阅读说明：本技术 三相五线制电机缺相检测装置及其系统 (Three-phase five-wire system motor open-phase detection device and system thereof ) 是由 李百尧 赵嘉豪 周彩文 于 2019-10-10 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种三相五线制电机缺相检测装置及其系统，包括：电流采样模块，用于对流过三相电机零线的电流进行采样；电压转换模块，与所述电流采样模块连接；整流模块，与所述电压转换模块连接；滤波模块，与所述整流模块连接；缺相判断模块，所述缺相判断模块输入端与所述滤波模块连接，输出端用于连接至三相电机。本发明的技术方案结构简单，响应速度快，通过采用电流采样模块、电压转换模块、整流模块、滤波模块以及缺相判断模块，实现实时检测电机的缺相运行状态。(The invention discloses a three-phase five-wire system motor open-phase detection device and a system thereof, wherein the system comprises: the current sampling module is used for sampling the current flowing through the zero line of the three-phase motor; the voltage conversion module is connected with the current sampling module; the rectifying module is connected with the voltage conversion module; the filtering module is connected with the rectifying module; and the input end of the open-phase judgment module is connected with the filtering module, and the output end of the open-phase judgment module is used for being connected to a three-phase motor. The technical scheme of the invention has simple structure and high response speed, and realizes the real-time detection of the open-phase running state of the motor by adopting the current sampling module, the voltage conversion module, the rectification module, the filtering module and the open-phase judgment module.)

三相五线制电机缺相检测装置及其系统

技术领域

本发明涉及电机检测领域，特别涉及一种三相五线制电机缺相检测装置及其系统。

背景技术

作为电能与机械能转换的装置，电机将配电网络中的电能转换为实际生产应用中的机械能，从而替代人力达到自动化生产的目的。在工业应用领域中，由于大功率电机的需求，通常采用三相定子绕组构成的电机。

为了避免电机的缺相运转，通常在三相电源中接入保险丝，采用熔丝熔断的机制保护电机，但该种方法并没有办法区分熔丝熔断是由于电机短路产生还是由于电机的缺相运行，这给维修人员确定电机故障原因增加了困难；对于采用变压器电压监测三相电机运行状态，由于电压检测器件只能检查并联结点之前电路的状态，因而该种方案也不能完整的反映三相电源缺相运行时的各种可能状态，且该方案需要三路检测支路，成本高昂。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种三相五线制电机缺相检测装置，结构简单，响应速度快，能够实时检测三相五线制电机的缺相运行状态。

本发明还提出一种具有上述三相五线制电机缺相检测装置的系统。

根据本发明第一方面实施例的三相五线制电机缺相检测装置，包括：电流采样模块，用于对流过三相电机零线的电流进行采样；电压转换模块，与所述电流采样模块连接；整流模块，与所述电压转换模块连接；滤波模块，与所述整流模块连接；缺相判断模块，所述缺相判断模块输入端与所述滤波模块连接，输出端用于连接至三相电机。

根据本发明第一方面实施例的三相五线制电机缺相检测装置，至少具有如下有益效果：本发明采用了一种三相五线制电机缺相检测装置，相比现有技术的技术方案，本发明的技术方案通过电流采样模块对流过三相电机零线的电流进行采样，再经过电压转换模块将采样的电流转换为电压信号，之后将电压信号通过整流模块进行整流，得到脉动电压波形，再通过滤波模块滤除脉动成分，得到直流分量的电压，最后缺相判断模块根据滤波模块输出的电压信号与参考电压进行比较，根据比较结果分析三相电机运行状态，在三相电机处于缺相状态下，发出控制信号使三相电机停止运行，具有结构简单、成本低、可靠性强的特点。

根据本发明的一些实施例，所述电流采样模块包括电流互感器。

根据本发明的一些实施例，所述电压转换模块设有功率电阻。

根据本发明的一些实施例，所述整流模块包括一个以上的二极管。

根据本发明的一些实施例，所述滤波模块设有低通滤波器。

根据本发明的一些实施例，所述缺相判断模块，用于根据所述滤波模块输出的电压与参考电压的比值，响应发出使三相电机停止运行的控制信号。

根据本发明的一些实施例，还包括连接于所述缺相判断模块的触发器和报警器，所述触发器控制所述报警器。

根据本发明第二方面实施例的三相五线制电机缺相检测系统，包括三相电机和根据本发明上述第一方面实施例的三相五线制电机缺相检测装置，所述电流采样模块的输入端通过零线连接至所述三相电机，所述缺相判断模块输出端与所述三相电机相连。

根据本发明第二方面实施例的三相五线制电机缺相检测系统，至少具有如下有益效果：通过电流采样模块与零线、三相电机连接，及通过三相五线制电机缺相检测装置实时检测三相电机运行状态，在三相电机处于缺相状态下发出控制信号使三相电机停止运行并触发警报，具有结构简单、响应速度快的特点。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为根据本发明实施例的三相五线制电机缺相检测装置的结构示意图；

图2为现有技术中提供的关于熔丝熔断机制的三相电机缺相保护系统的结构示意图；

图3为现有技术中提供的关于基于电压检测的三相电机缺相检测控制系统的结构示意图；

图4为根据本发明实施例的三相五线制电机缺相检测系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

参照图1，根据本发明第一方面实施例的三相五线制电机缺相检测装置，包括：

电流采样模块100，用于对流过三相电机零线的电流进行采样；

电压转换模块110，与电流采样模块100连接；

整流模块120，与电压转换模块110连接；

滤波模块130，与整流模块120连接；

缺相判断模块140，输入端与滤波模块130连接，输出端用于连接至三相电机。

具体地，电流采样模块100实时对流过三相电机零线的电流进行采样，电压转换模块110将采样的电流转换为电压信号，通过整流模块120将电压信号进行整流，得到脉动电压波形，之后滤波模块130滤除脉动电压波形中的脉动成分，得到直流分量的电压，最后缺相判断模块140根据滤波模块130输出的电压与参考电压进行比较，根据比较结果分析三相电机运行状态，在三相电机处于缺相状态下，发出控制信号使三相电机停止运行。

此外，参照图2，三个保险丝分别串联在三相电源的每条支路，当某相电机电流增加时，温度升高，保险丝熔断，进而达到保护三相电机的目的，但是，通过该电路无法确定电流增加的原因，且当三相电机缺相运行时，电流增加的强度可能不足以熔断保险丝，导致无法起到保护电机的作用。

参照图3，三组电压采样模块并联在三相电机的每相支路，当电机的某相定子对应的电线开路时，无检测电压，而另外两相的电压均保持正常状态，对三路采样的电压信号进行一定的波形变换处理后传送至逻辑判断模块，使得三相电机做出相应的响应，但是该技术方案只能检测电压采样模块接入结点之前的连接状态，当开路状态发生在电压采样结点之后时，电压采样模块仍然能采样到输入电压，无法准确检测出三相电机的运行状态。

而本实施例的三相五线制电机缺相检测装置，通过在三相电机的零线上依次连接有电流采样模块100、电压转换模块110、整流模块120、滤波模块130和缺相判断模块140，其中，电流采样模块100用于对流过三相电机零线的电流进行采样，电压转换模块110用于将采样的电流转换为电压信号，整流模块120用于将电压信号进行整流，得到含直流分量的脉动电压波形，滤波模块130用于滤除电压波形中的脉动成分，得到直流分量，缺相判断模块140用于根据直流分量与参考电压的比值，响应发出使三相电机停止运行的控制信号，实现对三相电机运行状态的实时检测，具有结构简单、成本低、可靠性强的特点。

在本发明的一些实施例中，电流采样模块100包括电流互感器。通过利用电流互感器按照一定比例采样流过三相电机零线的电流，其中，电流互感器工作原理为：对流经初级线圈电流进行等比例变换，例如，初级线圈电流幅值增加时，流经次级线圈的电流随之增加；初级线圈电流幅值减少时，流经次级线圈的电流随之减少。在本实施例中，通过降低流过次级线圈的电流，以便保护电机安全，实现检测。

具体地，三相电机处于正常工作状态，流经三相平衡负载的电流矢量和为零，无电流流过零线；在三相负载不平衡时，例如三相电机的某相电路开路，流经三相平衡负载的电流矢量和不再为零，有净电流流经零线，故在本实施例中，通过电流采样模块来采样流经三相电机零线的电流后，再对三相电机的运行状态进行分析。

在本发明的一些实施例中，电压转换模块110设有功率电阻。电压转换模块110用于将采样的流过三相电机零线的电流转换为电压信号，以便进一步对电压信号作波形处理；在本实施例中，由于电流互感器不能接过大负载，电压转换模块110同时限制了电流互感器次级线圈一侧的电阻，进而保护电流互感器不被烧毁，起到保护电路的作用。

在本发明的一些实施例中，整流模块120包括一个以上的二极管。整流模块120用于将电压信号进行整流，得到含直流分量的脉动电压波形，即利用二极管的单向导通的非线性特性对电压信号进行半波或全波整流。由于交流电的流动方向是反复交替变化的，而直流电是单方向流动，根据二极管的单向导通特性，可以将电流转换为一个方向的电流。在另一实施例中，半波整流通过利用一个二极管，输出的电流信号一半有而另一半没有；在其他实施例中，全波整流则通过四个二极管，实现将交流电中的所有波形全部转换成单一方向的电流。一般还需要在电路后面加一个滤波电容，滤除整流后的杂波。

在本发明的一些实施例中，滤波模块130设有低通滤波器。滤波模块130用于滤除电压波形中的脉动成分，得到直流分量。通过低通滤波器滤除整流后电压波形中的脉动成分，获取直流分量，实现按频率对信号进行选择，避免高频信号的干扰。

在本发明的一些实施例中，缺相判断模块140，用于根据滤波模块输出的电压与参考电压的比值，响应发出使三相电机停止运行的控制信号。具体地，缺相判断模块，是一过零比较器和相关控制器件，根据滤波模块输出的电压与参考电压进行比较，分析三相电机负载的平衡状态，对不同的运行状态作出不同的响应，例如在三相电机处于缺相状态下，比较器输出高电平控制相关控制器件，发出控制信号。在本实施例中，在三相电机处于缺相状态下，缺相判断模块140发出使三相电机停止运行的信号，切断三相电机电源，同时停止对电流的采样，直到重新接通电源。

在本发明的一些实施例中，还包括连接于缺相判断模块140的触发器和报警器，触发器控制报警器。具体地，在三相电机处于缺相状态下，缺相判断模块140发出使三相电机停止运行的信号的同时，还通过触发器控制报警器报警，起到警示作用，便于检修人员发现电机故障，及时对电机进行维修。

参照图4，根据本发明第二方面实施例的三相五线制电机缺相检测系统，包括三相电机200和根据本发明上述第一方面实施例的三相五线制电机缺相检测装置，电流采样模块100的输入端通过零线连接至三相电机200，缺相判断模块140输出端与三相电机200相连。

在本实施例中，由于三相五线制电机缺相检测系统设置有上述任一实施例中的三相五线制电机缺相检测装置，因此本实施例中的三相五线制电机缺相检测系统具有上述任一实施例中的三相五线制电机缺相检测装置所带来的有益效果及功能特性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体地”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。