过载、短路故障检测和记忆指示电路

由运放电路N5～N8及外围电路组成过载、短路故障检测电路、工作状态跟踪显示电路、故障记忆和指示电路，这里重点分析研究过载、短路故障信号电路，所以将图2-12中相关电路简化一下，重绘成图2-16所示电路。

图2-16 过载、短路故障检测电路、故障记忆与指示电路

三相运行电流信号，经D1～D3、C1整流滤波（见图2-12）后，输入到由电位器RP1与“挡位电位器”RP2的分压电路，RP1用于出厂整定，用于限定保护电流动作阈值的最大范围，RP2是用户根据电动机功率大小标定保护动作阈值的。实际上，RP2是一个由挡位开关与多只分压电阻构成的一只“挡位电位器”，变普通电位器的“无级调整”为“挡位调整”，使操作人员更有数，和更容易操作，不必要起动电动机后再根据过载指示灯的显示进行现场调整了。RP2的实际构成电路如图2-17所示。

挡位电位器电路：从图2-17可以看出，RP2是“加工制作的挡位电位器”，由数只分压电阻和1只单刀多掷选择开关构成，根据电流互感器的选型不同，可制成保护电流值范围不同与挡位不同的“保护电路整定电位器”。图2-17所示电路，打到1位置，选择保护电动机功率为22kW；2位置，选择电动机功率为30kW；第3挡为37kW；第四挡为45kW。电流互感器为非线性器件，在电流较小的范围内感应灵敏度较高，运行电流与感应电流值成对应关系，当运行电流较大时，电流互感器铁心内的磁通趋于饱和，感应信号灵敏度大为下降。所以图2-17中的R1～R4，并非等值电阻，而是根据电流试验得出的数值。由图2-16所示电路所知，当N6电压比较器的反相端9脚分压值为3V时，选择R1～R4的阻值大小，使负载电动机的功率值与挡拉调整值相对应，电动机电流在额定值以内时，由RP2中心臂输入N6电路的电压值均在3V以下并接近3V。

过载反时限保护电路：R18～R21（电阻分压网络）、C2组成的积分电路，是为满足过载反时限保护特性而设的。在起动过程或运行中过载发生时，当过载电流倍数在1.15～7倍以内时，RP1中心臂输出电压值约为3.1～19V，但N2的同相输入端电压由R20、C2积分延时作用，缓慢上升到3V动作阈值电压以上，对应于过载电流倍数在1.15～7倍的输入电流信号，延时时间从数分钟到数秒。既避过了正常的起动电流，又在过载发生时，根据过载程度的轻重，实施不同时间常数的延时保护。因正常起动过程电流有一个由小到大的过程，C2上电压随RP2中心臂电压值逐渐上升，使稳压二极管DW2的负端和正端电位差总是维持于小于6V状态，因而DW5一直处于非击穿状态，积分延时电路发挥着正常的过载延时保护作用。

图2-17 “挡拉电位器”构成示意图(www.xing528.com)

短路时的速断保护电路：短路故障，往往发生在刹那之间，运行电流急剧上升，RP2中心臂与C2正端的电压差即迅速上升到6V以上，DW5处于击穿状态，将R18、R20短接，使积分延时电路失去作用，短路信号近乎无延时地输入到N6的同相输入端，实现了短路故障发生时（毫秒级）的速断保护；还有一种情况，是起动或运行电流增大到一定程度时，发生的短路故障。当异常运行电流值达到约8倍额定电流以上时，DW5两端电压差达6V以上，处于击穿状态，使N6放大器输出变为高电平，也达到了速断保护。

N7运放电路同上面所述N4电路，为一个“变形的迟滞电压比较器电路”，利用其正反馈支路，在发生过载、短路故障时，将输出高电平状态自行锁定，使后级电路产生停机保护动作，并锁定于保护动作状态，过载指示灯能持续点亮，告知巡检人员的停机原因。

另外，过载保护电路还有一级由N5放大器（电压比较器电路）组成的跟踪显示电路，如图2-12所示，当电动机起动后，运行电流正常产生后，跟踪指示灯点亮，显示装置的工作状态。由跟踪指示灯的点亮状态，还可判断主电路与电动机的连接状态——是空载状态还是正常带载运行状态。

电路中，运放电路输入端与输出端并联的电容器，均起到抑制干扰信号、避免电路误动的稳定作用，若电容容量较大时，为防止电荷积累，还加有放电二极管，如D15、D16。

本例整机电路，核心器件为两片LM324集成运放电路，虽然属于模拟电路，但电路却并非工作于线性放大状态，从输入、输出信号的逻辑关系来看，电路恰恰是工作于开关状态的，电路的基本形式为电压比较器，输出（H/L）状态的转换是依据对两输入端信号电压的比较。选用模拟电路，来处理开关信号，对输入信号的范围和动作转换点，可以灵活设置，有时比选用数字电路，应用上更为方便。

本例电路结构和控制原理，与下述几例电路有相通之处，将故障检修的内容放在一起进行叙述。