CN103021753A - 可调式欠压跳闸装置 - Google Patents

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Abstract

本公开公开了一种可调式欠压跳闸装置，其包括多个齐纳二极管，每个齐纳二极管并联连接并且具有彼此不同的击穿电压，从而能够通过开关和分别具有彼此不同的击穿电压的各齐纳二极管来调整工作电压。

Description

可调式欠压跳闸装置
技术领域
根据本公开的示例性实施例的教导概括地涉及一种可调式欠压跳闸装置，更具体地涉及一种配置以用于断路器的可调式欠压跳闸装置。
背景技术
通常，提供一种欠压跳闸装置，其用作联接至断路器的附加装置。欠压跳闸装置通过在发生电压下降时工作以使断路器跳闸并且切断线路来保护负载。
图1为根据现有技术的欠压跳闸装置的电路图。
常规的欠压跳闸装置包括：用于输入信号的AC1端子和AC2端子；变阻器(可变电阻器)TNR，其用于保护电路免受线路上的浪涌型高电压损害；电容器C1，其用于对输入的电压信号进行平滑并且使用电阻器R1和R2来执行滤波；桥式二极管BD，其用于对AC(交流电)信号进行整流；齐纳二极管ZD1，其用于确定工作电压；恒流二极管CRD1至CRD4；齐纳二极管ZD2，其用于对所述恒流二极管CRD1至CRD4的两端施加电压；以及电容器CE，其用于减少施加于线圈的电压脉动，其中输出端子TC+和TC-应用于释放线圈的两端。
如上所述，常规的欠压跳闸装置连接至线路并且以线路电压作为输入信号进行工作，并且在生成浪涌高电压时通过变阻器TNR来保护电路。位于变阻器TNR后端处的RC滤波器用于去除噪声，其中噪声去除后的电压信号由桥式二极管BD进行整流以转换为DC(直流电)。
在整流后的电压信号低于齐纳二极管ZD1的击穿电压的情况下，齐纳二极管ZD1切断电流以使电路开路并且使励磁电流为零。可选择地，在整流后的电压信号高于齐纳二极管ZD1的击穿电压的情况下，齐纳二极管ZD1使得电流通过，以使电压下降的量多达所述击穿电压的量。
降压信号被施加于齐纳二极管ZD2的两端，由此电压被施加于并联连接的恒流二极管CRD1至CRD4。利用在电压范围1-100V内允许相同的电流通过的恒流二极管的特性和数量来稳定和调整励磁电流。
施加于线圈的电压处于脉动状态，并且如果脉动较大，则欠压跳闸装置的保持功率发生变化，而且为了避免可能发生不必要的跳闸，电容器CE布置在前端处以减少脉动电压。
如此描述的常规的欠压跳闸装置的工作电压由齐纳二极管设定。这样，当跳闸装置将以其他电压工作时，其缺点是必须购买其他产品，从而导致成本增加。另一个缺点是，只要工作电压发生变化，则必须重新安装产品，从而为用户带来不便。
发明内容
本公开致力于解决现有技术的前述缺点，因此，本公开的特定实施例的目的是提供一种能够改变使用范围的可调式欠压跳闸装置。
本公开要解决的技术主题不限于上述描述，并且本领域的技术人员能够根据下面的描述清楚地理解目前未提及的任何其他技术问题。也就是说，在下面解释性的描述中，将更容易理解本公开，并且本发明的其他目的、特性、细节和优点将变得更加显而易见，这些描述参照附图给出而不旨在暗示对本公开的任何限制。
本发明的目的是全部或部分地解决至少一个或多个上述问题和/或缺点，并且提供至少下文所述的优点。为了全部或部分地实现至少上述目的并且根据本发明的意图，如所实施和广泛描述的，在本发明的一个概括方案中，提供了一种能够改变使用范围的可调式欠压跳闸装置，所述装置包括：多个第一齐纳二极管，每个齐纳二极管具有不同的击穿电压且并联连接；以及至少一个或多个恒流二极管，每个恒流二极管并联连接且用于对从所述多个第一齐纳二极管中的任一齐纳二极管输出的电流进行整流。
优选地，所述可调式欠压跳闸装置进一步包括第二齐纳二极管，所述第二齐纳二极管并联连接至并联连接的至少一个或多个恒流二极管且用于对至少一个或多个恒流二极管的两端施加电压。
优选地，所述可调式欠压跳闸装置进一步包括用于切换所述多个第一齐纳二极管中的任一个的开关。
优选地，所述可调式欠压跳闸装置进一步包括：变阻器，其并联连接至输入端子以从输入的电压信号中去除浪涌型高电压；滤波器，其用于对电压信号进行滤波并且包括第一电阻器和第二电阻器以及第一电容器，所述第一电阻器和所述第二电阻器中的每个从所述变阻器的后端串联连接至每个输入端子，所述第一电容器并联连接至所述第一电阻器和所述第二电阻器的后端；桥式整流器，其并联连接至第一电容器以对电压信号整流；以及第二电容器，其并联连接至所述至少一个或多个恒流二极管，以减少电压脉动。
在本公开的另一个概括方案中，提供了一种用于输出施加于线圈的电压的可调式欠压跳闸装置，所述装置包括：多个齐纳二极管，每个齐纳二极管具有不同的击穿电压且并联连接；以及串联连接至所述多个齐纳二极管的多个第一电阻器，所述第一电阻器的电阻值被确定为针对从所述多个齐纳二极管输出的每个电压使得施加于线圈的电流基本相等。
优选地，通过结合线圈的线圈电阻来确定所述多个第一电阻器的电阻值。
优选地，所述可调式欠压跳闸装置进一步包括用于切换多个并联电路中的任一电路的开关，在所述多个并联电路中，分别连接有多个齐纳二极管和多个第一电阻器。
优选地，所述可调式欠压跳闸装置进一步包括：变阻器，其并联连接至输入端子以从输入的电压信号中去除浪涌型高电压；滤波器，其用于对电压信号进行滤波并且包括第二电阻器和第三电阻器以及第一电容器，所述第二电阻器和所述第三电阻器中的每个从所述变阻器的后端串联连接至每个输入端子，所述第一电容器并联连接至所述第二电阻器和所述第三电阻器的后端；桥式整流器，其并联连接至所述第一电容器以对电压信号进行整流；以及第二电容器，其用于减少电压脉动。
根据本公开的可调式欠压跳闸装置具有如下有益效果：使得所述跳闸装置中所使用的电压的范围能够改变，而无需针对每个工作电压进行单独购买和安装，从而能够减少成本损耗并能够解决用户不便。
附图说明
附图被包含以提供对本公开进一步的理解，其与本申请结合并构成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施例并且与说明书一起用来解释本公开的原理。在附图中：
图1为根据现有技术的可调式欠压跳闸装置的示意性电路图；
图2为根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置的示意性电路图；
图3为输入到根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置的输入端子中的电压信号的示意图；
图4为经图2的桥式二极管BD整流的电压信号的示意图；
图5为示出了根据本公开的一个示例性实施例的恒流二极管的特性的示意图；以及
图6为根据本公开的另一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置的电路图。
具体实施方式
在下文中，将参照其中示出了一些示例性实施例的附图更详尽地描述各示例性实施例。但是，本发明的构思可以体现为许多不同的形式，不应该被解释为限于此处所述的示例性实施例。相反地，提供这些示例性实施例的目的是为了使本说明书更彻底和更全面，并将本发明的构思充分传达给本领域的技术人员。
应该理解的是，当一个元件或层被称为“在...上”、“连接至”或“联接至”另一个元件或层时，它能够直接在其上、连接或联接至另一个元件或层，或者可以存在中间元件或中间层。相对比，当一个元件被称为“直接在...上”、“直接连接至”或“直接联接至”另一个元件或层时，不存在中间元件或中间层。在全文中，相似的标记表示相似的元件。
应该理解的是，虽然此处可以使用术语第一、第二、第三等描述各元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因而，下面论述的第一元件、部件、区域、层或部分也能被称为第二元件、部件、区域、层或部分，而不会偏离本发明构思的教导。
此处使用的单数形式“一”、“一个”和“所述”旨在也包括复数形式，除非上下文明确指出。应该进一步理解的是，本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含有”是指存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或添加一个或多个其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。
除非另有说明，此处使用的所有术语(包括科技术语)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员的一般理解相同的含义。应该进一步理解的是，术语(如在常用字典中定义的术语)应该被解释为具有与其在相关领域的背景中的含义一致的含义，而不应该被解释为理想化的或过于形式的含义，除非此处明确地这样定义。
众所周知的部件和制造工艺的描述被省略，以免不必要地造成本公开的实施例不清楚。
在下文中，将参照附图详细说明可调式欠压跳闸装置。
图2为根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置的示意性电路图。
参照图2，可调式欠压跳闸装置包括：变阻器TNR，其用于保护电路免受浪涌型高电压损害；电容器C，其用于对输入的电压信号进行平滑并且使用电阻器R1和R2来执行滤波；桥式二极管BD，其用于对AC(交流电)信号进行整流；齐纳二极管ZD1至ZD3，每个齐纳二极管具有不同的击穿电压；开关SW，其用于切换齐纳二极管ZD1至ZD3中的任一个；恒流二极管CRD1至CRD4，其用于将在线圈中流动的电流整流为恒定电流；齐纳二极管ZD4，其用于将电压施加于恒流二极管CRD1至CRD4的两端；以及电容器CE，其用于减少施加于线圈的电压脉动。
根据本公开的可调式欠压跳闸装置是这样的装置：通过输入端子AC+和AC-来输入信号，然后通过输出端子TC+和TC-来输出信号，其中输入端子AC+和AC-优选地连接至线路，而输出端子TC+和TC-优选地连接至释放线圈的两端。然而，配置并不限于此。
根据本公开，用于确定工作电压的具有不同的击穿电压的齐纳二极管ZD1至ZD3并联连接在电路中，并且通过开关SW来选择其中一个齐纳二极管。
现在，如下将详细描述根据本公开的可调式欠压跳闸装置的操作：
通过输入端子AC+和AC-来输入来自线路的线路电压。
图3为输入到根据本公开的一个示例性实施例的图2的可调式欠压跳闸装置的输入端子AC+和AC-的电压信号的示意图。
参照图3，输入到根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置的输入端子AC+和AC-的电压信号是AC信号。然而，应该指出的是，并不排除将DC信号输入到输入端子AC+和AC-中。并联连接至输入端子的变阻器TNR去除浪涌型高电压并且保护电路免受相对于电压信号而言的高电压损害。
位于变阻器后端处的RC滤波器(电阻器R1和R2均串联连接至输入端子，电容器C并联连接至电阻器R1和R2)用于去除输入的电压信号中的噪声，而并联连接至电容器C的后端的桥式二极管BD起到对噪声去除后的电压信号进行整流的作用。
图4为根据本公开的一个示例性实施例的经图2的桥式二极管BD整流的电压信号的示意图。
参照图4，图3的AC信号由桥式二极管BD进行整流并且被转换为DC信号。桥式二极管BD使得根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置能够使用线路上所使用的信号，无论是AC信号还是DC信号。
在整流后的电压信号低于齐纳二极管的击穿电压的情况下，齐纳二极管切断电流(即，使电路开路)以使励磁电流为零。在整流后的电压信号高于齐纳二极管的击穿电压的情况下，齐纳二极管允许电流通过并且使电压从整流后的电压下降的量多达击穿电压的量。
在根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置中，串联连接至桥式二极管BD的后端的并联连接的齐纳二极管ZD1至ZD3中的每个具有不同的击穿电压。因而，根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置中的电路无需重新配置，因为即使线路电压发生变化，也能够切换和使用分别具有不同击穿电压的齐纳二极管ZD1至ZD3中的任一个。
然而，虽然本公开的示例性实施例已经限制性地描述和说明了三个并联连接的齐纳二极管，但是，对于本领域中的技术人员而言应该显而易见的是本公开并不限于此。
由齐纳二极管ZD1至ZD3中的任一个进行降压的电压信号被施加于齐纳二极管ZD4的两端，并且电压信号被依次施加于并联连接至齐纳二极管ZD4的恒流二极管CRD1至CRD4。
图5为示出了恒流二极管的特性的示意图。
参照图5，恒流二极管的特性为如下事实：在电压范围1-100V内允许相同的电流通过。因而，在非限制性的示例中，假定ZD1的击穿电压为10V，ZD2的击穿电压为20V，而ZD3的击穿电压为50V，如果线路电压为24V，则施加于恒流二极管CRD1至CRD4的电压为14V，并且恒流二极管CRD1至CRD4允许恒定电流作为励磁电流流过。
此外，在非限制性的示例中，如果线路电压为48V，并且开关SW被切换至ZD2，则施加于恒流二极管CRD1至CRD4的电压为28V。这在恒流二极管的1-100V的恒定电流范围内，从而能够输出与在切换至ZD1时相同的励磁电流。
按照类似的方式，分别具有不同的击穿电压的多个齐纳二极管并联布置并且被切换以在恒定电流范围内形成各种组合。也就是说，即使线路电压发生变化，励磁电流也不改变并且能够使用相同的线圈，因此，能够在多个线路电压(多个额定欠压跳闸装置)下使用单一的装置。
虽然图2中本公开的示例性实施例已经限制性地描述和说明了四个恒流二极管，但是，对于本领域中的技术人员而言应该显而易见的是，本公开并不限于此，而且基于恒流二极管的输出的励磁电流的性质，能够使用任意数量的恒流二极管。
如前所述，由从恒流二极管CRD1至CRD4输出的施加于线圈的励磁电流所产生的电压处于脉动状态，并且如果波动较大，则可调式欠压跳闸装置的顽磁性可能会发生变化而导致意外跳闸，从而并联连接在齐纳二极管ZD4的后端处的电容器CE能够减少输出电压的脉动，并且电容器CE的输出被输出到输出端子TC+和TC-以施加于线圈。
图6为根据本公开的另一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置的电路图，其中未使用相对便宜的恒流二极管。图6中的电路可以在相对低的电压下使用。
参照图6，根据本公开的一个示例性实施例的可调式欠压跳闸装置包括：变阻器TNR，其用于保护电路免受浪涌型高电压损害；电容器C，其用于对输入信号进行平滑以使用电阻器R1和R2来执行滤波工作；桥式二极管BD，其用于对AC信号进行整流；齐纳二极管ZD1至ZD3，每个齐纳二极管具有不同的击穿电压；电阻器R3至R5，其分别连接至齐纳二极管ZD1至ZD3；开关SW，其用于切换齐纳二极管ZD1至ZD3和电阻器R3至R5的并联电路中的任一个；以及电容器CE，其用于减少施加于线圈的电压脉动。
前面已经描述了变阻器TNR、电容器C、桥式二极管BD和电容器CE的功能，此处不再进行赘述。
在图6示出的电路中，假定ZD1、ZD2和ZD3的击穿电压分别为10V、20V和50V，如果线路电压为24V，则通过切换至齐纳二极管ZD1而降压后的电压为14V。假定励磁电流为70mA，通过在考虑线圈电阻的情况下将电阻器R3串联连接至齐纳二极管ZD1，使得组合电阻为200Ω。
如果线路电压为48V，并且如果切换至击穿电压为20V的齐纳二极管ZD2，则通过齐纳二极管ZD2降压后的电压现在为28V，而且，通过在考虑线圈电阻的情况下将电阻器R4串联连接至齐纳二极管ZD2，使得组合电阻为400Ω。
因而，连接至相应的齐纳二极管的电阻器能够被调整为使每个励磁电流与每个额定值相匹配，这样，本发明的构思能够被应用于多个额定欠压跳闸装置。
也就是说，通过以下方式，本公开使一种产品能够使用多个额定值：通过使用开关和并联连接的击穿电压不同的齐纳二极管来调整击穿电压，以调整工作电压；通过使用在宽泛的电压范围内允许相同电流通过的恒流二极管；或通过连接输出相同励磁电流的电阻器，以允许相同的励磁电流被输出到每个齐纳二极管。
本发明的前述内容旨在使本领域的技术人员能够制造或使用本发明。在不偏离本发明的精神或范围的情况下，本发明的各种改进对于本领域的技术人员将变得显而易见，并且此处定义的一般原理可以被应用于其他变型。因而，本发明不旨在限制此处所述的示例，而是符合与此处公开的原理和新颖性特征一致的最宽泛的范围。
在前述内容中显而易见的是，根据本公开的可调式欠压跳闸装置具有的工业适用性在于，所述跳闸装置中所使用的电压的范围能够改变，而无需针对每个工作电压进行单独购买和安装，从而能够减少成本损耗并能够解决用户不便。

Claims (8)

1.一种能够改变使用范围的可调式欠压跳闸装置，所述装置包括：多个第一齐纳二极管，每个齐纳二极管具有不同的击穿电压且并联连接；以及至少一个或多个恒流二极管，每个恒流二极管并联连接且用于对从所述多个第一齐纳二极管中的任一齐纳二极管输出的电流进行整流。
2.根据权利要求1所述的可调式欠压跳闸装置，进一步包括第二齐纳二极管，所述第二齐纳二极管并联连接至并联连接的所述至少一个或多个恒流二极管且用于对所述至少一个或多个恒流二极管的两端施加电压。
3.根据权利要求1所述的可调式欠压跳闸装置，进一步包括用于切换所述多个第一齐纳二极管中的任一个的开关。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的可调式欠压跳闸装置，进一步包括：变阻器，其并联连接至输入端子以从输入的电压信号中去除浪涌型高电压；滤波器，其用于对电压信号进行滤波并且包括第一电阻器和第二电阻器以及第一电容器，所述第一电阻器和所述第二电阻器中的每个从所述变阻器的后端串联连接至每个输入端子，所述第一电容器并联连接至所述第一电阻器和所述第二电阻器的后端；桥式整流器，其并联连接至所述第一电容器以对电压信号进行整流；以及第二电容器，其并联连接至所述至少一个或多个恒流二极管，以减少电压脉动。
5.一种用于输出施加于线圈的电压的可调式欠压跳闸装置，所述装置包括：多个齐纳二极管，每个齐纳二极管具有不同的击穿电压且并联连接；以及串联连接至所述多个齐纳二极管的多个第一电阻器，所述第一电阻器的电阻值被确定为针对从所述多个齐纳二极管输出的每个电压使得施加于线圈的电流基本相等。
6.根据权利要求5所述的可调式欠压跳闸装置，其中，通过结合线圈的线圈电阻来确定所述多个第一电阻器的电阻值。
7.根据权利要求5所述的可调式欠压跳闸装置，进一步包括用于切换多个并联电路中的任一电路的开关，在所述多个并联电路中，分别连接有所述多个齐纳二极管和多个第一电阻器。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的可调式欠压跳闸装置，进一步包括：变阻器，其并联连接至输入端子以从输入的电压信号中去除浪涌型高电压；滤波器，其用于对电压信号进行滤波并且包括第二电阻器和第三电阻器以及第一电容器，所述第二电阻器和所述第三电阻器中的每个从所述变阻器的后端串联连接至每个输入端子，所述第一电容器并联连接至所述第二电阻器和所述第三电阻器的后端；桥式整流器，其并联连接至所述第一电容器以对电压信号进行整流；以及第二电容器，其于减少电压脉动。
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