CN103236679B - 交流断路器电子式后备保护装置 - Google Patents

交流断路器电子式后备保护装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种交流断路器电子式后备保护装置。它包括有三个电流互感器的输入端子,三个整流桥十个电阻及电解电容、稳压管、运算放大器AR1，AR2,三极管Q1和执行磁通M1；流经三个电流互感器中任一相或多于一相的电流大于设定短路电流值时，感应电流经过三个整流桥整流后，经三个电阻在其非GND端产生一个负信号，再经过另一电阻进入运算放大器AR1进行反相比例放大再经过运算放大器AR1的输出端接运算放大器AR2的正相输入端；此时信号的幅值大于另二电阻间的基准电压值，运算放大器AR2输出高电压，执行磁通动作断路器断开。本发明的电路结构简单，稳定性强，成本较低，短路保护功能可靠，极大的提高了电子式智能断路器的短路分断保护动作时间。

Description

交流断路器电子式后备保护装置
技术领域
本发明属于一种交流电路电流保护电路，特别是涉及一种交流断路器电子式后备保护装置。
背景技术
随着电子技术被迅速广泛的应用于各种领域中，交流电路的电流保护器也由磁热式断路器演变出了电子式智能化断路器。但是目前有一个普遍的现象是：电子式智能化断路器在保护精度上确实大大优于磁热式断路器，但是就短路电流的分断保护速度来说，电子式智能化断路器一般是要慢于磁热式断路器的。主要是由于电子式智能化断路器中采集的电流信号来自电流互感器，此信号需经过单片机的采样处理后，才能做出是否动作的判断，这个过程需要一段时间，但是磁热式断路器不需要这个过程。因为短路分断保护时间极大的关系到断路器分断能力的高低，所以很多电子式智能化断路器不能完全脱离磁热式保护的限制，往往只是替代了热保护，但是必须留下磁保护。有些断路器在设计中也加入了相应的电子式后备保护电路，但是其结构复杂，使用电子元器件较多，元器件多了其稳定性就相对低一些，造成某些保护精度不足。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构简单、体积小巧的交流断路器电子式后备保护装置。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：它包括有第一、二、三电流互感器(CT1，CT2，CT3)的信号输入端子,第一、二、三整流桥(D1，D2，D3),第一--第十电阻(R1-R10),电解电容(C1)，稳压管(D4)，第一、二运算放大器(AR1，AR2),三极管(Q1)和执行磁通(M1)；
所述第一电流互感器(CT1)的信号输入端子的一侧接所述第一整流桥(D1)的1号脚，所述第一电流互感器(CT1)的信号输入端子的另一侧接所述第一整流桥(D1)的3号脚；所述第二电流互感器(CT2)的信号输入端子的一侧接所述第二整流桥(D2)的1号脚，所述第二电流互感器(CT2)的信号输入端子的另一侧接所述第二整流桥(D2)的3号脚；所述第三电流互感器(CT3)的信号输入端子的一侧接所述第三整流桥(D3)的1号脚，所述第三电流互感器(CT3)的信号输入端子的另一侧接所述第三整流桥(D3)的3号脚；所述第一电阻(R1)的一端接所述第二电阻(R2)的一端和所述第三电阻(R3)的一端，为本装置的GND端，所述第一电阻(R1)的另一端接所述第一整流桥(D1)的4号脚，所述第二电阻(R2)的另一端接所述第二整流桥(D2)的4号脚，所述第三电阻(R3)的另一端接所述第三整流桥(D3)的4号脚；所述第一整流桥(D1)的2号脚和所述第二整流桥(D2)的2号脚以及所述第三整流桥(D3)的2号脚均接到所述第四电阻(R4)的一端，所述第四电阻(R4)的另一端接电解电容(C1)的正端,为本装置的VCC；所述第一整流桥(D1)的4号脚和所述第二整流桥(D2)的4号脚以及所述第三整流桥(D3)的4号脚均接到所述第七电阻(R7)的一端，所述第七电阻(R7)的另一端接所述第一运算放大器(AR1)的负相输入端；电解电容(C1)的正端接稳压管(D4)的阴极和所述第五电阻(R5)的一端，所述第五电阻(R5)的另一端接所述第六电阻(R6)和所述第二运算放大器(AR2)的负相输入端；稳压管(D4)的阳极接电解电容(C1)的负极接GND；所述第六电阻(R6)的一端接所述第二运算放大器(AR2)的负相输入端，所述第六电阻(R6)的另一端接GND；所述第八电阻(R8)的一端接所述第一运算放大器(AR1)的负相输入端，所述第八电阻(R8)的另一端接所述第一运算放大器(AR1)的输出端接所述第二运算放大器(AR2)的正相输入端；所述第九电阻(R9)的一端接所述第一运算放大器(AR1)的正相输入端，所述第九电阻(R9)的另一端接GND；所述第十电阻(R10)的一端接所述第二运算放大器(AR2)的输出端，所述第十电阻(R10)的另一端接所述三极管(Q1)的基极；所述第一运算放大器(AR1)的VCC脚接所述第二运算放大器(AR2)的VCC脚接本装置的VCC；所述第一运算放大器(AR1)的VSS脚接所述第二运算放大器(AR2)的VSS脚接系统的GND；所述执行磁通(M1)的一端接VCC，所述执行磁通(M1)的另一端接所述三极管—(Q1)的集电极；所述三极管(Q1)的发射极接GND。
本发明具有的优点和积极效果是：电路结构简单，稳定性强，成本较低，短路保护功能可靠，极大的提高了电子式智能断路器的短路分断保护动作时间。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
如图1所示，电流互感器CT1的一侧接整流桥D1的1号脚，电流互感器CT1的另一侧接整流桥D1的3号脚；电流互感器CT2的一侧接整流桥D2的1号脚，电流互感器CT2的另一侧接整流桥D2的3号脚；电流互感器CT3的一侧接整流桥D3的1号脚，电流互感器CT3的另一侧接整流桥D3的3号脚；电阻R1的一端接电阻R2的一端和电阻R3的一端，为本系统的GND端，电阻R1的另一端接整流桥D1的4号脚，电阻R2的另一端接整流桥D2的4号脚，电阻R3的另一端接整流桥D3的4号脚；整流桥D1的2号脚和整流桥D2的2号脚以及整流桥D3的2号脚均接到电阻R4的一端，电阻R4的另一端接电解电容C1的正端,为本系统的VCC；整流桥D1的4号脚和整流桥D2的4号脚以及整流桥D3的4号脚均接到电阻R7的一端，电阻R7的另一端接运算放大器AR1的负相输入端；电解电容C1的正端接稳压管D4的阴极和电阻R5的一端，电阻R5的另一端接第六电阻R6和运算放大器AR2的负相输入端；稳压管D4的阳极接电解电容C1的负极接GND；电阻R6的一端接运算放大器AR2的负相输入端，电阻R6的另一端接GND；电阻R8的一端接运算放大器AR1的负相输入端，电阻R8的另一端接运算放大器AR1的输出端接运算放大器AR2的正相输入端；电阻R9的一端接运算放大器AR1的正相输入端，电阻R9的另一端接GND；电阻R10的一端接运算放大器AR2的输出端，电阻R10的另一端接三极管Q1的基极；运算放大器AR1的VCC脚接运算放大器AR2的VCC脚接系统的VCC；运算放大器AR1的VSS脚接运算放大器AR2的VSS脚接系统的GND；执行磁通M1的一端接VCC，执行磁通的另一端接三极管Q1的集电极；三极管Q1的发射极接GND。
工作原理是：电流互感器CT1、CT2、CT3感应出的电流在经过整流桥D1、D2、D3整流后，经过电阻R4到电解电容C1的正极和稳压管D4的阴极，经过稳压管的稳压后产生一个稳定的直流电压VCC，此直流电压经过电阻R5、R6后在电阻R5和电阻R6之间产生一个稳定的电压，此电压值作为基准值接到运算放大器AR2的负相输入端。
正常情况下，电流互感器CT1、CT2、CT3中流过的电流小于短路保护的设定电流，其感应出的电流在经过整流桥D1、D2、D3整流后，流过电阻R1、R2、R3后在R1、R2、R3的非GND端产生一个负信号，此负信号经过电阻R7进入运算放大器AR1进行反相比例放大，放大倍数为电阻R8与R7的比值，反相放大后经过运算放大器AR1的输出端接运算放大器AR2的正相输入端；此时，信号的幅值小于电阻R5和电阻R6之间的基准电压值，运算放大器AR2的输出端输出低电压，执行磁通不动作，断路器不断开。
在流经三个电流互感器CT1、CT2、CT3中任意某一相或多于一相的电流大于设定的短路电流值时，其感应出的电流在经过整流桥D1、D2、D3整流后，流过电阻R1、R2、R3后在R1、R2、R3的非GND端产生一个负信号，此负信号经过电阻R7进入运算放大器AR1进行反相比例放大，放大倍数为电阻R8与R7的比值，反相放大后经过运算放大器AR1的输出端接运算放大器AR2的正相输入端；此时，信号的幅值大于电阻R5和电阻R6之间的基准电压值，运算放大器AR2的输出端输出高电压，执行磁通动作，断路器立刻断开。

Claims (1)

1.一种交流断路器电子式后备保护装置，其特征是：它包括有第一、二、三电流互感器(CT1，CT2，CT3)的信号输入端子,第一、二、三整流桥(D1，D2，D3),第一-第十电阻(R1-R10),电解电容(C1)，稳压管(D4)，第一、二运算放大器(AR1，AR2),三极管(Q1)和执行磁通(M1)；
所述第一电流互感器(CT1)的信号输入端子的一侧接所述第一整流桥(D1)的1号脚，所述第一电流互感器(CT1)的信号输入端子的另一侧接所述第一整流桥(D1)的3号脚；所述第二电流互感器(CT2)的信号输入端子的一侧接所述第二整流桥(D2)的1号脚，所述第二电流互感器(CT2)的信号输入端子的另一侧接所述第二整流桥(D2)的3号脚；所述第三电流互感器(CT3)的信号输入端子的一侧接所述第三整流桥(D3)的1号脚，所述第三电流互感器(CT3)的信号输入端子的另一侧接所述第三整流桥(D3)的3号脚；所述第一电阻(R1)的一端接所述第二电阻(R2)的一端和所述第三电阻(R3)的一端，为本装置的GND端，所述第一电阻(R1)的另一端接所述第一整流桥(D1)的4号脚，所述第二电阻(R2)的另一端接所述第二整流桥(D2)的4号脚，所述第三电阻(R3)的另一端接所述第三整流桥(D3)的4号脚；所述第一整流桥(D1)的2号脚和所述第二整流桥(D2)的2号脚以及所述第三整流桥(D3)的2号脚均接到所述第四电阻(R4)的一端，所述第四电阻(R4)的另一端接电解电容(C1)的正端,为本装置的VCC；所述第一整流桥(D1)的4号脚和所述第二整流桥(D2)的4号脚以及所述第三整流桥(D3)的4号脚均接到所述第七电阻(R7)的一端，所述第七电阻(R7)的另一端接所述第一运算放大器(AR1)的负相输入端；电解电容(C1)的正端接稳压管(D4)的阴极和所述第五电阻(R5)的一端，所述第五电阻(R5)的另一端接所述第六电阻(R6)和所述第二运算放大器(AR2)的负相输入端；稳压管(D4)的阳极接电解电容(C1)的负极接GND；所述第六电阻(R6)的一端接所述第二运算放大器(AR2)的负相输入端，所述第六电阻(R6)的另一端接GND；所述第八电阻(R8)的一端接所述第一运算放大器(AR1)的负相输入端，所述第八电阻(R8)的另一端接所述第一运算放大器(AR1)的输出端接所述第二运算放大器(AR2)的正相输入端；所述第九电阻(R9)的一端接所述第一运算放大器(AR1)的正相输入端，所述第九电阻(R9)的另一端接GND；所述第十电阻(R10)的一端接所述第二运算放大器(AR2)的输出端，所述第十电阻(R10)的另一端接所述三极管(Q1)的基极；所述第一运算放大器(AR1)的VCC脚接所述第二运算放大器(AR2)的VCC脚接本装置的VCC；所述第一运算放大器(AR1)的VSS脚接所述第二运算放大器(AR2)的VSS脚接系统的GND；所述执行磁通(M1)的一端接VCC，所述执行磁通(M1)的另一端接所述三极管—(Q1)的集电极；所述三极管(Q1)的发射极接GND。
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