在毛主席光辉的“七·二一”指示指引下，我系工人、工农兵学员和革命教师在深入社队开门办学中，针对农村电动机烧毁会直接影响抗旱夺粮斗争的问题，研制成适合一般机井应用的半导体电动机自动保护开关。它的用途是自动保护三相电动机不致因单相运行、电流过大或绕组对地短路而烧毁，当单相运行或绕组短路时，立即切断电源；当电流超过额定值时，经过一段时延后切断电源，延时长短随过流程度不同而互异。
工作原理
保护开关由电流取样、短路取样、断相取样、延时、射极耦合双稳态触发器、功率推动、继电器、电源几个部分组成，电路如图所示。当电机单相运行、绕组短路或过流超过一定时间时，都将使射极耦合双稳态触发器翻转，经功率驱动电路使继电器动作，从而达到自动切断电源的目的。
下面分别对每一部分电路作简单介绍：
1、电流取样：送往电机的三条相线分别通过三个小型电抗变换器（KH\(_{1}\)—KH3），在变换器次级绕组产生一交变电压信号，经三相桥式整流滤波后得到一直流电压U\(_{1}\)。
2、短路取样：在电流取样部分的输出端接有电位器W\(_{1}\)，短路时电流很大，U1升高，电位器滑动臂的电压U\(_{2}\)也升 高。这个较高的直流电压就是短路取样信号，经二极管D9送至触发器。
3、断相取样：根据三相交流中平衡时其零序电压为零的原理，用R\(_{1}\)、R2、R\(_{3}\)三个电阻形成一个0′零序点，三根电压平衡时U0′-0趋于零。当三相不平衡或断相时，U\(_{0}\)′-0升高，经D10、C\(_{2}\)整流滤波后送至电位器W2。断相取样信号是从W\(_{2}\)上取出的电压U3。W\(_{2}\)滑动臂的位置选取得使三相不平衡小于5％时，U3不足以使触发器翻转；当三相严重不平衡或断相时，U\(_{3}\)经二极管D11送至触发器使之翻转。
4、延时：由稳压管DW\(_{1}\)和积分电路R5、 C\(_{3}\)组成。选取适当的稳压管使其UZ值与电机额定电流经KH及整流滤波后得到的U\(_{1}\)相近。电机过流时，U1升高，DW\(_{1}\)击穿，R4上的电压U\(_{4}\)经R5对C\(_{3}\) 充电（U4=U\(_{1}\)-UZ）。电机长时间过流后，U\(_{C3}\)升高，经D8送至触发器，使触发器翻转，完成了反时限延时的要求。二极管D\(_{7}\)的作用，在于放掉短时电机过流或启动电流产生的较高电压UC3，以免引起U\(_{C3}\)的误积累使开关误动作。
5、射极耦合双稳态触发器：由BG\(_{1}\)、BG2、R\(_{6}\)、R7、R\(_{8}\)、R13、R\(_{14}\)组成。正常情况下， BG1截止，BG\(_{2}\)饱和；当经D8、D\(_{9}\)、D11组成的或门送来电机过流、短路或断相取样信号时，触发器翻转为BG\(_{1}\)饱和、BG2截止的状态。C\(_{4}\)的作用是抗干扰，防止误动作。
6、功率推动：由BG\(_{3}\)担任，它产生足以推动高灵敏继电器工作的电流。正常情况下BG3处于饱和状态。
7、继电器：微型高灵敏度继电器J（4V，20mA，一常开触点）接在BG\(_{3}\)集电极回路中。电机正常工作时，J吸动，其触点闭合；电机过流、短路或断相时，J释放，其触点恢复常开状态，达到保护电机的目的。
8、电源：小型电流互感器LH（设计在小电流就处于饱和状态的变压器）初级串在电机回路中，次级产生一基本稳定的电压，经D\(_{12}\)～D15整流，再经C\(_{5}\)、C6和BG\(_{4}\)、BG5、D\(_{16}\)等组成的滤波稳压电路后输出。
制作和调试
本保护开关，元件基本上都可选用次品。KH用晶体管收音机的输入或输出变压器改制，铁心中心截面积48mm\(^{2}\)，初级用φ1.6mm的高强度漆包线绕4匝左右，次级用φ0.07mm高强度漆包线绕500匝，初次级间绝缘电阻要求1000V摇表的测量值在100MΩ以上。绕好后浸漆绝缘并烘干。1、2、3端必须是同名端。LH用GE-8型磁心自制，迭厚10mm，初级用φ1.6mm高强度漆包线绕9匝，次级用φ0.35高强度漆包线绕450匝，绝缘同KH。其它元件型号及参数见图2。
调试时，首先要对电路进行全面的检查。所带电机要求有能超载的可变负荷（如农村的面粉机、钢磨）。在A′、B′、 C′三个回路中装三只交流电流表，接好零线。然后按下述步骤进行：
1、调整稳压电源：主要是确定R\(_{9}\)的阻值。在R9位置上接一51K电位器，C\(_{5}\)上接一10V直流电压表，然后启动电机（使电机处于轻负荷状态），调电位器使C5两端电压达6V左右，选取和电位器阻值相近的固定电阻作R\(_{9}\)。
2、调整过流：电路中R\(_{5}\)为300K，C3为200μ，充电时间常数τ=R\(_{5}\)C3=1分钟，经3τ时间（3分钟）后充电过程基本结束。我们调整过流的目的，是通过调W\(_{3}\)和选取DW1，使在电机过流20％的情况下，经3分钟左右延时后，U\(_{C3}\)和W3上的压降配合，恰能使触发器翻转，实现过流保护。调整步骤是先把W\(_{1}\)、W2、W\(_{3}\)的滑动臂均旋到低电位端，启动电机并加大负载，使电机电流超过额定值20％，测出U1和U\(_{4}\)。然后把DW1短路，观察U\(_{C3}\)上升到一定值时（用高阻值电压表测量），继电器J动作，触点恢复常开状态。这时的UC3即为触发器门限电压和D\(_{8}\)上压降之和。比较UC3和U\(_{4}\)，若UC3＞U\(_{4}\)时，调整W3，并重复上述步骤，直到U\(_{C3}\)=U4-0.2伏左右就可以了（考虑到电容的漏电）；如U\(_{C3}\)＜U4，就需要更换U\(_{Z}\)更高一些的稳压管作DW1。
3、短路调整：在过流整定后，启动带有满负荷的电机，同时调整W\(_{1}\)一直到能正常启动继电器又没有误动作时为止。
4、调整单相运行：正常启动电机后（中等负载），任断一相电源，迅速调W\(_{2}\)，使U3上升至恰使触发器翻转。再依次切断其它两相，调W\(_{2}\)，使无论断那一相时保护开关均能立即动作。
在日常维护中，过流状态不易实现，只要定期进行单相保护的检测就行了。
上面介绍的电动机自动保护开关，在实验室、农村人民公社及院属农科站进行了两千五百余次实验，性能良好；在电机单相运行时，保护效果更显著。缺点是通用性较差，调整也比较复杂。（山西农学院农机系）