装置由于采用微控制器处理同步信号，并由软件生成功率因数检测信号和六路晶闸管触发脉冲，电路非常简洁。并且输出脉冲为调制脉冲，提高了触发可靠性并降低了功率放大器的功耗。本机电路的保护性能尤为完善，对过载、短路、断相，均能实施及时和有效的保护。控制电路，全部采用数字电路，用来处理和生成故障停机保护信号，提高了装置的工作可靠性。

一、 KJK-1型晶闸管节电控制装置整机电路原理分析

   1、主电路和控制电源电路

图1 KJK-1型晶闸管节电控制装置的主电路和控制电源电路

主电路由空气断路器引入三相电源，负载发生严重短路时，空气断路器跳闸，能起到短路保护作用。LH0电流互感器，与150A指针式电流表构成回路，用作运行电流指示。LH1、LH2、LH3取出三相运行电流信号，送后级保护电路，以取得过载、短路、断相等故障保护信号送MCU。

控制电源输出的两路经LM7812稳压得到的12V电源，一路串接温度继电器J1的常开触点，供3只散热风机的用电，当装置内部温度上升至45摄氏度以上时，J1触点闭合，散热风机得电，为晶闸管模块进行强制风冷，环境温度降到40摄氏度以下时，风机停止运行。这一控制模式，使散热风机的使用寿命得以延长；一路12V稳压电源，作为后级保护电路IC元件的供电电源。

控制电源输出的一路10V非稳压电源，作为起/停、自动/手动控制电源，10V电压又经LM7805稳压IC稳压成 5V电压，作为CPU的供电电源（参见下图3）。

图2 KJK-1型晶闸管节电控制装置的保护电路

电流互感器为厂家自行制作的“非标”产品，感应电流信号经820Ω1W电阻转变为交流电压信号（如运行电流100A时得到30V电压信号），经整流滤波后，分为多路电流检测信号送入后级电路。

〔断相故障检测与信号记忆电路〕三路电流检测信号，分别输入由两级异或门构成的断相检测电路，异或门的运算逻辑是：当两输入端信号相同时，输出为低电平，两输入端信号相异时，输出为高电平。当处于停机状态，三相电流信号都为零，两级异或门的输入信号皆为低电平 或启动及运行中三相电流信号都有，并且其不平衡度在一定范围内，两级异或门电路的输入信号皆为高电平时，A1a、A1b两电路的输入信号均相同，输出低电平（正常）信号；当某相发生故障（如电源缺相、电机某相绕组断路等）时，两级异或门电路，总有其中一组的两输入端产生信号相异，输出高电平（断相故障）信号，两异或门电路输出端的二极管为隔离二极管，使两输出回路互不影响。断相检测电路的输出的高电平故障信号，输入至后级由两级反相驱动器构成的“故障信号锁定电路”或“故障信号记忆电路”，其输出信号控制Q1晶体管，进而点亮“断相”发光二极管指示灯，用作断相故障指示。异或门输入端，并联有3只12V稳压管，用于嵌制启动期间电流互感器送入高电压信号，保护异或门电路的安全；

CD4070内部两级反相驱动器，接成正反馈放大电路，又可以称为“晶闸管效应”电路。正常运行时，第一级驱动器输入端信号为低电平，经两级反相输出，仍为低电平。断相故障发生时，由断相检测电路输入的高电平信号，经两级反相输出高电平故障信号，同时输出的高电平信号又经正反馈回路，馈回输入端，将输入端“嵌定”为高电平，进而使输出端维持高电平故障信号输出，并不因故障发生时，装置停机后电流检测信号消失（断相故障信号也消失），而使断相故障信号也消失掉。两级反相驱动电路，一经高电平信号“触发”，即能保持高电平信号输出，因正反馈电路的“晶闸管效应”起到了故障记忆作用。这样工作人员现场巡检时，装置虽已处于停机状态下，但可以从故障指示灯的状态，得知停机保护原因，利于检查和维修。要想对故障指示进行复位，将装置的电源断开，再重合，使A2a的14脚所接电容器上电荷放电完毕，电路失去“自保持效应”，就解除了“故障锁定”状态。

〔短路故障检测与信号记忆电路〕短路与过载保护，并不必区分故障是发生在哪一相电路，任一相发生短路故障都应该发生保护动作。故将三相电流检测信号由3只隔离二极管汇合成一路电流检测信号，经200k半可变电阻整定后，送入短路故障检测电路。该控制线路通用性较好，适应22kW~95kW交流电动机，当电机功率不同时，其短路电流保护值也不相同，故由200k半可变电阻据所拖动电动机功率进行短路电流动作值的整定。整定的电流检测信号经9V稳压管输入后级故障信号记忆电路，在正常运行或轻过载状态（过载电流在电机额定电流的6倍以下）时，检测信号的幅值低于9V，停机保护与否取决于过载保护电路的动作。当电机电流大于额定电流的6倍以上时，电流输出信号高于9V，稳压管反向击穿，后级故障信号记忆电路被触发，“短路”发光二极管点亮，指示停机故障原因。过载保护有一个反时限特性，而短路保护，处于危急状态下，不经延时处理，短路信号产生时，装置应该即时停机。本电路的短路保护动作时间，在0.01s以内。

〔过载故障检测与信号记忆电路〕也是为适应不同功率电机的要求，电流检测信号经10k半可变电位器“粗调”后，再由过载整定/挡位（一刀七掷）开关，据现场所接负载电机的功率不同，调速适宜的挡位与之对应，如开关的“刀”与左一“掷”相连接时，则装置可连接22kW的负载电机，与左二“掷”相连接时，则装置可连接30kW的负载电机。所接电机不同，电流检测信号的幅度不同，经过挡位开关切换（分压比切换），使不同功率级别电机的电流检测信号，送入过载保护电路的信号幅度都是相同的。

经过过载整定/挡位开关切换后的电流信号，一路送入由A1d异或门电路，该级电路的两个输入端，其中之一接 12V高电平，正常电流检测信号幅度远远低于12V（在8V以下），两输入信号相异，使输出为高电平，“跟踪”发光二极管点亮。所谓跟踪是对设备运行状态的跟踪，设备处于正常运行状态下，有正常的运行电流产生，此指示灯点亮。

经过过载整定/挡位开关切换后的电流信号，另一路送入A1c异或门电路，该异或门电路的另一输入端接地（电平），一般数字电路的输入信号幅度，≤1/3电源电压，认为是低电平，≥2/3电源电压认为是高电平，输出状态的翻转即是依此两个比较电平值进行的。12V供电电源下，当输入电流检测信号幅度大于8.4V时，A1c异或门电路判断两输入端信号相异，8脚为低电平，9脚变为高电平，输出端翻转为高电平信号。因而该电路可等效为一个基准电压为8.4V的电压比较器电路，当输入信号幅度（电流检测信号）高于基准电压时，输出状态翻转，输出过载保护信号。

A1c的输入电路，200kΩ电阻和100uF电容，组成过载延时（反时限）控制电路，当电流超过额定电流1.1倍时，装置应能正常运行而不停机，以后随过载系数增大，电容充电速度加快，保护动作时间变短。200kΩ电阻上并联的二极管，在装置停电时提供100uF电容电荷的泄放通路，以保证装置上电或起动后反时限保护的生效。A1c过载保护电路输出的电流过载信号，也经后级故障信号记忆电路，驱动“过载”发光二极管，给出过载故障指示。

断相、短路、过载等故障信号，经二极管“或门电路”驱动晶体管Q4，将故障信号送入CPU的28脚（复位信号），用于中断六路移相触发信号的输出（将微控制器复位），起到故障发生时停机保护的作用。