CN104242232A - 过压和欠压保护脱扣器 - Google Patents

Abstract

过压和欠压保护脱扣器，包括与负载电源连接的采样电路，电磁脱扣器，还包括欠压比较电路、过压比较电路和基准电路；所述基准电路与欠压比较电路连接向欠压比较电路输出欠压基准电压Vb，与过压比较电路连接向过压比较电路输出过压基准电压Va，所述采样电路分别与欠压比较电路和过压比较电路连接输出采样电压Vc；所述欠压比较电路和过压比较电路的输出分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路。本发明的过压和欠压保护脱扣器结构简单、体积小、成本低。

Description

过压和欠压保护脱扣器

技术领域

本发明涉及低压电器领域，特别涉及一种具有过压和欠压双重保护的脱扣器。

背景技术

供电线路中可能会因大型负载的变化而产生过压或欠压，造成其它用电设备的损坏。现有通常是采用过压保护脱扣器和欠压保护脱扣器来保证用电设备工作在正常的供电状态下。欠压保护一般是指当供电线路电压低于一个设定值时，保护装置自动切断供电线路，等到线路电压恢复正常时，保护装置可再次被手动恢复。过压保护一般是指当线路电压超过一个设定值时，保护装置自动切断供电线路，等到线路电压恢复正常时，保护装置可再次被手动恢复。

目前市场上对供电线路的过压和欠压保护主要采用一个过压保护脱扣器和一个欠压保护脱扣器分别来实现过压和欠压保护，体积较大，成本较高。此外，现有的过压和欠压保护通常都通过专门的供电电路对电磁脱扣器进行供电，当检测到过压或欠压后，通过控制电磁脱扣器供电回路上的电子开关实现脱扣保护，电路结构复杂，成本高；常见的电子开关管可以是功率开关管、三极管、光耦等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、体积小、成本低的过压和欠压保护脱扣器。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种过压和欠压保护脱扣器，包括与负载电源连接的采样电路，电磁脱扣器，还包括欠压比较电路、过压比较电路和基准电路；所述基准电路与欠压比较电路连接向欠压比较电路输出欠压基准电压Vb，与过压比较电路连接向过压比较电路输出过压基准电压Va，所述采样电路分别与欠压比较电路和过压比较电路连接输出采样电压Vc；所述欠压比较电路和过压比较电路的输出分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路。

进一步，还包括电源电路，所述基准电路与电源电路连接。

进一步，所述电磁脱扣器线圈的供电回路上设有延时电路。

进一步，所述采样电路包括二极管VD1，所述二极管VD1的正极与电网电源的L极连接，二极管VD1的负极经电阻R3与电阻R7一端连接，电阻R7另一端接地；二极管VD4的正极与电阻R3和电阻R7之间的连接线连接，二极管VD4的负极与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地；电阻R8与稳压管VZ1并联的一端接地，另一端与二极管VD4的负极连接；二极管VD4的负极与欠压比较电路和过压比较电路连接。

进一步，所述电源电路包括整流桥，电网电源的L极和N极分别与整流桥的两个输入端连接，电网电源的L极和整流桥的输入端之间串联有电阻R1、电容C1；整流桥的负极输出端接地，整流桥的正极输出端和负极输出端之间并联有电阻R11和R12，基准电源IC1的阳极与整流桥的正极输出端连接，基准电源IC1的阴极接地，基准电源IC1的参考端与电阻R11和R12之间的连接线连接；电容C5的正极与整流桥的正极输出端连接，电容C5的负极接地。

进一步，所述基准电路包括依次串联的电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R4一端与基准电路的输入端连接，电阻R4和电阻R5的连接线与过压比较电路连接输出过压基准电压Va，电阻R5和电阻R6的连接线与欠压比较电路连接输出欠压基准电压Vb，电阻R6另一端接地。

进一步，所述的过压比较电路包括集成电路IC2A，欠压比较电路包括集成电路IC2B。

进一步，所述的过压比较电路包括比较器，欠压比较电路包括比较器。

进一步，所述集成电路IC2A的正极输入端与基准电路输出的过压基准电压Va连接，负极输入端与采样电路输出的采样电压Vc连接；集成电路IC2B的正极输入端与基准电路输出的欠压基准电压Vb连接，负极输入端与采样电路输出的采样电压Vc连接；集成电路IC2A的输出端和集成电路IC2B的输出端分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路；在集成电路IC2A的输出端和电磁脱扣器线圈之间串联有二极管VD5、电阻R9。

进一步，所述过压和欠压保护脱扣器还包括浪涌吸收电路，所述浪涌吸收电路与采样电路和电源电路连接，所述的浪涌吸收电路包括设置在电网电源L极和N极之间的压敏电阻RV1。

本发明的过压和欠压保护脱扣器同时具有过压和欠压保护功能，且欠压比较电路和过压比较电路的输出分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路，结构简单、体积小、成本低。

附图说明

图1是本发明过压和欠压保护脱扣器的原理示意图；

图2是本发明过压和欠压保护脱扣器的电路示意图。

具体实施方式

以下结合附图1至2给出的实施例，进一步说明本发明的过压和欠压保护脱扣器的具体实施方式。本发明的过压和欠压保护脱扣器不限于以下实施例的描述。

本发明的过压和欠压保护脱扣器，包括与负载电源连接的采样电路，电磁脱扣器，欠压比较电路、过压比较电路和基准电路；所述基准电路与欠压比较电路连接向欠压比较电路输出欠压基准电压Vb，与过压比较电路连接向过压比较电路输出过压基准电压Va，所述采样电路分别与欠压比较电路和过压比较电路连接输出采样电压Vc；所述欠压比较电路和过压比较电路的输出分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路。本发明的过压和欠压保护脱扣器同时具有过压和欠压保护功能，过压保护和欠压保护可共用部分电子元件。且欠压比较电路和过压比较电路的输出分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路，无需为电磁脱扣器设置单独的供电电路，结构简单、体积小、成本低。所述的基准电路输出的过压基准电压Va和欠压基准电压Vb可直接由脱扣器以外的外部电路提供，如断路器的电子式控制器，基准电路可直接将外部提供的基准电压输出给比较电路，也可进行分压或稳压处理后输出给比较电路；当然也可在脱扣器内部设置电源电路实现。

如图1-2所示，过压和欠压保护脱扣器包括浪涌吸收电路，与浪涌吸收电路电路连接的电源电路和采样电路，所述电源电路包括依次连接的降压电路、整流电路和稳压滤波电路，所述电源电路与基准电路连接；所述采样电路分别与欠压比较电路和过压比较电路连接输出采样电压Vc；所述基准电路与过压比较电路连接向过压比较电路输出过压基准电压Va，与欠压比较电路连接向欠压比较电路输出欠压基准电压Vb；所述欠压比较电路和过压比较电路的输出分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路；所述电磁脱扣器线圈的供电回路上设有延时电路。

所述的电源电路，包括整流桥，电网电源的L极和N极分别与整流桥的两个输入端连接，电网电源的L极和整流桥的输入端之间串联有电阻R1、电容C1；整流桥的负极输出端接地，整流桥的正极输出端和负极输出端之间并联有电阻R11和R12，基准电源IC1的阳极与整流桥的正极输出端连接，基准电源IC1的阴极接地，基准电源IC1的参考端与电阻R11和R12之间的连接线连接；电容C5的正极与整流桥的正极输出端连接，电容C5的负极接地，在电容C5两端还并联有电容C6。电网交流电源由电阻R1、电容C1构成的降压电路阻容降压后由包括二极管VD2、VD3的整流桥进行全波整流，所述整流电路包括整流桥；再由电阻R11、电阻R12、基准电源IC1进行稳压，电容C5对稳压后的电源进行滤波，以给电路提供稳定的7.5V电压Vcc，所述稳压滤波电路包括电阻R11、电阻R12、基准电源IC1、电容C5，优先还包括电容C6。

所述的采样电路，包括二极管VD1，二极管VD1的正极与电网电源的L极连接，二极管VD1的负极经电阻R2、电阻R3与电阻R7一端连接，电阻R7另一端接地；二极管VD4的正极与电阻R3和电阻R7之间的连接线连接，二极管VD4的负极与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地；电阻R8与稳压管VZ1并联的一端接地，另一端与二极管VD4的负极连接；二极管VD4的负极与欠压比较电路和过压比较电路连接。电网交流电源经二极管VD1半波整流后，由电阻R2、电阻R3、电阻R7进行分压，通过二极管VD4隔离，再经电容C2滤波后获得一个与电网电压成在比例关系的采样电压Vc，作为欠压比较电路和过压比较电路进行欠电压和过电压的判断依据。电阻R8和稳压管VZ1对采样电压Vc进行钳压，保护过高的采样电压Vc损坏比较电路。

所述的基准电路，包括依次串联的电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R4一端与基准电路的输入端连接，即与电源电路输出的电压Vcc连接，电阻R4和电阻R5的连接线与过压比较电路连接输出过压基准电压Va，电阻R5和电阻R6的连接线与欠压比较电路连接输出欠压基准电压Vb，电阻R6另一端接地。基准电路的电阻R4、电阻R5、电阻R6对电源Vcc进行分压，获得过压基准电压Va和欠压基准电压Vb，作为过压比较电路和欠压比较电路进行过电压和欠电压的判断基准。本发明的基准电路结构简单，可同时提供过压基准电压Va和欠压基准电压Vb。

所述的过压比较电路包括集成电路IC2A，欠压比较电路包括集成电路IC2B。集成电路IC2A的正极输入端与基准电路输出的过压基准电压Va连接，负极输入端与采样电路输出的采样电压Vc连接；集成电路IC2B的正极输入端与基准电路输出的欠压基准电压Vb连接，负极输入端与采样电路输出的采样电压Vc连接；集成电路IC2A的输出端和集成电路IC2B的输出端分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路；在集成电路IC2A的输出端和电磁脱扣器线圈之间串联有二极管VD5、电阻R9。

所述的延时电路包括设置在电磁脱扣器线圈的两端并联有作为延时电路的电容C3。当过压比较电路和欠压比较电路提供不了保持电流时，由一个电容C3提供一定时间的保持电流，以实现一定时间的延时，提高电路的可靠性。

所述的浪涌吸收电路，包括设置在电网电源L极和N极之间的压敏电阻RV1。压敏电阻RV1作为浪涌吸收电路，保护电网中的浪涌电压对本电路的影响。

本发明的过压和欠压保护脱扣器，当电网电压正常时，采样电压Vc小于基准电压Va，但大于基准电压Vb，集成电路IC2A输出高电平，集成电路IC2B输出低电平，保持电流I1由集成电路IC2A输出，经二极管VD5、电阻R9、电磁脱扣器KA的线圈、电阻R10流回集成电路IC2B，电磁脱扣器KA的线圈得到保持电流后电磁脱扣器KA保持吸合状态。当电网电压高于设定阈值时，采样电压Vc大于基准电压Va，也大于基准电压Vb，集成电路IC2A输出低电平，集成电路IC2B也输出低电平，电磁脱扣器线圈的供电回路无法再提供保持电流I1，延时电路的电容C3提供一定时间的保持电流I2，电磁脱扣器KA的线圈在失去保持电流I2后电磁脱扣器KA脱扣。当电网电压低于设定阈值时，采样电压Vc小于基准电压Va，也小于基准电压Vb，集成电路IC2A输出高电平，集成电路IC2B也输出高电平，比较电路无法再提供保持电流I1，电容C3提供一定时间的保持电流I2，电磁脱扣器KA在失去保持电流I2后脱扣。

本实施例的过压比较电路和欠压比较电路构成的比较电路，采用的是集成电路来实现的采样电压和基准电压的比较，当然也可以采用例如包括比较器的分立元件来搭建比较电路或用专用电压检测器作为比较电路。稳压滤波电路可以采用稳压二极管或其它稳压电路来进行稳压。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种过压和欠压保护脱扣器，包括与负载电源连接的采样电路，电磁脱扣器，其特征在于：还包括欠压比较电路、过压比较电路和基准电路；所述基准电路与欠压比较电路连接向欠压比较电路输出欠压基准电压Vb，与过压比较电路连接向过压比较电路输出过压基准电压Va，所述采样电路分别与欠压比较电路和过压比较电路连接输出采样电压Vc；所述欠压比较电路和过压比较电路的输出分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路。

2.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：还包括电源电路，所述基准电路与电源电路连接。

3.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述电磁脱扣器线圈的供电回路上设有延时电路。

4.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述采样电路包括二极管VD1，所述二极管VD1的正极与电网电源的L极连接，二极管VD1的负极经电阻R3与电阻R7一端连接，电阻R7另一端接地；二极管VD4的正极与电阻R3和电阻R7之间的连接线连接，二极管VD4的负极与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地；电阻R8与稳压管VZ1并联的一端接地，另一端与二极管VD4的负极连接；二极管VD4的负极与欠压比较电路和过压比较电路连接。

5.根据权利要求2所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述电源电路包括整流桥，电网电源的L极和N极分别与整流桥的两个输入端连接，电网电源的L极和整流桥的输入端之间串联有电阻R1、电容C1；整流桥的负极输出端接地，整流桥的正极输出端和负极输出端之间并联有电阻R11和R12，基准电源IC1的阳极与整流桥的正极输出端连接，基准电源IC1的阴极接地，基准电源IC1的参考端与电阻R11和R12之间的连接线连接；电容C5的正极与整流桥的正极输出端连接，电容C5的负极接地。

6.根据权利要求1或2所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述基准电路包括依次串联的电阻R4、电阻R5、电阻R6，电阻R4一端与基准电路的输入端连接，电阻R4和电阻R5的连接线与过压比较电路连接输出过压基准电压Va，电阻R5和电阻R6的连接线与欠压比较电路连接输出欠压基准电压Vb，电阻R6另一端接地。

7.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述的过压比较电路包括集成电路IC2A，欠压比较电路包括集成电路IC2B。

8.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述的过压比较电路包括比较器，欠压比较电路包括比较器。

9.根据权利要求7所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述集成电路IC2A的正极输入端与基准电路输出的过压基准电压Va连接，负极输入端与采样电路输出的采样电压Vc连接；集成电路IC2B的正极输入端与基准电路输出的欠压基准电压Vb连接，负极输入端与采样电路输出的采样电压Vc连接；集成电路IC2A的输出端和集成电路IC2B的输出端分别与电磁脱扣器线圈的两端连接形成电磁脱扣器线圈的供电回路；在集成电路IC2A的输出端和电磁脱扣器线圈之间串联有二极管VD5、电阻R9。

10.根据权利要求2所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述过压和欠压保护脱扣器还包括浪涌吸收电路，所述浪涌吸收电路与采样电路和电源电路连接，所述的浪涌吸收电路包括设置在电网电源L极和N极之间的压敏电阻RV1。