CN102110970A - 动作可靠的交流电电子保险丝 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子、电工技术领域，涉及一种动作可靠的交流电电子保险丝。该保险丝由交流电供电回路、12V半波整流电源、单向可控硅控制及其触发电路和交流接触器控制回路组成，其特征是：单向可控硅VS的触发电路由电流取样电阻R1与肖特基二极管D1构成，单向可控硅的负载为直流继电器K1的线圈和保险丝的动作指示电路，防止保险丝误动作电路由电位器RP、电解电容C1与电阻R2构成。俗称“空气开关”的小型断路器是目前使用最为普遍的。但断路器多用于市电线路不频繁转换或电动机不频繁起动。它在要求动作可靠、快捷、可反复使用等方面，断路器就显得无能为力。本发明所述的动作可靠的交流电电子保险丝可以较好的解决这一系列问题。
Description
技术领域
本发明属于电子、电工技术领域，涉及一种动作可靠的交流电电子保险丝。
背景技术
以前市电开关常见的是配有瓷插保险丝的闸刀开关，保险丝是利用电流的热效应。发热量遵循公式Q＝0.24I2RT，(其中：Q是发热量，I是流过导体的电流，0.24为常数，R是导体的电阻值，T是电流流过导体的时间)其实保险丝熔断过程就是一个热量积累的过程。当电路电流达到保险丝的熔断电流或者超过熔断电流，如果时间足够短，达不到保险丝熔断的温度，保险丝是不会熔断的。因为保险丝的工作不可靠，所以早就被淘汰。
取而代之的是小型断路器，俗称“空气开关”。空气开关也是目前使用最为普遍的。断路器用于保护50/60Hz市电线路的短路和过载，尤其适用于工业、商业和民用的配电***，具有外型美观，体积小，重量轻，分断能力好，脱扣迅速，导轨安装，使用寿命长等特点。在正常情况下，主要用于市电线路的不频繁转换、分断及电动机的不频繁起动。
但是，有些场合交流电的用电设备需要一种动作可靠、快捷、可反复使用的“保险丝”，空气开关的可靠性就略显不足。经过多种方案试验、比较筛选，本发明使用少量分立元件实现了预期目的。以下详细说明这种动作可靠的交流电电子保险丝制作有关技术。
发明内容
发明目的及有益效果：因为瓷插保险丝的工作不够可靠，所以早已被淘汰。俗称“空气开关”的小型断路器是目前使用最为普遍的。但断路器在正常情况下，多用在市电线路不频繁转换或电动机不频繁起动。它在有些需要一种动作可靠、快捷、可反复使用等方面，断路器就略显不足。本发明所述的动作可靠的交流电电子保险丝可以通过如下技术措施来解决上述一系列的缺陷。
技术特征：动作可靠的交流电电子保险丝，由交流电供电回路、12V半波整流电源、单向可控硅控制及其触发电路和交流接触器控制回路组成，其特征是：单向可控硅VS的触发电路由电流取样电阻R1与肖特基二极管D1构成，单向可控硅VS的负载为直流继电器K1的线圈和保险丝的动作指示电路，防止保险丝误动作电路由电位器RP、电解电容C1与电阻R2构成。
各部分电路的组成及电路中元器件之间的连接关系
12V半波整流电源：变压器T的初级一端接市电交流电火线端L，变压器T的初级另一端接市电交流电零线端N，变压器T的次级一端接硅整流二极管D2的正极，硅整流二极管D2的负极接电解电容C2的正极，变压器T的次级另一端和电解电容C2的负极同接电路地GND。
单向可控硅控制及其触发电路：单向可控硅VS的阳极串接常闭式按钮开关SB后接在直流继电器K1线圈的一端，直流继电器K1线圈的另一端接硅整流二极管D2的负极；单向可控硅VS的控制极串接电位器RP后接肖特基二极管D1负极，肖特基二极管D1正极同接交流接触器K2的常闭触点K2-1中的静触点和取样电阻R1的一端，取样电阻R1的另一端和单向可控硅VS的阴极同接交流电输出的火线端L’，交流接触器K2的常闭触点K2-1中的动触点接市电交流电火线端L。
保险丝的动作指示电路：发光二极管D3的正极串接电阻R3后接直流继电器K1线圈的一端，发光二极管D3的负极接直流继电器K1线圈的另一端。
防止保险丝误动作电路：电解电容C1的正极与电阻R2并联后的一端接单向可控硅VS的控制极，电解电容C1的负极与电阻R2并联后的另一端接电路地GND。
交流接触器控制回路：交流接触器K2线圈的一端接市电交流电零线端N，交流接触器K2线圈的另一端串接直流继电器K1的常开触点K1-1后接在市电交流电火线端L。
电路地GND与交流电输出的火线端L’相连。
电路工作原理：交流电电子保险丝的电路实际上它是一个过电流保护开关。市电交流电经电源变压器T降压、硅整流二极管D2半波整流，电解电容C2滤波后，得到约12V直流电压供控制电路使用。
R1是串接在市电相线L回路中的电流取样电阻，其阻值为0.27Ω，它对市电主电路不会有什么影响，通过它的电流是所有用电器电流的总和。当通过R1的电流有效值达到3A时，取样电阻R1上的电压有效值U1≈0.6V，Um(峰压)≈0.8V，取样电阻R1两端的交流电压经肖特基二极管D1半波整流和电解电容C1滤波后，输出约0.3V的直流电压，此电压还不能使单向可控硅VS触发导通，因单向可控硅VS的触发阈值电压为0.6V。如果用电负载发生异常使电流继续增大，如达到3A以上时，则取样电阻R1两端的交流电压Um≥1V，当电解电容C1输出电压≥0.6V时，单向可控硅VS获得触发电压而导通，直流继电器K1吸合，其常开触点K1-1接通交流接触器K2的电源，由交流接触器的常闭触点K2-1自动切断市电交流电供电回路，实现“保险丝”保护功能。
电路中的RP是限流电阻，是为保护单向可控硅VS控制极不被过流损坏而设置。当用电负载发生短路时，市电交流电压在瞬间几乎全部加在取样电阻R1的两端，由于电阻RP的存在，使流过单向可控硅VS控制极的平均电流不会超过9.9mA。如果没有限流电阻RP，单向可控硅VS将在瞬间因过流而损坏。
电阻R2、电解电容C1构成防误动作电路，它能有效地消除电网中各种瞬间强电流，如：彩电、冰箱等开机启动实践电流造成电子“保险丝”误动作。电解电容C1容量大小直接影响电子“保险丝”动作的灵敏度。
电阻R3和发光二极管D3构成电子“保险丝”动作指示电路。
附图说明
附图是本发明提供的动作可靠的交流电电子保险丝一个实施例的电路工作原理图。
附图中市电交流电的输入端分别为火线端L、零线端N；市电交流电的输出端分别为火线端L’、零线端N；交流电的火线端L’与电路地GND相连。
附图中的K1-1为直流继电器K1的常开触点；K2-1为单相交流接触器K2的常闭触点。
具体实施方式
按照附图所示动作可靠的交流电子保险丝的电路工作原理图和附图说明及以下所述的元器件技术要求实施，即可实现本发明。
元器件的选择及其技术参数
VS为单向可控硅，选用BT169D或CR1AM-6、MCR100-1等小型塑封的单向可控硅。
D1选用肖特基二极管，通过大电流时正向压降应≤0.4V；D2选用IN4004或IN4007型硅整流二极管；D3选用φ5mm普通红色发光二极管。
R1为检测电阻，选用精度高线绕电阻，其阻值的不同，电子“保险丝”的动作电流也不同；实施例选用的阻值是0.27Ω，当交流电供电回路中电流达到3.1A时，“保险丝”会立即动作；若需改变动作电流，则检测电阻R1的阻值可由经验公式：R1＝0.8V/I来估算，I为所需电子“保险丝”的动作电流。
电阻R2、R3均使用RTX-1/4W型金属膜电阻；R2的阻值是82K Ω；R3的阻值是1.5KΩ；电位器RP的阻值是22KΩ。
电容C1、C2用CD11-25V型电解电容，其容量分别是22μF、1000μF。
变压器T选用220V/12V、3W小型电源变压器，要求长时间连续运行不发热。
K1选用适合在印制电路板上直接焊接的JZC-22FA型中功率直流继电器，其触点负荷为220V×3A。
K2为单相交流接触器，触点容量视实际用电量确定，本实施例选用6A。
SB用小型自复位常闭式按钮开关，可用KWX-2型微动开关的常闭组触点来代替。
电路制作：焊接好的电路板可装入体积合适的胶木或塑料盒内。“保险丝”盒的面板开孔用于安装固定发光二极管D3和自复位按钮开关SB。电路板上的进、出线端子接上电工常用的四眼胶木接线端子，以方便用户连接使用。
电路调整：电路接线经检查无误后，接着检测“保险丝”动作的灵敏度。以额度电流3A、检测电阻R1＝0.27Ω为例，具体做法：在进线端接上220V交流电，在出线端接上600W负载(如：600W电炉)。此时“保险丝”应当无动作；如果“保险丝”动作，应适当减小检测电阻R1阻值；然后接着增加100W负载(如：在600W负载上再并联一只100W灯泡)，电路应当迅速被切断，即直流继电器K1和交流接触器K2相继吸合、发光二极管D3被点亮。否则，应仔细检查电路接线和元器件的质量。电位器RP用于精确调整因元件离散性而造成的动作误差。
使用方法：检验好的“保险丝”可安装在用户配电盘上，其两进线、出线端应按附图所示正确串入供电回路中，完成这些工作后即可投入使用。
该交流电子“保险丝”除了直接用于替代各种仪表设备内部原来的普通保险丝，亦可代替家庭用电电路的总保险丝盒，安装时一定注意进、出线不能搞错。
在用电负载短路故障或市电线路故障排除之后，只须按一下按钮开关SB，市电交流电即可恢复正常供电。
Claims (7)
1.一种动作可靠的交流电电子保险丝，由交流电供电回路、12V半波整流电源、单向可控硅控制及其触发电路和交流接触器控制回路组成，其特征是：单向可控硅VS的触发电路由电流取样电阻R1与肖特基二极管D1构成，单向可控硅的负载为直流继电器K1的线圈和保险丝的动作指示电路，防止保险丝误动作电路由电位器RP、电解电容C1与电阻R2构成。
2.根据权利要求1所述的动作可靠的交流电电子保险丝，12V半波整流电源的特征是：变压器T的初级一端接市电交流电火线端L，变压器T的初级另一端接市电交流电零线端N，变压器T的次级一端接硅整流二极管D2的正极，硅整流二极管D2的负极接电解电容C2的正极，变压器T的次级另一端和电解电容C2的负极同接电路地GND。
3.根据权利要求1所述的动作可靠的交流电电子保险丝，单向可控硅控制及其触发电路的特征是：单向可控硅VS的阳极串接常闭式按钮开关SB后接在直流继电器K1线圈的一端，直流继电器K1线圈的另一端接硅整流二极管D2的负极；单向可控硅VS的控制极串接电位器RP后接肖特基二极管D1负极，肖特基二极管D1正极同接交流接触器K2的常闭触点K2-1中的静触点和取样电阻R1的一端，取样电阻R1的另一端和单向可控硅VS的阴极同接交流电输出的火线端L’，交流接触器K2的常闭触点K2-1中的动触点接市电交流电火线端L。
4.根据权利要求1所述的动作可靠的交流电电子保险丝，保险丝的动作指示电路的特征是：发光二极管D3的正极串接电阻R3后接直流继电器K1线圈的一端，发光二极管D3的负极接直流继电器K1线圈的另一端。
5.根据权利要求1所述的动作可靠的交流电电子保险丝，防止保险丝误动作电路的特征是：电解电容C1正极与电阻R2并联后的一端接单向可控硅VS的控制极，电解电容C1负极与电阻R2并联后的另一端接电路地GND。
6.根据权利要求1所述的动作可靠的交流电电子保险丝，交流接触器控制回路的特征是：交流接触器K2线圈的一端接市电交流电零线端N，交流接触器K2线圈的另一端串接直流继电器K1的常开触点K1-1后接在市电交流电火线端L。
7.根据权利要求1所述的动作可靠的交流电电子保险丝，其特征是电路地GND与交流电输出的火线端L’相连。
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