CN102916398A

CN102916398A - 三相保护继电器

Info

Publication number: CN102916398A
Application number: CN2011102183319A
Authority: CN
Inventors: 吴国良
Original assignee: SUZHOU HENGDA ELECTRONIC ELEMENTS FACTORY
Current assignee: SUZHOU HENGDA ELECTRONIC ELEMENTS FACTORY
Priority date: 2011-08-01
Filing date: 2011-08-01
Publication date: 2013-02-06

Abstract

本发明提供一种三相保护继电器，包括：比较器电路、逻辑判断电路、缺相判断电路、积分电路、电压基准源电路、输出比较器、输出驱动电路以及电源电路，输出比较器在检测到比基准电压高的故障信号后输出低电平，输出驱动电路在收到低电平信号后断开继电器，起到电压不平衡、错相、缺相时对电动机的保护作用。

Description

三相保护继电器

技术领域

本发明涉及一种三相保护继电器，尤其涉及一种对三相电缺相、错相、电压不平衡时起保护作用的三相保护继电器。

背景技术

众所周知，某些不可逆转机电设备要求三相交流电源按一定的相序与其连接，方能保证其按设计要求运转。我们知道三相交流电动机在正常工作情况下是三相电视互差120°的，而通常从供电网引下的三相交流相序是未知的，当三相电源发生缺相、错相或者电压不平衡时，电动机处于不正常工作状态下，极易发生烧毁而报废，因此保护电动机的安全可靠运行非常重要。

有鉴于此，有必要提供一种新的三相保护继电器。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对缺相、错相或者电压不平衡时起保护作用的三相保护继电器。

为实现上述发明目的，本发明提供一种三相保护继电器，其中，包括：比较器电路：由三个比较器组成，比较器电路的三个输入端与三相电源的三相信号分别连接；逻辑判断电路：由四个异或门组成，所述逻辑判断电路的输入端与所述比较器电路的输出端相连接；第一积分电路：与所述逻辑判断电路的输出端相连接，并将逻辑判断电路输出的方波信号进行积分后输出比例相对应的积分电压信号；第二积分电路：与所述缺相判断电路的输出端相连接，并将缺相判断电路输出的信号进行积分后输出比例相对应的积分电压信号；缺相判断电路：由两个二极管和一个电阻组成，所述缺相判断电路连接于所述比较器电路和所述第二积分电路之间；电压基准源电路：提供输出比较器所需要的基准电压；输出比较器：所述输出比较器的输入端包括两个，其中一个连接所述电压基准源电路，另外一个连接所述第一积分电路的输出端和第二积分电路的输出端，并将第一积分电路和第二积分电路输出的积分信号电压和一基准电压进行比较，任何一路积分信号电压超过所述基准电压后输出一驱动信号；输出驱动电路：与所述输出比较器的输出端相连接，并接受所述输出比较器输出的驱动信号，所述输出驱动电路包括一标准继电器，当所述驱动信号为低电平信号时断开所述标准继电器；电源电路：提供各电路模块工作电源。

作为本发明进一步地改进，所述输出驱动电路包括两个由发光二极管构成的输出状态指示灯，所述输出状态指示灯分别为正常状态指示灯和故障状态指示灯。

作为本发明进一步地改进，当所述驱动信号为高电平时，所述正常状态指示灯工作，所述故障状态指示灯不工作；当所述驱动信号为低电平时，所述故障状态指示灯工作，所述正常状态指示灯不工作。

作为本发明进一步地改进，所述故障状态指示灯与三极管并联。

作为本发明进一步地改进，所述第一积分电路中包括三个RC电路，每个RC电路由一个电阻和一个电容组成。

作为本发明进一步地改进，所述电容为钽电容。

作为本发明进一步地改进，所述电源电路包括一桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个二极管组成，分别为两个稳压管和两个硅整流管。

作为本发明进一步地改进，所述硅整流管为贴片式二极管。

作为本发明进一步地改进，所述三相保护继电器中设有若干二极管，所述二极管均为贴片式封装二极管。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：比较器在检测到比基准电压高的故障信号后输出低电平，输出驱动电路在收到低电平信号后断开继电器，起到在电压不平衡、错相、缺相时保护作用。

附图说明

图1是本发明的具体实施方式中三相保护继电器的电路原理框图。

图2是本发明的具体实施方式中三相保护继电器的电路原理示意图。

图3是本发明的具体实施方式中三相保护继电器正常工作时各电路模块的输出信号波形图。

图4是本发明的具体实施方式中三相保护继电器电压不平衡时各电路模块的输出信号波形图。

图5是本发明的具体实施方式中三相保护继电器电压缺相时各电路模块的输出信号波形图。

图6是本发明的具体实施方式中三相保护继电器电压错相时各电路模块的输出信号波形图。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明的具体实施方式中的三相保护继电器进行详细地描述。

请参照图1和图2，在本实施方式中，三相保护继电器包括以下几个电路组成：电源电路21、比较器电路22、逻辑判断电路23、缺相判断电路24、积分电路、电压基准源电路28、输出比较器27、输出驱动电路29，其中，所述积分电路包括第一积分电路25和第二积分电路26。所述电源电路给整个电路进行供电，所述比较器电路22采用的是芯片LM324，芯片LM324包括四个比较器U2A、U2B、U2C、U2D，其中U2A、U2B、U2D构成所述比较器电路22，比较器U2C构成输出比较器27，所述逻辑判断电路23由芯片4070构成，芯片4070包括四个异或门U1A、U1B、U1C、U1D，所述缺相判断电路24由二极管D2、D3和电阻R2组成，所述第一积分电路25由三个RC电路组成，其中每个RC电路均由一个电阻和一个电容所组成，所以所述第一积分电路25就包括电阻R24、R4、R15和电容C1、C2、C3所组成，第二积分电路26由电阻R3和电容C4构成。

其中，在本实施方式中，所述电容C1、C2、C3均采用钽电容，由于钽电容相较于普通电解电容，精度和稳定性都有很大优越性，所以采用钽电容用作积分电路使得整体电路的工作性能更好。

参照图1和图2，在本实施方式中，所述比较器电路22的三个比较器U2A、U2B、U2D的输入端分别与三相电源L1、L2、L3一一连接，其中每一相的电压均通过电阻进行降压，所述比较器电路22中的U2A、U2B、U2D的输出端与所述逻辑判断电路23中异或门U1A、U1B、U1C的输入端相连。所述缺相判断电路24连接于所述比较器电路22和所述第二积分电路26之间，所述缺相判断电路24的输入端包括两个，其中之一通过二极管D2与所述电源电路21相连，并且还连接到所述三相电源的L2端，另外一个通过二极管D3与所述比较器U2A的输出端相连接，其中，需要注意的是，所述二极管D2、D3的正极连接所述电阻R2。所述逻辑判断电路23中的异或门U1A、U1C、U1D的输出端通过电阻R4、R15、R24连接到第一积分电路25，所述缺相判断电路24的输出端连接到第二积分电路26(R3、C4)，所述第一积分电路25将逻辑判断电路23输出的方波信号进行积分后输出比例相对应的积分电压信号；第二积分电路26将缺相判断电路24输出的信号进行积分后输出比例相对应的积分电压信号。所述第一积分电路25和第二积分电路26的输出端分别通过二极管D1、D4、D5、D6连接到输出比较器27(比较器U2C)的一输入端，U2C的另一输入端与电压基准源电路28相连，所述比较器U2C将第一积分电路25和第二积分电路26输出的积分信号电压和一基准电压进行比较，任何一路积分信号电压超过所述基准电压后输出一驱动信号，U2C的输出端连接到所述输出驱动电路29。本实施方式中，所述二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6等器件均采用贴片式封装二极管，具体地，采用封装型号为1206封装的二极管来代替现有技术中采用的4148封装的二极管，由于4148封装的二极管是圆柱形的，加工时容易产生不良品，现在改用1206封装的二极管，产品一次成品率得到大大提高。

参照图1和图2，在本实施方式中，所述电源电路21包括一桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个二极管组成，其中包括两个第一稳压管D13、D14和两个硅整流管D10、D12。所述第一稳压管D13、D14均为43V的稳压管，所述电源电路21采用电容降压电路，由于电容降压的横流特性及工作电流和电容容量成正比的特性，为了缩小体积，电源部分的二极管D10、D12均采用贴片式封装元件，整个继电器的工作电压采用直流43V，并且为了减少元件个数，电源电路21选择直接在所述桥式整流电路中用2个43V的稳流管代替普通的整流二极管，使得整流电路直接输出直流43V电压。所述电源电路21还包括一第二稳压管，其为8.2V的稳压管，以提供一8.2V的供电电压。

在本实施方式中，所述电压基准源电路28提供给输出比较器27所需要的基准电压，所述基准电压由电阻R7和R12分压所得到(如图2)，电压值大概为2.9V，并且，在电压不平衡时，所述基准电压会发生改变。

如图2所示，所述U2C得到的所述驱动信号直接输出给驱动电路29，所述输出驱动电路29包括输出状态指示灯，该输出状态指示灯为发光二极管，所述输出状态指示灯包括正常状态指示灯D8和故障状态指示灯D15，所述正常状态指示灯D8与故障状态指示灯D15串联连接，两者不同时点亮或熄灭，具体地，当所述输出驱动电路29接受到的驱动信号为高电平时，所述故障状态指示灯D15被短路，所述正常状态指示灯D8正向导通；当所述三相电源出现故障(缺相、错相、电压不平衡)时，此时输出驱动电路29接受到的驱动信号为低电平时，所述故障状态指示灯D15正向导通，所述正常状态指示灯D8反向截止。并且在出现故障时，输出驱动电路29在收到低电平信号后断开标准继电器RY211048，起到电压不平衡、错相、缺相保护作用。需要说明的是，在本实施方式中，所述故障状态指示灯D15和一三极管Q1进行并联连接，当输出高电平信号是，所述三极管Q1构成连接在D15两端的回路，所以此时D15被短路，当然本领域技术容易理解的是，这仅仅代表本发明的一个优选的实施方式，在其它实施方式中，D8和D15不同时点亮和熄灭的功能还可以通过其它的电路来实现。

请参照图3至图6，图中d0、d1、d3：分别为三个比较器的输出波形；d2：输出比较器的输出波形；d4、d6、d7：逻辑判断电路的三个方波输出波形；d5：缺相判断电路的输出波形。在本实施方式中，在正常工作或错相时，比较器电路22输出与输入的三相电源正弦波同步的方波信号；电压不平衡时，由于输出比较器27的电压基准发生改变，转换过后的相位角也随电压的变化而改变，缺相时输入电压等效于单相电源。逻辑判断电路23在正常工作时，其引脚3、引脚10、引脚11输出3个占空比为1/3的方波信号，电压不平衡时由于输入的三相方波信号相位角不同导致输出的三个方波信号占空比也随之变化，电压低的一相占空比将随电压的降低而增大，同时另外二相占空比减小；错相时由于输入的三个方波信号相位角发生改变导致输出的方波占空比有一个明显加大；断相时基本近似无方波输出。逻辑判断电路23输出的方波信号经过第一积分电路后输出与输入信号占空比成比例的电压信号；缺相判断电路24输出的信号经第二积分电路(R3、C4)输出与输入信号占空比相对应的电压信号，两个积分电路输出的电压经过二极管D1、D4、D5、D6后输出一个电压信号输入到输出比较器27和基准电压进行比较，与门电路的输出正常时约为2.5V，电压不平衡时约为3V，错相时约为3.4V，缺相时约为7.2V，输出比较器27在检测到比基准电压高的故障信号后输出低电平。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种三相保护继电器，其特征在于，包括：

比较器电路：由三个比较器组成，比较器电路的三个输入端与三相电源的三相信号分别连接；

逻辑判断电路：由四个异或门组成，所述逻辑判断电路的输入端与所述比较器电路的输出端相连接；

第一积分电路：与所述逻辑判断电路的输出端相连接，并将逻辑判断电路输出的方波信号进行积分后输出比例相对应的积分电压信号；

第二积分电路：与所述缺相判断电路的输出端相连接，并将缺相判断电路输出的信号进行积分后输出比例相对应的积分电压信号；

缺相判断电路：由两个二极管和一个电阻组成，所述缺相判断电路连接于所述比较器电路和所述第二积分电路之间；

电压基准源电路：提供输出比较器所需要的基准电压；

输出比较器：所述输出比较器的输入端包括两个，其中一个连接所述电压基准源电路，另外一个连接所述第一积分电路的输出端和第二积分电路的输出端，并将第一积分电路和第二积分电路输出的积分信号电压和一基准电压进行比较，任何一路积分信号电压超过所述基准电压后输出一驱动信号；

输出驱动电路：与所述输出比较器的输出端相连接，并接受所述输出比较器输出的驱动信号，所述输出驱动电路包括一标准继电器，当所述驱动信号为低电平信号时断开所述标准继电器；

电源电路：提供各电路模块工作电源。

2.根据权利要求1所述的三相保护继电器，其特征在于：所述输出驱动电路包括两个由发光二极管构成的输出状态指示灯，所述输出状态指示灯分别为正常状态指示灯和故障状态指示灯。

3.根据权利要求2所述的三相保护继电器，其特征在于：当所述驱动信号为高电平时，所述正常状态指示灯工作，所述故障状态指示灯不工作；当所述驱动信号为低电平时，所述故障状态指示灯工作，所述正常状态指示灯不工作。

4.根据权利要求2或3所述的三相保护继电器，其特征在于：所述故障状态指示灯与三极管并联。

5.根据权利要求1所述的三相保护继电器，其特征在于：所述第一积分电路中包括三个RC电路，每个RC电路由一个电阻和一个电容组成。

6.根据权利要求5所述的三相保护继电器，其特征在于：所述电容为钽电容。

7.根据权利要求1所述的三相保护继电器，其特征在于：所述电源电路包括一桥式整流电路，所述桥式整流电路由四个二极管组成，分别为两个稳压管和两个硅整流管。

8.根据权利要求7所述的三相保护继电器，其特征在于：所述硅整流管为贴片式二极管。

9.根据权利要求1所述的三相保护继电器，其特征在于：所述三相保护继电器中设有若干二极管，所述二极管均为贴片式封装二极管。