式电机保护器中，较实用的有用电流互感器作检测的电流检测式
和将温度传感器安装在电机绕组上的温度检测式。
电流检测式电机保护器所采用的电流互感器的二次感应电压，由于受铁
芯磁饱和制约，只能在小电流段随一次电流的变化而改变，用其反应电机的
运行状态是困难的，在缺相保护方面，多是利用缺相后电机所对应相电流为
零，互感器二次感应电压亦为零来设计保护器电路的，这对于低压缺相是有
效的，而当高压(10KV)缺相时，由于变压器高低压绕组及电机绕组间耦合作
用，使低压侧三相电压基本不变，电机所对应相电流也不为零，只是比正常
电流减少，而其它两相电流增大，显然上述保护器电路对高压缺相保护是无
效的，同样受铁芯饱和制约，多数保护器只有缺相而无超载堵转等保护功能，
或只是在小电流段有其功能，亦有电流适应范围小的缺陷。
对于用温度传感器设计的电机保护器，虽保护全面但需拆开电机将温度
传感器安装于电机内部，并需配备相应引线，显然不是所有电机、场合、用
户能普遍使用的。
在电子式保护器与电机控制回路结合方面，多是利用继电器常闭触点串
联于电机的控制回路中，当电流异常时，经相关电路判别，继电器吸合，其
常闭触点断开，接触器失电跳闸，这种方式有几点缺陷：一是保护器工作电
源及相关电路发生故障，继电器将无法吸合，一旦电机异常后果是显而易见；
二是继电器触点易烧蚀跳火，工作不可靠；三是只能用于手启动电机的控制
回路中而无法应用于自动(如压力、液位、温度......)启动电机的控制回路
中应用场合受到限制。
(三)发明内容：本发明的目的在于改进上述已有技术的不足而提供一种
结构简单、运行可靠、保护全面、调节方便、反应灵敏、使用寿命长、集超
载、高低压缺相、电机堵转、短路等保护功能于一体的电机保护器。
本发明的目的可以通过如下措施来达到：一种电机保护器，它包括外壳
和电子线路，其特征在于电子线路包括电流检测取样电路2，电流检测取样
电路2连接电子识别、延时、控制电路3，电子识别、延时、控制电路3连接
工作电源电路4，工作电源电路4连接执行电路1。
为了进一步实现本发明的目的，所述的电流检测取样电路2包括电流互
感器L1、L2，电流互感器L1的一端连接二极管V7的正极，电流互感器L2的一
端连接二极管V8的正极，电流互感器L1的另一端、电流互感器L2的另一端、
滤波电容C4的负极、取样电压调节电位器Rp连接后接地端，二极管V7的负极
与二极管V8的负极相连后分别连接滤波电容C4的正极和取样电压调节电位器
Rp的另一端。
为了进一步实现本发明的目的，所述的电子识别、延时、控制电路3的
识别部分包括电压比较器A2、A3、A4，延时部分包括电阻R11、R12、R13、
电容C5、C6、C7，控制部分包括电压比较器A1，电压比较器A2的正输入端、
A3的正输入端、A4的正输入端相连后与取样电压调节电位器Rp的可调端相连，
电压比较器A2的负输入端分别连接电阻R5、R6，电阻R6的另一端分别连接电
阻R7和电压比较器A3的负输入端，电阻R7的另一端分别连接电阻R8和电压比
较器A4的负输入端，电阻R8的另一端分别连接电阻R9和开关S，电阻R9的另
一端分别与取样电压调节电位器Rp、发光二极管LED2的正极、电容C5、C6、
C7、C8、电阻R15、电压比较器A4的12脚、电压比较器A1的12脚、稳压管V2
的正极相连并接地端，电阻R5的另一端分别连接电阻R4和电压比较器A1的正
输入端，电阻R4的另一端分别与电压比较器A2的3脚、电阻R10、电阻R11、
电阻R12、电阻R13、电阻14相连于Vcc端，电压比较器A3的3脚、电压比较器
A4的3脚、电压比较器A1的3脚分别与Vcc端相连，电压比较器A3的12脚、电
压比较器A2的12脚接地端，电阻R10的另一端分别与电压比较器A4的输出端、
隔离二极管V9的负极、发光二极管LED 2的正极相连，电阻R11的另一端分别
连接隔离二极管V9的正极、隔离二极管V12的正极、电容C5的另一端，电阻
R12的另一端分别连接电压比较器A3的输出端、隔离二极管V11的正极、电
容C6的另一端，电阻R13的另一端分别连接电压比较器A2的输出端、隔离二
极管V10的正极、电容C7的另一端，电阻14的另一端与电压比较器A1的输出
端相连，电压比较器A1的负输入端分别与隔离二极管V10的负极、V11的负极、
V12的负极相连，隔离二极管V10的负极又与电阻R15的另一端相连。
为了进一步实现本发明的目的，所述的工作电源电路4包括电源变压器E，
电源变压器E的初级两端分别接电机的V、W两相电源，电源变压器E的次级两
端连接桥式整流器V3-V6的输入端，桥式整流器V3-V6的输出端正极分别连接
电容C3的正极、三端稳压器N1的1脚，桥式整流器V3-V6的输出端负极分别连
接电容C3的负极、三端稳压器N1的2脚，三端稳压器N1的3脚连接电子识别、
延时、控制电路3。
为了进一步实现本发明的目的，所述的执行电路1包括压敏电阻RU，压
敏电阻RU的一端分别连接双向可控硅Vs的T2极、二极管V1的正极，压敏电阻
RU的另一端分别连接双向可控硅Vs的T1极、电容C2、稳压管V2的正极后接地
端，双向可控硅Vs的控制极分别连接发光二极管LED1的负极、电阻R3、电容
C2的另一端，发光二极管LED1的正极分别连接电阻R2、电阻R3、电容C1，二
极管V1的负极连接电阻R1，电阻R1的另一端分别连接电阻R2的另一端、电容
C1的另一端、稳压管V2的负极，压敏电阻RU的一端通过电机启动回路的按钮
-S1、-S2、线圈K与电机主电源的U相相连，压敏电阻RU的另一端与工作电源
电路4相连。
本发明与已有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步：为解决普
通电流互感器铁芯易饱和的问题，本发明采用了铁芯带间隙的电流互感器，
其特点是铁芯磁阻加大，磁通减少，不易饱和，一次电流从几安到几百安，
其二次感应电压都可相应变化，但变化是非线性的，这一特性正好符合电机
超载保护的需要，铁芯间隙可以是固定式，亦可作成可调式，整个保护器只
用两个电流互感器即具备从超载、高低压缺相、电机堵转、短路所有检测功
能。且本发明采用双向可控硅为核心的电子继电器，无触点并有自动启动功
能，当用于自动控制电路时，故障跳闸后，能自动锁定在关闭状态，其中
R11、C5、R12、C6、R13、C7组成延时电路根据故障电流不同提供三种不同
的延时跳闸时间，对电机实行全方位的保护，因此本发明结构简单、运行可
靠、保护全面、调节方便、反应灵敏、使用寿命长、集超载、高低压缺相、
电机堵转、短路等保护功能于一体。
(四)附图说明：
图1为本发明的电原理框图；
图2为本发明的电路连接图。
(五)具体实施方式：下面结合附图对本发明的最佳实施方式作详细说明：
一种电机保护器(参见图1-图2)，它包括外壳和电子线路，电子线路包括电流
检测取样电路2，电流检测取样电路2连接电子识别、延时、控制电路3，电
子识别、延时、控制电路3连接工作电源电路4，工作电源电路4连接执行电
路1。电流检测取样电路2包括电流互感器L1、L2，电流互感器L1的一端连接
二极管V7的正极，电流互感器L2的一端连接二极管V8的正极，电流互感器L1
的另一端、电流互感器L2的另一端、滤波电容C4的负极、取样电压调节电位
器Rp连接后接地端，二极管V7的负极与二极管V8的负极相连后分别连接滤波
电容C4的正极和取样电压调节电位器Rp的另一端。电子识别、延时、控制电
路3的识别部分包括电压比较器A2、A3、A4，延时部分包括电阻R11、R12、
R13、电容C5、C6、C7，控制部分包括电压比较器A1，电压比较器A2的正输
入端、A3的正输入端、A4的正输入端相连后与取样电压调节电位器Rp的可调
端相连，电压比较器A2的负输入端分别连接电阻R5、R6，电阻R6的另一端分
别连接电阻R7和电压比较器A3的负输入端，电阻R7的另一端分别连接电阻R8
和电压比较器A4的负输入端，电阻R8的另一端分别连接电阻R9和开关S，电
阻R9的另一端分别与取样电压调节电位器Rp、发光二极管LED2的正极、电容
C5、C6、C7、C8、电阻R15、电压比较器A4的12脚、电压比较器A1的12脚、
稳压管V2的正极相连并接地端，电阻R5的另一端分别连接电阻R4和电压比较
器A1的正输入端，电阻R4的另一端分别与电压比较器A2的3脚、电阻R10、电
阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻14相连于Vcc端，电压比较器A3的3脚、电
压比较器A4的3脚、电压比较器A1的3脚分别与Vcc端相连，电压比较器A3的
12脚、电压比较器A2的12脚接地端，电阻R10的另一端分别与电压比较器A4
的输出端、隔离二极管V9的负极、发光二极管LED 2的正极相连，电阻R11的
另一端分别连接隔离二极管V9的正极、隔离二极管V12的正极、电容C5的另
一端，电阻R12的另一端分别连接电压比较器A3的输出端、隔离二极管V11
的正极、电容C6的另一端，电阻R13的另一端分别连接电压比较器A2的输出
端、隔离二极管V10的正极、电容C7的另一端，电阻14的另一端与电压比较
器A1的输出端相连，电压比较器A1的负输入端分别与隔离二极管V10的负极、
V11的负极、V12的负极相连，隔离二极管V10的负极又与电阻R15的另一端相
连。工作电源电路4包括电源变压器E，电源变压器E的初级两端分别接电机
的V、W两相电源，电源变压器E的次级两端连接桥式整流器V3-V6的输入端，
桥式整流器V3-V6的输出端正极分别连接电容C3的正极、三端稳压器N1的1脚，
桥式整流器V3-V6的输出端负极分别连接电容C3的负极、三端稳压器N1的2脚，
三端稳压器N1的3脚连接电子识别、延时、控制电路3。执行电路1包括压敏
电阻RU，压敏电阻RU的一端分别连接双向可控硅Vs的T2极、二极管V1的正极，
压敏电阻RU的另一端分别连接双向可控硅Vs的T1极、电容C2、稳压管V2的正
极后接地端，双向可控硅Vs的控制极分别连接发光二极管LED1的负极、电阻
R3、电容C2的另一端，发光二极管LED1的正极分别连接电阻R2、电阻R3、电
容C1，二极管V1的负极连接电阻R1，电阻R1的另一端分别连接电阻R2的另一
端、电容C1的另一端、稳压管V2的负极，压敏电阻RU的一端通过电机启动回
路的按钮-S1、-S2、线圈K与电机主电源的U相相连，压敏电阻RU的另一端与
工作电源电路4相连。
使用时，如图2所示与电机相连，下面简述工作原理：
电机启动运行及保护器调节：首先将取样电压调节电位器Rp反时针旋到
底，S合上，Q合上，在电源及电器设备正常情况下按下启动按钮执行电路经
K得电，由V1整流，R1限流，V2稳压，Vs的控制极经启动电容C1、R3得电导
通，K吸合，电机运转，LED1亮，L1、L2都有电流通过，E得电为保护器提供
工作电源，随着C1充电结束，Vs触发电流改由工作电源经R14提供，当电机
电流正常负荷相对稳定时，顺时针调节RP使LED2刚好发光为止，此时A4的正
输入端、负输入端电位大约相等(设为0.5V)，将S分开，由于R8的串入参考
电压a上升(设为0.6V)，A4输出端变为低电平，LED2灭，电机正常运转。电
机运行中如负荷不稳，会引起电流不稳，可能使LED2忽亮忽灭，属正常现象，
亮时C5充电，一旦在小于设定时间内LED2灭，C5所充电压经V9至A4输出端放
电，不会影响电机正常运转。
超载保护：当电机超载(设为20％)，取样电压将高于0.6V参考电压，A4
输出端变为高电平，LED2亮，C5经R11充电，经V12使A4负输入端电位逐渐升
高，当在设定时间内(设5分钟)，A1的负输入端高于正输入端参考电压d时，
输出端变为低电平，Vs失去触发电压关断，K失电跳闸，电机停。启动电容
C1经R2放电，故障排除后又可重新启动。
缺相保护：当电机在运行中不管高压或低压缺相，U、W两相至少有一相
或两相电流增大，由于缺相引起电流更大，促使取样电压高于b点(设为0.8V)
参考电压，A3输出端为高电平，C6经R12充电，经V11使A1的负输入端电位逐
渐升高，当设定时间(设为1分钟)内，A1的负输入端高于正输入端参考电压d
时，A1输出端为低电平，VS关断，重复上述过程。
电机堵转、短路保护：当由于电源、电机或机械方面原因使电机无法启
动、堵转、短路等，将引起极大电流，取样电压将高于c点(设为1V)参考电
压，使A2输出端为高电平，C7经R13充电，经V10使A1的负输入端电位逐渐升
高，当设定时间(设为6秒)内，A1的负输入端高于正输入端参考电压d时，A1
输出端为低电平，VS关断，重复上述过程。
当本发明用在电机的自动控制回路中，故障跳闸后执行电路将始终有电，
但由于启动电容C1有充电电压，所以不会重新启动，只有经切断电源，排除
故障，C1经R2放电，而后方能重新启动。