CN103872658A

CN103872658A - 多功能自复式过、欠电压保护器

Info

Publication number: CN103872658A
Application number: CN201410132422.4A
Authority: CN
Inventors: 张斌; 高守君
Original assignee: HUNAN XINGQIU INTELLIGENT ELECTRICAL SCIENCE & TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: Hunan Dianquan Technology Co., Ltd
Priority date: 2014-04-03
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2014-06-18
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: CN103872658B

Abstract

一种多功能自复式过、欠电压保护器，主电路由自保持继电器的常开触点串接在中间而分为主电路的电源端和主电路的负载端，而自保持继电器的通、断完全受总控制电路的控制，过电压保护电路和欠电压保护电路采样端都连接至主电路电源的变压整流滤波电路的输出端；过电流、短路保护电路和漏电保护电路的采样端都连接在主电路负载端，四个保护电路的输出端都连接至总控制电路；自检电路两端分别跨接在主电路的负载端和电源端。本发明一体化程度高，保护功能全面，安装简单，使用方便，节能省电，性价比高。

Description

多功能自复式过、欠电压保护器

技术领域

本发明涉及一种电气终端用户配电保护的电器，具体涉及一种多功能自复式过、欠电压保护器。

背景技术

现有电气终端用户的配电箱都是由一个空气开关或一个漏电保护器对总回路的短路和漏电故障进行保护，再用一个自复式过、欠电压保护器对总回路的过电压、欠电压故障进行保护，这样两个产品同时使用，不仅成本较高，体积较大，安装也费工费料，而且空气开关或漏电保护器对过流故障的保护精度很低，很容易发生电气安全事故，自复式过、欠电压保护器是用普通的大功率继电器控制主电路的通断，而普通大功率继电器要靠电能维持导通，长时间通电不利于节能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决上述现有技术存在的问题，而提供一种具有自复式过电压保护、自复式欠电压保护、短路断路保护、过电流断路保护和漏电断路保护的多功能自复式过、欠电压保护器，一体化程度高，保护功能全面，安装简单，使用方便，节能省电，性价比高。

本发明采取的技术方案是：

一种多功能自复式过、欠电压保护器，主电路由自保持继电器的常开触点串接在中间而分为主电路的电源端和主电路的负载端，而自保持继电器的通、断完全受总控制电路的控制，变压整流滤波电路输入连接至主电路的电源端，过电压保护电路和欠电压保护电路采样端都连接至变压整流滤波电路的输出端；过电流、短路保护电路和漏电保护电路的采样端都连接在主电路负载端，上述过电压保护电路、欠电压保护电路、过电流、短路保护电路和漏电保护电路的输出端都连接至总控制电路；自检电路一端接至主电路负载端穿过零序电流互感器的火线上，自检电路另一端接在主电路电源端的零线上。

上述技术方案中，所述的过电压保护电路由分压电路、电压比较电路和过电压故障指示电路构成，分压电路的输入端连接在变压整流滤波电路输出端，分压电路的输出端连接至总控制电路的双4输入“与”门电路第2输入脚，双4输入“与”门电路控制第一继电器的通断，而第一继电器的触点控制第二继电器的通断，第二继电器即为自保持继电器，其常开触点控制主电路的通断。

上述技术方案中，所述的欠电压保护电路由分压电路、电压比较电路和欠电压故障指示电路构成，分压电路一端接至变压整流滤波电路输出端，进行欠电压取样，分压电路另一端接在总控制电路的双4输入“与”门电路第5输入脚。

上述技术方案中，所述过电流、短路保护电路由电流互感器、第二可控硅及二极管、阻容滤波调节电路连接构成，电流互感器安装在主电路负载端火线上，电流互感器次级输出经二极管、阻容滤波调节电路后接至第二可控硅控制极，而第二可控硅阳极接至总控制电路的双4输入“与”门电路第4输入脚。

上述技术方案中，所述的漏电保护电路由零序电流互感器、第一可控硅及二极管、阻容滤波调节电路连接构成，主电路负载端的火线和零线同时穿过零序电流互感器，零序电流互感器次级输出经二极管、阻容滤波调节电路后接至第一可控硅控制极，而第一可控硅阳极接至总控制电路的双4输入“与”门电路第3输入脚。

总控制电路由双4输入“与”门电路和分压电路、延时电路、第三个三极管、第一继电器、第二继电器连接构成，双4输入“与”门电路的4个输入端分别连接至过电压保护电路、欠电压保护电路，过电流、短路保护电路和漏电保护电路的输出端，双4输入“与”门电路的输出端经分压电路、延时电路接至第三个三极管的基极，第三个三极管和第一继电器串联后，两端连接在变压整流滤波稳压电路输出工作电源的正端和负端之间，而第一继电器的第二组触点直接控制第二继电器的线包电源通道。

本发明首次在电气终端用户的配电保护设备中成功实现了将空气开关、漏电保护器和自复式过、欠电压保护器的多功能高度融合集成统一，使一个产品同时具有过电流保护、短路保护、漏电保护、自复式过电压、欠电压保护和故障指示等多种保护功能，而且过电流保护的精度很高，维持主电路接通或断开状态不需要消耗电能，因此本发明较之现有技术有较大进步，而且安全节能，集成度高，安装简单，使用方便，功能齐全，性价比高，值得推广应用。

附图说明

图1为本发明电气原理框图；

图2为本发明壳体盖板装配图；

图3为本发明壳体底座装配图；

图4为本发明实施电路图。

图中，所用集成电路的型号为：IC₁：78L12，IC₂：LM393，IC₃：CD4082。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

参见图1，主电路自保持继电器常开触点串接在中间，而将主电路分为主电路的电源端和主电路负载端，自保持继电器的通断受总控制电路的控制，变压整流滤波电路接至主电路电源端。过电压保护电路和欠电压保护电路的采样端均连接至变压整流滤波电路的输出端，过电流、短路保护电路和漏电保护电路的采样端都接至主电路负载端，上述四个保护电路的输出端都连接总控制电路，自检电路一端接在主电路负载端穿过零序电流互感器的火线上，自检电路另一端接在主电路电源端上的零线上。

参见图2、图3，本发明是一种集过流、短路保护、漏电保护和自复式过压欠压保护等多种功能于一体、且节能省电的多功能自复式过、欠压保护器。它主要由壳体、壳体上的电源开关、自检按钮、指示灯、电流互感器、零序电流互感器、大功率自保持继电器、变压器、电控板、主电路进出线接线端子构成。它的特点是：壳体盖板1上设有电源开关6、自检按钮5、电源指示灯3、四个故障指示灯4、两个主电路进线端子的导线固定螺钉2、两个主电路出线端子的导线固定螺钉7、壳体底座8内设有两个主电路进线端子9、两个主电路出线端子15、大功率自保持继电器10、变压器12、零序电流互感器14、电流互感器13和电控板11，大功率自保持继电器10的两组触点J_2-1和J_2-2分别串接在主电路的火线中间和零线中间。控制板上设有过流、短路保护电路、漏电保护电路、自复式过、欠压保护电路。

参见图4，本实施例的电路组成是：过电压保护电路由电阻R₃、R₅、R₇、R₈、R₉、R₁₀、可调电阻W₂、二极管D₆、发光二极管FD₂、三级管V₁和电压比较器IC_2a构成，欠电压保护电路由电阻R₂、R₄、R₆、R₁₁、R₁₂、R₁₃、可调电阻W₁二极管D₇、发光二极管FD₃、三极管V₂和电压比较器IC_2b构成，过电压保护电路和欠电压保护电路的采样端都接至变压整流滤波电路的输出端。过流、短路保护电路由电流互感器ZCT₂、电阻R₁₅、R₁₆、R₂₀、R₂₁、可调电阻W₄、电容C₇、C₈、二极管D₁₀、D₁₁、发光二极管FD₅和可控硅T₂构成，主电路负载端的火线穿过电流互感器ZCT₁，电流互感器ZCT₁的次级ZCT_1-1跨接在过流、短路保护电路的输入端。漏电保护电路由零序电流互感器ZCT₂、电阻R₁₄、R₁₅、电容C₅、C₆、可调电阻W₃、二极管D₈、D₉、发光二极管FD₄和可控硅T₁构成，主电路负载端的火线和零线同时穿过零序电流互感器ZCT₂，零序电流互感器ZCT₂的次级跨接在漏电保护电路的输入端。总控制电路由双4输入“与”门电路IC₃、电阻R₁₇、R₁₈、R₁₉、电容C₃、C₄、C₉、二极管D₅、三极管V₃、第一继电器J₁和第二继电器J₂大功率自保持继电器构成，第二继电器J₂的两组触点J_2-1、J_2-2分别串接在主电路的火线中间和零线中间。电源变压器B的初级经电源开关K₁后跨接在主电路电源端的火线和零线中间，次级接至整流滤波电路，电源指示灯FD₁经限流电阻R₁后跨接在变压整流滤波电路的输出端，整流滤波电路的输出端一路接至电压保护电路和欠压保护电路的采样端，一路经三端稳压电路IC₁后给过电压保护电路、欠电压保护电路、过流、短路保护电路、漏电保护电路、总控制电路提供工作电源，一路经二极管D₅给第二继电器J₂提供工作电源。

当合上电源开关K₁后，变压器B通电工作，B次级输出的低压交流电路径二极管D₁—D₄整流、电容C₁滤波后给本发明提供直流工作电源，在主电路电源端无过电压、欠电压故障的情况下，电压比较器IC_2a第3脚电压高于第2脚电压，第1脚输出高电平，IC_2b第5脚电压高于第6脚电压，第7脚输出为高电平，双4输入“与”门电路IC₃输入端第2、第5脚都为高电平，第3脚因可控硅T₁未导通为高电平，第4脚也因可控硅T₂未导通为高电平，因此IC₃输出端第1脚为高电平，三极管V₃延时后导通，继电器J₁通电吸合、J₁的两组触点J_1-1和J_1-2转换，J_1-1的常开触点闭合，延时电容C₄经电阻R₁₉快速放电，为下一次三接管V₃的延时导通做准备，J_1-2的常开触点闭合，电流经D₅→J_1-2常开触点→J₂→C₉→地，使第三继电器J₂加上正脉冲而转换状态，J₂的两组触点J_2-1和J_2-2由断开状态转换为闭合状态，在J₂没有加负脉冲之前一直保持这一闭合状态，主电路的负载端和电源端接通，并开始对主电路电源端出线的过电压故障与欠电压故障进行自复式保护，对主电路负载端出现的过电流、短路故障、漏电故障进行断路保护。

具体的电路工作原理如下：

过电压自复式保护：合上电源开关K1时，如主电路电源端在接通负载端之前（三极管V₃延时导通的作用）就存在电压过高故障，本发明将拒绝给负载端送电，如主电路电源端和负载端接通运行后，出现电压过高故障，本发明将立即切断负载端电源，以确保主电路负载端用电设备不因电压过高而烧坏，因而避免因电压过高而造成的电气安全事故和电气火灾事故，当主电路电源端电压恢复正常后，本发明将在5S内自动将主电路的负载端和电源端接通，以确保正常用电，其工作原理是：当主电路电源电压升高时，变压器B次级电压也随之升高，经D₁-D₄，C₁整流滤波后的电压也跟着升高，电压比较器IC_2a第2脚电压同样跟着升高，当IC_2a第2脚电压高于第3脚电压时，IC_2a第1脚输出由高电平变为低电平，第一个三极管由导通变为截止、过电压故障指示灯FD₂通电变亮，同时双4输入“与”门电路IC₃因第2输入脚由高电平变成低电平，第1输出脚也由高电平变成低电平，如第3个三极管V₃合上电源开关K₁时，主电路负载端和电源端还未接通，则使V₃继续保持在截止状态，如第3个三极管V₃在此之前已处于导通状态（主电路负载端和电源端已接通运行），则使V3立即由导通状态变为截止状态，第一继电器J₁断电释放，J₁的两组触点J_1-1和J_1-2转换，J_1-1的常闭触点闭合，将电容C₄接入第3个三极管V₃的基极，为下一次V₃延时导通做好了准备，J_1-2的常闭触点闭合，电C₉给第二继电器J₂放电，J₂因负脉冲作用转换状态，J₂的两组触点J_2-1和J_2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将主电路负载端和电源端立即切断，改变可调电阻W₂的阻值，就可以调整主电路过电压动作的设定值，当主电路电压下降恢复正常后，变压整流滤波电路的输出值也随之下降恢复正常，当IC_2a第2脚电压低于第3脚电压后，第1输出脚由低电平变为高电平，双4输入“与”门电路IC₃输入端第2脚同时由低电平变为高电平，第3、第4、第5输入脚原本也为高电平，IC₃第1输出脚由低电平转换为高电平，第3个三极管V₃因电容C₄充电而延时导通，第一继电器J₁通电吸合，J₁的两组触点J_1-1和J_1-2转换，J_1-1的常开触点闭合，使电容C₄经电阻R₁₉放电，J_1-2的常开触点闭合，使第二继电器J₂加上正脉冲而转换状态，J₂的两组常开触点J_2-1和J_2-2由断开状态转换为闭合状态，将主电路的负载端和电源端接通。

欠电压自复式保护：合上电池开关K₁时，如主电路电源端在接通负载端之前就存在欠电压故障，本发明将拒绝给负载端送电，如主电路电源端和负载端接通运行后出线欠电压故障，本发明将立即切断负载端电源，以确保负载端用电设备不因电压过低而损坏，当主电路电压恢复正常后，本发明将在5S内自动将主电路负载端和电源端接通，以确保正常用电。其工作原理是：当主电路电源端电压降低时，变压器次级也随之降低，经二极管D₁-D₄，电容C₁整流滤波后的电压也跟着降低，电压比较器IC_2b第5脚电压同样跟着降低，当IC_2b第5脚电压低于第6脚电压时，IC_2b第7脚输出由高电平变为低电平，第2个三极管V₂由导通变为截止，欠电压故障指示灯FD₃通电变亮，同时双4输入“与”门电路IC₃输入端第5脚由高电平变换为低电平，第1输出脚也由高电平变为低电平，如第3个三极管V₃在此时还未导通，则使V₃继续保持在截止状态，如V₃在此之前已处于导通状态，则使V₃由导通状态变为截止状态，第一继电器J₁断电释放，第二继电器J₂因负脉冲作用而转换状态，J₂的两组触点J_2-1和J_2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将主电路负载端和电源端立即切断，改变可调电阻W₁的阻值就可以调整主电路欠电压动作的设定值，当主电路电压上升恢复到正常后，IC_2b第5脚电压高第6脚电压、IC_2b第7脚输出由低电平变为高电平，IC₃第2、3、4脚原本也为高电平，IC₃第1输出脚由低电平变为高电平，V₃延时导通，J₁通电吸合，J₂因加上正脉冲而转换状态，J₂的两组触点J_2-1和J_2-2由断开状态转换为闭合状态，将主电路负载端和电源端接通。

过电流、短路保护：在主电路负载端正常通电运行后，如负载端发生过电流、短路故障，本发明将负载端和电源端立即切断，以确保负载端的用电线路和用电设备不因过电流、短路故障烧坏、预防电气火灾。其工作原理是：当负载端出现过电流或短路故障时，在主电路负载端火线上的电流互感器ZCT₁产生的感应电流也将相应地增大，此电流经二极管D₁₀、D₁₁、电阻R₁₆、R₂₀、R₂₁、可调电阻W4、电容C₇、C₈、触发可控硅T₂导通，T₂的阳极由高电平变成低电平，过流、短路故障指示灯FD₅通电变亮，同时双4输入“与”门电路IC₃输入端第4脚也由高电平变为低电平，输出端第1脚由高电平变为低电平，三接管V₃由导通变为截止，继电器J₁断电释放，J₂因负脉冲作用转换状态，J₂的两组触点J_2-1和J_2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将主电路负载端和电源端立即切断，改变可调电阻W₄的阻值就可以调整主电路负载端过电流动作的设定值。

漏电保护：在主电路负载端正常通电运行后，如负载端突然出现漏电故障，本发明将立即切断主电路负载端电源，以保证人身安全，预防电气接地火灾。其工作原理是:当主电路负载端发生漏电故障时，流经穿过零序电路互感器ZCT₂的两根主电路导线的电流就会不平衡，ZCT₂次级就会产生感应电流，且两根主电路导线流过的电流差值越大，ZCT₂产生的感应电流就越大，当漏电流达到设定的动作值时，ZCT₂次级产生的感应电流经过二极管D₈、D₉、电阻R₁₄、R₁₅、可调电阻W₃、电容C₅、C₆触发可控硅T₁导通，T₁的阳极由高电平变为低电平，漏电故障指示灯FD₄通电变亮，同时双4输入“与”门电路IC₃输入端第3脚由高电平变成低电平，输出端第1脚也由高电平变为低电平，三极管V₃由导通变为截止，继电器J₁断电释放，J₂因负脉冲作用转换状态，J₂的两组触点J_2-1和J_2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将主电路负载端和电源端立即切断，改变可调电阻W₃的阻值就可以调整主电路负载端漏电流动作的设定值。

Claims

1. 一种多功能自复式过、欠电压保护器，其特征在于，主电路由自保持继电器的常开触点串接在中间而分为主电路的电源端和主电路的负载端，而自保持继电器的通、断完全受总控制电路的控制，变压整流滤波电路输入连接至主电路的电源端，过电压保护电路和欠电压保护电路采样端都连接至变压整流滤波电路的输出端；过电流、短路保护电路和漏电保护电路的采样端都连接在主电路负载端，上述过电压保护电路、欠电压保护电路、过电流、短路保护电路和漏电保护电路的输出端都连接至总控制电路；自检电路一端接至主电路负载端穿过零序电流互感器的火线上，自检电路另一端接在主电路电源端的零线上。

2.根据权利要求1所述的多功能自复式过、欠电压保护器，其特征在于，所述的过电压保护电路由分压电路、电压比较电路和过电压故障指示电路构成，分压电路的输入端连接在变压整流滤波电路输出端，分压电路的输出端连接至总控制电路的双4输入“与”门电路第2输入脚，双4输入“与”门电路控制第一继电器的通断，而第一继电器的触点控制第二继电器的通断，第二继电器即为自保持继电器，其常开触点控制主电路的通断。

3.根据权利要求1所述的多功能自复式过、欠电压保护器，其特征在于，所述的欠电压保护电路由分压电路、电压比较电路和欠电压故障指示电路构成，分压电路一端接至变压整流滤波电路输出端，进行欠电压取样，分压电路另一端接在总控制电路的双4输入“与”门电路第5输入脚。

4.根据权利要求1所述的多功能自复式过、欠电压保护器，其特征在于，所述过电流、短路保护电路由电流互感器、第二可控硅及二极管、阻容滤波调节电路连接构成，电流互感器安装在主电路负载端火线上，电流互感器次级输出经二极管、阻容滤波调节电路后接至第二可控硅控制极，而第二可控硅阳极接至总控制电路的双4输入“与”门电路第4输入脚。

5.根据权利要求1所述的多功能自复式过、欠电压保护器，其特征在于，所述的漏电保护电路由零序电流互感器、第一可控硅及二极管、阻容滤波调节电路连接构成，主电路负载端的火线和零线同时穿过零序电流互感器，零序电流互感器次级输出经二极管、阻容滤波调节电路后接至第一可控硅控制极，而第一可控硅阳极接至总控制电路的双4输入“与”门电路第3输入脚。

6.根据权利要求1所述的多功能自复式过、欠电压保护器，其特征在于，总控制电路由双4输入“与”门电路和分压电路、延时电路、第三个三极管、第一继电器、第二继电器连接构成，双4输入“与”门电路的4个输入端分别连接至过电压保护电路、欠电压保护电路，过电流、短路保护电路和漏电保护电路的输出端，双4输入“与”门电路的输出端经分压电路、延时电路接至第三个三极管的基极，第三个三极管和第一继电器串联后，两端连接在变压整流滤波稳压电路输出工作电源的正端和负端之间，而第一继电器的第二组触点直接控制第二继电器的线包电源通道。