CN101834427B - 一种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置 - Google Patents

Abstract

一种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置，由整流电路、储能电路、延时电路、脱扣器和短路信号开关构成，在储能电路和延时电路之间还设置有稳压电路，稳压电路与储能电路的输出端相连，稳压电路的输出端与延时电路的输入端相连，短路信号开关的一对常开触点位于储能电路和稳压电路的负极端之间，在储能电路中与充电电阻反向并联有一个二极管，二极管的正极端与电容器的正端相连。本发明可实现短路故障发生后断路器经设定的延时时间动作，并且其储能电路中通过反向并联一个二极管，增加限流电阻，从而降低充电电流，减小对器件的冲击，短路信号开关的一对常开触点串接在电源和延时脱扣电路中，避免了误动作，提高了可靠性。

Description

一种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置

技术领域：

本发明涉及电学领域，尤其涉及直流断路器，特别是一种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置。

背景技术：

直流***是电力***中控制、保护、信号及自动装置等的电源，它的可靠性直接关系到电力***的安全。直流断路器用于直流***中，对***过载、短路进行保护。在多级直流断路器***中，要求上下级间实现选择性保护，即在发生短路故障时，保证最近断路器跳闸，而不影响其它回路的供电，这就要求上级断路器具有短路延时脱扣功能，即三段保护式断路器。现有技术中，三段式直流断路器采用电磁分励脱扣器。为了保证短路故障发生时，电源电压很低的情况下仍能可靠脱扣，采用储能电容来保证供电。在电容充电时，瞬时电流很大，对器件的冲击很大，影响使用寿命；另外延时电路和脱扣器电路长期带电，容易因干扰产生误动作，电网中的浪涌电压亦易损坏电子元器件，产品性能不稳定。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置，所述的这种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置要解决现有技术中三段式直流断路器中储能电容充电电流大、器件长期带电容易误动作的技术问题。

本发明的这种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置由整流电路、储能电路、稳压电路、延时电路、脱扣器、短路信号开关和控制开关电路构成，其中，所述的储能电路由一个第一电阻器和一个第一电容器串连构成，所述的第一电阻器的两端并联连接有一个二极管，所述的二极管的正极与所述的第一电容器的正极相连，二极管的负极与所述的整流电路的正输出端连接，第一电容器的负极与整流电路的负输出端连接，所述的稳压电路由一个稳压集成电路、一个第二电阻器和一个第二电容器构成，所述的稳压集成电路的输入端通过所述的第二电阻器与整流电路的正输出端连接，稳压集成电路的接地端与整流电路的负输出端连接，所述的第二电容器连接在稳压集成电路的输出端与接地端之间，第二电容器的正端与稳压电路的输出端连接，第二电容器的负端与稳压电路的负端连接后通过短路信号开关与整流电路的负端连接，短路信号开关的触点常开，所述的稳压电路输出端和延时电路的输入端串接一个二极管，二极管的正极和稳压电路的输出端连接，二极管的负极和延时电路的输入端连接，所述的延时电路由一个第三电容器、一个第三电阻器、一个第四电阻器、一个第五电阻器、一个第六电阻器、一个第七电阻器、一个第八电阻器和一个比较器构成，所述的第三电容器的正极与所述的比较器的同相输入端连接，第三电容器的负极与延时电路的负输出端连接，所述的第三电阻器的一端与稳压集成电路的输出端连接，第三电阻器的另一端与第三电容器的正极和所述的第四电阻器的一端连接，第四电阻器的另一端与第三电容器的负极连接，所述的第五电阻器的一端与稳压集成电路的输出端连接，第五电阻器的另一端与比较器的反相输入端和所述的第六电阻器的一端连接，第六电阻器的另一端与第三电容器的负极连接，所述的第七电阻器的一端与稳压集成电路的输出端连接，第七电阻器的另一端与比较器的输出端和所述的第八电阻器的一端连接，第八电阻器的另一端与第三电容器的负极连接，所述的控制开关电路由一个N沟道绝缘栅场效应管构成，所述的N沟道绝缘栅场效应管的栅极与比较器的输出端连接，N沟道绝缘栅场效应管的衬底和源极均与第三电容器的负极连接，N沟道绝缘栅场效应管漏极与所述的脱扣器的一端连接，脱扣器的另一端与整流电路的正输出端连接。

进一步的，所述的整流电路是由四个二极管构成的桥式整流电路

进一步的，所述的第一电阻器的阻值大于1KΩ。

本发明的工作原理是：

整流电路能够防止用户误将进线极性接反，为后面的电路提供定极性的直流电源。储能电路能够在线路发生短路故障时为脱扣器提供足够的能量保证脱扣器可靠动作。储能电路中将一个二极管与限流电阻器反并联，从而可以加大限流电阻器的阻值，降低充电电流，将充电电流控制在毫安级。稳压电路为后面的延时电路提供稳定的工作电压。延时电路能使在故障发生时脱扣器经设定的时间后脱扣器才动作，且只有故障持续发生该设定时间，脱扣器才动作，脱扣器负责将断路器断开。短路控制信号开关串接在电源和控制脱扣电路中，在***正常工作情况时，控制脱扣电路没有供电回路，只有在短路故障发生时，控制脱扣电路才得电，避免了误动作，提高了可靠性。

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明在储能电路中通过反向并联一个二极管，增加限流电阻，从而降低充电电流，减小对器件的冲击，在电源和延时脱扣电路中设置常开的短路信号开关，使得脱扣电路只有在短路故障发生时，延时脱扣电路才得电，避免了误动作，可实现三段式直流断路器在规定的故障电流范围内按预先设定的时间准确可靠地延时动作。

附图说明：

图1是本发明的用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置的电路示意图。

图2是本发明的用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置的本发明电气原理图。

具体实施方式：

实施例1：

如图1和图2所示，本发明的用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置，由整流电路、储能电路、稳压电路、延时电路、脱扣器L1、短路信号开关K1和控制开关电路构成，其中，所述的储能电路由一个第一电阻器R1和一个第一电容器C1串连构成，所述的第一电阻器R1的两端并联连接有一个二极管D5，所述的二极管D5的正极与所述的第一电容器C1的正极相连，二极管D5的负极与所述的整流电路的正输出端连接，第一电容器C1的负极与整流电路的负输出端连接，所述的稳压电路由一个稳压集成电路U1、一个第二电阻器R2和一个第二电容器C2构成，所述的稳压集成电路U1的输入端通过所述的第二电阻器R2与整流电路的正输出端连接，稳压集成电路U1的接地端通过短路信号开关K1与整流电路的负输出端连接，短路信号开关K1触点常开，所述的第二电容器C2连接在稳压集成电路U1的输出端与接地端之间，所述的稳压电路输出端和延时电路的输入端串接一个二极管D6，二极管D6的正极和稳压电路的输出端连接，二极管D6的负极和延时电路的输入端连接，所述的延时电路由一个第三电容器C3、一个第三电阻器R3、一个第四电阻器R4、一个第五电阻器R5、一个第六电阻器R6、一个第七电阻器R7、一个第八电阻器R8和一个比较器U2构成，所述的第三电容器C3的正极与所述的比较器U2的同相输入端连接，第三电容器C3的负极与第二电容器的负极连接，所述的第三电阻器R3的一端与稳压集成电路U1的输出端连接，第三电阻器R3的另一端与第三电容器C3的正极和所述的第四电阻器R4的一端连接，第四电阻器R4的另一端与第三电容器C3的负极连接，所述的第五电阻器R5的一端与稳压集成电路U1的输出端连接，第五电阻器R5的另一端与比较器U2的反相输入端和所述的第六电阻器R6的一端连接，第六电阻器R6的另一端与第三电容器C3的负极连接，所述的第七电阻器R7的一端与稳压集成电路U1的输出端连接，第七电阻器R7的另一端与比较器U2的输出端和所述的第八电阻器R8的一端连接，第八电阻器R8的另一端与第三电容器C3的负极连接，所述的控制开关电路由一个N沟道绝缘栅场效应管Q1构成，所述的N沟道绝缘栅场效应管Q1的栅极与比较器U2的输出端连接，N沟道绝缘栅场效应管Q1的衬底和源极均与第三电容器C3的负极连接，N沟道绝缘栅场效应管Q1漏极与所述的脱扣器L1的一端连接，脱扣器L1的另一端与整流电路的正输出端连接。

进一步的，所述的整流电路是由二极管D1、二极管D2、二极管D和二极管D4构成的桥式整流电路

进一步的，所述的第一电阻器R1的阻值大于1KΩ。

本实施例的工作过程是：通电后，电源经整流电路通过R1对电容C1充电，由于R1阻值较大，所以充电电流很小，为微安级，对电路中器件的冲击小。当正常***正常运行时，短路信号开关K1的触点处于断开位置，切断由R3、R4、R5、R6、R7、R8、C3、U2组成的延时电路和脱扣器L1、控制开关Q1的电源电路，此时即使有电磁干扰信号，也不会产生误动作。当短路故障发生时，短路信号开关K1闭合，接通由R3到R8、C3、U2组成的延时电路和L1、Q1的电源电路，同时，稳压电源经R3对C3充电延时，当C3电压(U2正向端电压)大于U2反向端电压时，U2输出高电平使Q1导通，从而使脱扣器L1得电脱扣。

如果短路时电源电压很低(十几伏)，则电容C1经脱扣器L1-控制开关Q1-开关K1-二极管D5放电，使脱扣器L1动作，由于此时二极管D5正向导通，R1近似短路，使C1电压全部加在L1上，使其可靠脱扣。在延时过程中，如果短路故障消失，则K1恢复为断开状态，脱扣器L1不动作。

Claims (3)

1.一种用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置，由整流电路、储能电路、稳压电路、延时电路、脱扣器、短路信号开关和控制开关电路构成，其特征在于：所述的储能电路由一个第一电阻器和一个第一电容器串连构成，所述的第一电阻器的两端并联连接有一个第一二极管，所述的第一二极管的正极与所述的第一电容器的正极相连，第一二极管的负极与所述的整流电路的正输出端连接，第一电容器的负极与整流电路的负输出端连接，所述的稳压电路由一个稳压集成电路、一个第二电阻器和一个第二电容器构成，所述的稳压集成电路的输入端通过所述的第二电阻器与整流电路的正输出端连接，稳压集成电路的接地端与整流电路的负输出端连接，所述的第二电容器连接在稳压集成电路的输出端与接地端之间，第二电容器的正端与稳压电路的输出端连接，第二电容器的负端与稳压电路的负端连接后通过短路信号开关与整流电路的负端连接，短路信号开关的触点常开，所述的稳压电路输出端和延时电路的输入端串接一个第二二极管，第二二极管的正极和稳压电路的输出端连接，第二二极管的负极和延时电路的输入端连接，所述的延时电路由一个第三电容器、一个第三电阻器、一个第四电阻器、一个第五电阻器、一个第六电阻器、一个第七电阻器、一个第八电阻器和一个比较器构成，所述的第三电容器的正极与所述的比较器的同相输入端连接，第三电容器的负极与延时电路的负输出端连接，所述的第三电阻器的一端与稳压集成电路的输出端连接，第三电阻器的另一端与第三电容器的正极和所述的第四电阻器的一端连接，第四电阻器的另一端与第三电容器的负极连接，所述的第五电阻器的一端与稳压集成电路的输出端连接，第五电阻器的另一端与比较器的反相输入端和所述的第六电阻器的一端连接，第六电阻器的另一端与第三电容器的负极连接，所述的第七电阻器的一端与稳压集成电路的输出端连接，第七电阻器的另一端与比较器的输出端和所述的第八电阻器的一端连接，第八电阻器的另一端与第三电容器的负极连接，所述的控制开关电路由一个N沟道绝缘栅场效应管构成，所述的N沟道绝缘栅场效应管的栅极与比较器的输出端连接，N沟道绝缘栅场效应管的衬底和源极均与第三电容器的负极连接，N沟道绝缘栅场效应管漏极与所述的脱扣器的一端连接，脱扣器的另一端与整流电路的正输出端连接。

2.如权利要求1所述的用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置，其特征在于：所述的整流电路是由四个二极管构成的桥式整流电路。

3.如权利要求1所述的用于直流断路器的短路延时脱扣控制装置，其特征在于：所述的第一电阻器的阻值大于1KΩ。

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