GJBK-1型电动机星—三角节能保护控制器整机电路原理分析

图2-23 GJBK-1型电动机星—三角节能保护控制器整机电路

GJBK-1型电动机星—三角节能保护控制器，是将电动机保护器的功能进行了拓展，使之具有故障保护和自动节能运行控制的双重功能，其电路结构主要分为两大块：故障检测电路、星—三角运行控制电路，整机电路如图2-23所示。

【电动机起、停控制电路】 对电动机的起、停操作控制，其实是通过对控制12V稳压电源的通、断来实施的，操作SB1、SB2两只起动、停止按钮，使单向晶闸管VT1导通或关断，由此控制继电器KA1～KA3的得电、失电，控制电动机的起动和运行。

顺便说明一下，本例电路中，用到了3只晶闸管器件。断相、过载故障信号的记忆电路，也是由单向晶闸管器件实施的，当故障检测电路输出故障信号时，VT2或VT3晶闸管被触发而导通，并维持于导通状态，在故障检测电路输出的故障信号消失后，能产生故障锁定和故障记忆显示等作用。

本例电路的断相、过载故障检测电路，与图2-12电路原理相同，请读者自行分析。

【星—三角自动运行控制电路】 由运放电路2N1～2N4，晶体管Q5、Q1、Q2、Q3，继电器KA1、KA2、KA3等器件组成星—三角自动运行控制电路。

1）操作启动按钮SB1使控制电路得电后，Q1由＋12V电压经电阻提供基极偏压，最先导通，KA1动作（请参照图2-23控制电路），主电路接触器KM1得电闭合，提供电动机的三相电源，此后在运行过程中，KM1一直是闭合的；(www.xing528.com)

2）星—三角运行状态的切换控制，是通过检测运行电流信号来实现的。2N4电压比较器，同相输入端为R、C积分延时电路，反相端输入电压为R7、R8对＋12V电压分压得到的9V电压。保护器得电期间，2N4同相端电压因C3充电缓慢上升，2N4输出端4脚为低电平，继电器KA3（主电路接触器KM3）无得电条件，继电器KA2先行得电，主电路进入星形联结减压起动过程。

3）电动机起动初始时刻，起动电流很快上升至超出电动机的额定电流值，为避免不必要的星—三角切换，保护减压起动过程的正常进行，由电压比较器2N2及RP3、C2等元器件组成“强制星形联结”控制电路，2N2同相端经电源分压取得9V基准电压信号，而反相端接有RP3、C2可调积分延时电路，C2充电作用使反相端输入信号由0缓慢上升，因而在起动期间，2N1输出高电平信号，Q5导通，将RP2中心臂输出的运行电流检测信号短接到地，临时“切断”了电流信号的传输通道，使2N1电压比较器的2脚为地电平，3脚为相对高电平，2N1为高电平输出状态，“星形联结”指示灯点亮，晶体管Q2导通，继电器KA2（主电路接触器KM2）得电，电动机处于星形联结减压起动过程。

4）电动机起动过程结束后，2N2反相输入端C2上充电电压高于同相端电压时，其输出变为低电平，晶体管Q5截止，使电流信号通道“畅通”，RP2中心臂输出的电流检测信号输入到2N1电压比较器的反相输入端。此时，出现两种情况：

①电压比较器2N1同相端为电阻R3和R4对＋12V电压分压引入6V基准电压。当运行电流较小，使输入电流信号电路小于6V时，2N1输出为高电平电压，控制继电器KA2得电，电动机绕组处于星形联结状态运行。同时2N1输出高电平信号，经R6引入电压比较器2N3的同相输入端，电压比较器2N3输出高电平，二极管D4处于反偏截止状态，对2N1的同相端电压无影响，使6V基准电压形成由星形联结向三角形联结转换的“高门坎”基准。当星形联结状态运行电流增大到电动机的75％额定电流时，说明电动机已负载变重，已不适合于星形联结减压运行，2N1反相端输入电流检测信号电压大于6V，2N1输出状态反转，继电器KA2失电，主电路转换为三角形联结全电压运行。

②电动机转换为角形联结运行后，此时线电流=3相电流，使检测电流信号大幅度降低，若无相关措施，控制电路势必接着输出星形—三角形转换信号，造成运行状态的频繁切换！所以由三角形联结向星形联结的转换基准点，应有一个“低门坎”基准。2N1输出端变为低电平（主电路切换为三角形联结运行）后，电压比较器2N3同相端变为低电平，二极管D4正偏导通，RP3、D4、2N1内部放大器到地的电流通路，并联在R4两端，形成对6V基准电压的分压，使2N1同相端基准电压变为（比如4V）由三角形联结向星形联结转换的“低门坎”基准，一是避免了不必要的频繁切换，二是三角形联结运行时，应有适合三角形联结向星形联结切换的适宜切换点。电动机星形联结运行后，当负载变轻，运行电流下降为额定电流的45％以下时，输入电流检测信号电压小于4V时，2N1输出状态反转，保护器输出控制信号，主电路由三角形联结运行转换到星形联结减压节能运行模式。

电路控制的关键，是使2N1同相端的基准电压值，随运行状态的切换进行同步切换，以形成新的比较基准。调整RP2，可调整星形联结向三角形联结的信号转换阈值；调整RP3，则可调整三角形联结向星形联结的信号转换阈值。

【故障停机保护电路】 过载、断相或短路故障发生时，故障检测电路输出高电平信号，驱动晶体管Q4导通，Q1、Q2、Q3的基极偏压经D1、D2、D3隔离二极管、Q4的集电极、发射极短接到地，使Q1、Q2、Q3一同处于截止状态，主电路KM1、KM2、KM3接触器线圈一同失电，电动机停止。