CN102761113B - 一种用于rl电路的过电流控制防护器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于RL电路的过电流控制防护器，包括一输入电源接口、一输出电源接口，一传感器电路，一时间继电器，一单片机电路，所述输入电源接口依次通过所述传感器电路、所述单片机电路、所述时间继电器与所述输出电源接口相连接。本发明提供一种用于RL电路的过电流控制防护器，利用单品机系统来控制输入交流电信号的初相角，使其与RL电路的合闸角相等，电路可以启动瞬间直接进入稳态而不会出现暂状，有效防止过电流的产生，确保电路安全。

Description

一种用于RL电路的过电流控制防护器

技术领域

本产品涉及一种电气安全装置，特别涉及一种用于RL电路的过电流控制防护器。

背景技术

过电流保护是指预定当被测电流增大超过允许值时执行相应保护动作的一种措施保护，主要包括短路保护和过载保护两种类型，短路保护的特点是整定电流大、瞬时动作，多发生在电路连接或断开的瞬间。电机在工作中也会出现过电流问题，特别是电机工作中连接有电感电路（RL电路）的情形，很容易发生由短路导致的过电流现象。现有的过电流保护装置，一般使用电磁式电流脱扣器(或继电器)、熔断器常用作短路保护元件，一旦发生上述的过电流状况，就会将电路断开以保护元器件。这种方法虽然可以即时保护电路元器件，但是也会将电路中断，整个RL电路都会停止工作。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述的电路连接或断开的瞬间发生短路导致过电流而烧毁电路元器件的问题，解决保护元器件的装置会在短路情况下切断电路的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种用于RL电路的过电流控制防护器，包括：

一输入电源接口，用于连接输入电源；

一输出电源接口，用于连接RL电路；

还包括：

一RL电路测量模块，用于测量RL电路的接入相位；

一传感器电路，用于测量所述输入电源接入RL电路时的接入电压值；

一时间继电器，用于控制RL电路的通断；

一单片机电路，用于控制所述输入电源的初相角，使得所述输入电源的初相角与所述RL电路的接入相位相等，为所述时间继电器发出指令；

所述RL电路测量模块分别与所述RL电路、所述单片机电路相连接；

所述输入电源接口依次通过所述传感器电路、所述单片机电路与所述时间继电器相连接；

所述输入电源接口通过所述时间继电器与所述输出电源接口相连接。

一种用于RL电路的过电流控制防护器还包括一显示装置，与所述单片机电路相连接，用于显示RL电路中的电流值和RL电路导通的时间。

一种用于RL电路的过电流控制防护器还包括一蓄电池，与所述单片机电路相连接，用于为所述单片机电路供电。

本发明优点在于，提供一种用于RL电路的过电流控制防护器，利用单品机系统来控制输入交流电信号的初相角，使其与RL电路的合闸角相等，电路可以启动瞬间直接进入稳态而不会出现暂状，有效防止过电流的产生，确保电路安全。

附图说明

图1所示为本发明的结构示意图，

图2所示为本发明的工作状态示意图，

图3所示为电源接入RL电路的瞬间i_L变化的波形图，

图中标记如下：1、输入电源接口，2、输出电源接口，3、传感器电路，4、时间继电器，5、单片机电路，6、显示装置，7、蓄电池，8、RL电路测量模块，11、输入电源，12、RL电路。

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式，使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。应当理解，尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明，但这些实施方案拟阐述，而不是限制本发明的范围。

如图1、图2所示，图中所示为一种用于RL电路的过电流控制防护器，包括：

一输入电源接口1，用于连接输入电源11；

一输出电源接口2，用于连接RL电路12；

本发明设置于RL电路和外部的输入电源之间。

所述RL电路12，即电阻-电感电路，或称RL滤波器、RL网络，是最简单的无限脉冲响应电子滤波器，它由一个电阻器、一个电感元件串联或并联组成，并由电压源提供信号源。

在图2所示电路中，若输入电源11的电压为u_s＝U_m sin(ωt+ψ)，则经过本发明换路后的电路方程为 $L\frac{{\mathrm{di}}_L}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_L=U_m\sin (\mathrm{\ωt}+\mathrm{\ψ}).$

此方程除了等式右边为正弦电压外，形式上与完全类似，其解仍由两部分组成，即

i_L＝i_Lp+i_Lh

i_Lh是暂态分量，它与输入形式无关，仍然为

$i_{\mathrm{Lh}}={\mathrm{Ae}}^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}}$

i_Lp是稳态分量，如前所述，它就是电路的稳态解。此处可应用正弦稳态分析的相量法求得为

式中为，

则

所以

将初始条件i_L(0)＝0代入得

最后可得零状态响应电流为

如图3所示为电源接入RL电路的瞬间i_L变化的波形图，图中横轴为时间、纵轴为RL电路中的电流。从图中可清楚的看出，在t→∞时，i_L＝i_Lp，时电路进入正弦稳态。

由i_L的表达式（9-22）可见，暂态分量的大小与有关，在电路参数机电源频率一定的情况下，此值就取决于值。是电源接入电路时正弦电源电压的初相位。注意，此处正弦电源的计时起点与电路换路的计时起点应是一致的。ψ角称为接入相位或合闸角。这就说明，通过控制电源接入的时间可以控制暂态分量的大小。下面分析两种典型情况。

（1）当时，i_L的暂态分量为零，说明电源接入后，电路立即进入稳态而不出现暂态过程。

（2）当时，则

$i_L=\frac{U_m}{\sqrt{R^2+{\left(\mathrm{\ωL}\right)}^2}}\sin (\mathrm{\ωt}\±\frac{\mathrm{\π}}{2})\±\frac{U_m}{\sqrt{R^2+{\left(\mathrm{\ωL}\right)}^2}}{e}^{-\frac{t}{\mathrm{\τ}}}$

可见，这是暂态分量最强的一种情况。如果电路时间常数Γ远大于正弦电源的周期T时，则开关合上后的时间左右，i_L将达到最大值并接近与稳态值时幅值的2倍。这就是RL电路在接入正弦电源是的过电流现象，工程上应予足够的重视。

如图1、图2所示，本发明还包括一传感器电路3、一时间继电器4、一单片机电路5，输入电源接口1依次通过传感器电路3、单片机电路5、时间继电器4与输出电源接口2相连接。

一RL电路测量模块8，用于测量RL电路的接入相位，将所测得的数据送至单片机电路。RL电路测量模块8分别与RL电路12、单片机电路5相连接；输入电源接口1依次通过传感器电路3、单片机电路5与时间继电器4相连接；输入电源接口1通过时间继电器4与输出电源接口2相连接。

传感器电路3，用于测量输入电源11接入RL电路时的接入电压值，实时监控经过电路的电压和电流，并将测得的数字送至单片机电路5。

时间继电器4，用于控制RL电路的通断。输入电源接口1与时间继电器4相连接，用于控制时间继电器4。时间继电器4为空气阻尼型时间继电器，它由电磁系统、延时机构和触点三部分组成，利用空气通过小孔节流的原理来获得延时动作。时间继电器可分为通电延时型和断电延时型两种类型。空气阻尼型时间继电器的延时范围大(有0.4～60s和0.4～180s两种)，它结构简单,但准确度较低。当线圈通电（电压规格有ac380v、ac220v或dc220v、dc24v等）时，衔铁及托板被铁心吸引而瞬时下移，使瞬时动作触点接通或断开。但是活塞杆和杠杆不能同时跟着衔铁一起下落，因为活塞杆的上端连着气室中的橡皮膜，当活塞杆在释放弹簧的作用下开始向下运动时，橡皮膜随之向下凹,上面空气室的空气变得稀薄而使活塞杆受到阻尼作用而缓慢下降。经过一定时间，活塞杆下降到一定位置，便通过杠杆推动延时触点动作，使动断触点断开，动合触点闭合。从线圈通电到延时触点完成动作，这段时间就是继电器的延时时间。延时时间的长短可以用螺钉调节空气室进气孔的大小来改变。吸引线圈断电后，继电器依靠恢复弹簧的作用而复原。空气经出气孔被迅速排出。

一单片机电路5，用于计算所述输入电源信号的初相角，并将所述输入电源信号的初相角与RL电路测量模块8测得的接入相位相对比；控制输入电源11的初相角，使得输入电源11的初相角与所述RL电路的接入相位相等；单片机电路5用于控制所述时间继电器。本发明中选用的单片机为AT89C51型单片机，它主要是对输入信号进行分析此时输入信号的初相角，然后通过计算算出初相角为使得则电路直接进入稳态而不出现暂态过程，防止了过电流的产生，保护了设备。

本发明还包括一显示装置6，与单片机电路5相连接，用于显示RL电路中的电流值和RL电路导通的时间。本发明还包括一蓄电池7，与单片机电路5相连接，用于为单片机电路5和其他电路模块供电。

本发明优点在于，提供一种用于RL电路的过电流控制防护器，利用单品机系统来控制输入交流电信号的初相角，使其与RL电路的合闸角相等，电路可以启动瞬间直接进入稳态而不会出现暂状，有效防止过电流的产生，确保电路安全。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种用于RL电路的过电流控制防护器，包括：

一输入电源接口，用于连接输入电源；

一输出电源接口，用于连接RL电路；

其特征在于，还包括：

一RL电路测量模块，用于测量RL电路的接入相位；

一传感器电路，用于测量所述输入电源接入RL电路时的接入电压值；

一时间继电器，用于控制RL电路的通断；

一单片机电路，用于控制所述输入电源的初相角，使得所述输入电源的初相角与所述RL电路的接入相位相等，为所述时间继电器发出指令；

所述RL电路测量模块分别与所述RL电路、所述单片机电路相连接；

所述输入电源接口依次通过所述传感器电路、所述单片机电路与所述时间继电器相连接；

所述输入电源接口通过所述时间继电器与所述输出电源接口相连接；

还包括一显示装置，与所述单片机电路相连接，用于显示RL电路中的电流值和RL电路导通的时间。

2.如权利要求1所述的一种用于RL电路的过电流控制防护器，其特征在于，还包括一蓄电池，与所述单片机电路相连接，用于为所述单片机电路供电。