CN104393559A - 一种电力用负载过流保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电力用保护设备,特别是一种电力用负载过流保护电路,包括用来检测负载回路中电流的电流传感器,所述电流传感器依次通过放大单元、比较单元与单片机输入端相连接,所述单片机输出端连接有开关装置,所述开关装置设置在负载回路中用来断开或闭合负载回路。采用上述结构后,本发明通过电流传感器检测负载回路中的电流然后通过放大,再通过比较单元,如果负载回路中电流较大比较单元则输出信号给单片机,单片机输出信号给开关装置,通过开关装置断开负载回路,从而保护负载;本发明结构简单,负载过流保护效果好。

Description

—种电力用负载过流保护电路
技术领域
[0001] 本发明涉及一种电力用保护设备,特别是一种电力用负载过流保护电路。
背景技术
[0002] 在电力系统中往往涉及到高压,高压过电流保护,一般是针对于短路故障的保护,线路出现了故障,但又不在速断的保护范围内而设置的,如单相接地等,要求在一定的时间内跳闸。类似于低压系统中的短延时保护。在选择性配合及动作出口上它要与相邻装置中针对短路故障的保护段进行配合,最终出口是把保护范围隔离出来。
[0003] 中国发明专利CN 103401211 A公开了一种直流负载过压过流保护装置,包括12V直流电源、过流检测电路、过压检测电路和负载回路、置位复位电路、过压过流控制电路;所述的过流检测电路由NPN型三极管VT1、电阻R4、电阻R5组成;所述的过压检测电路和负载回路由电阻R6、电位器RP、硅稳压二极管DW、NPN型三极管VT2和负载组成;所述的置位复位电路由时基电路ICl、电阻R1、电解电容Cl、蜂鸣器HA组成,时基电路ICl选用的型号为NE555 ;所述的过压过流控制电路由PNP型三极管VT3、电阻R2、电阻R3组成。
[0004] 因为在电力系统中,往往涉及到高压和大电流,采用上述直流负载过流保护装置不安全;需要通过弱电系统控制强电系统中负载过流保护,这样才更加安全。
发明内容
[0005] 本发明需要解决的技术问题是提供一种安全可靠的电力用负载过流保护电路。
[0006] 为解决上述的技术问题,本发明的一种电力用负载过流保护装置包括用来检测负载回路中电流的电流传感器,所述电流传感器依次通过放大单元、比较单元与单片机输入端相连接,所述单片机输出端连接有开关装置,所述开关装置设置在负载回路中用来断开或闭合负载回路。
[0007] 进一步的,所述开关装置包括NPN型开关三极管Ql和PNP型开关三极管Q2,所述开关三极管Ql的基极与单片机输入端相连接,所述开关三极管Ql的发射极接地,所述开关三极管Ql的集电极通过电阻R7与开关三极管Q2的基极相连接;所述开关三极管Q2发射极与电源Vcc相连接,所述开关三极管Q2的集电极通过继电器Kl的控制端接地,所述继电器Kl连接在负载回路中,所述开关三极管Q2的集电极通过电阻R8与开关三极管Ql的基极相连接。
[0008] 更进一步的,所述继电器Kl的两端反接二极管D1。
[0009] 进一步的,所述开关装置包括晶闸管J1,所述晶闸管Jl的控制端与单片机输出端相连接,所述晶闸管Jl的控制端与三极管Q3基极相连接,所述三极管Q3的发射极接地,所述三极管Q3的集电极、晶闸管Jl的阳极与电源Vcc相连接,所述晶闸管Jl的阴极通过电阻R9与光耦输入端相连接,所述光耦输出端与交流接触器控制端相连接,所述交流接触器输入输出端连接在负载回路中。
[0010] 进一步的,所述放大单元包括放大器U1,所述放大器Ul的正极输入端与电流传感器相连接,所述放大器Ul的负极输入端通过电阻R2接地;所述放大器Ul的负极输入端通过电位器RPl与放大器Ul输出端相连接。
[0011] 进一步的,所述放大单元与电流传感器之间连接有滤波单元,所述滤波单元为电阻Rl和电容Cl的低通滤波器。
[0012] 进一步的,所述比较单元包括比较器U2,所述比较器U2的正极输入端与放大单元输出端相连接,所述比较器U2的负极输入端与电阻R3和R4的串联分压电路的中间连接点相连接,所述比较器U2的输出端通过电阻R5与电源Vcc相连接,所述所述比较器U2的输出端与单片机输入端相连接。
[0013] 更进一步的,所述电流传感器为霍尔电流传感器。
[0014] 采用上述结构后,本发明通过电流传感器检测负载回路中的电流然后通过放大,再通过比较单元,如果负载回路中电流较大比较单元则输出信号给单片机,单片机输出信号给开关装置,通过开关装置断开负载回路,从而保护负载;本发明结构简单,负载过流保护效果好。
附图说明
[0015] 下面将结合附图和具体实施方式对本作进一步详细的说明。
[0016] 图1为本发明一种电力用负载过流保护电路的结构框图。
[0017] 图2为本发明单片机输入端的电路原理图。
[0018] 图3a为本发明开关装置第一种实施方式的电路原理图。
[0019] 图3b为本发明开关装置第二种实施方式的电路原理图。
[0020] 图中:1为电流传感器,2为放大单元,3为比较单元,4为单片机,5为开关装置,6为负载,7为滤波单元,8为交流接触器,9为光耦
具体实施方式
[0021] 如图1所示,本发明的一种电力用负载过流保护装置包括用来检测负载回路中电流的电流传感器1,本实施方式中电流传感器I采用霍尔电流传感器。所述电流传感器I依次通过放大单元2、比较单元3与单片机输入端相连接,所述单片机输出端连接有开关装置,所述开关装置设置在负载回路中用来断开或闭合负载回路。这样通过电流传感器I检测负载回路中的电流,通过放大单元2将检测到的电流放大输出,本实施例中所述放大单元包括放大器U1,所述放大器Ul的正极输入端与电流传感器I相连接,所述放大器Ul的负极输入端通过电阻R2接地;所述放大器Ul的负极输入端通过电位器RPl与放大器Ul输出端相连接。进一步的,为了更好的检测负载回路中的电流,滤除杂质信号,所述放大单元2与电流传感器I之间连接有滤波单元,所述滤波单元为电阻Rl和电容Cl的低通滤波器。
[0022] 检测电流经放大单元2放大后,为了能够实现负载过流的保护就必须将检测到的负载回路电流与过载电流相比较,如果负载回路中检测的电流较大,则通过单片机控制开关装置断开负载回路。所述比较单元包括比较器U2,所述比较器U2的正极输入端与放大单元输出端相连接,所述比较器U2的负极输入端与电阻R3和R4的串联分压电路的中间连接点相连接,所述比较器U2的输出端通过电阻R5与电源Vcc相连接,所述所述比较器U2的输出端与单片机输入端相连接。这里比较器U2的负极输入端为负载过流值,负载过流值根据电阻R3和R4的阻值确定。如果检测到的电流值较大,比较器U2则输出信号给单片机4的输入端Pl.3。
[0023] 本发明的开关装置实现单片机对负载回路断开或闭合的控制,第一种实施方式包括NPN型开关三极管Ql和PNP型开关三极管Q2,所述开关三极管Ql的基极通过电阻R6与单片机输出端P3.2相连接。所述开关三极管Ql的发射极接地,所述开关三极管Ql的集电极通过电阻R7与开关三极管Q2的基极相连接;所述开关三极管Q2发射极与电源Vcc相连接,所述开关三极管Q2的集电极通过继电器Kl的控制端接地,所述继电器Kl连接在负载回路中,所述开关三极管Q2的集电极通过电阻R8与开关三极管Ql的基极相连接。这样当负载过流时,比较单元3输出信号给单片机4,通过单片机输出端P3.2输出信号使得开关三极管Ql和Q2导通,从而控制继电器Kl动作,使得负载回路断开,从而起到负载过流保护的作用。
[0024] 更进一步的,所述继电器Kl的两端反接二极管D1,二极管Dl采用肖特基二极管,起到续流的作用,保护电路中元件不被损坏。
[0025] 本发明开关装置的第二种实施方式包括晶闸管J1,所述晶闸管Jl的控制端与单片机输出端P3.5 (为了避免重复,这里单片机采用P3.5输出)相连接,所述晶闸管Jl的控制端与三极管Q3基极相连接,所述三极管Q3的发射极接地,所述三极管Q3的集电极、晶闸管Jl的阳极与电源Vcc相连接,所述晶闸管Jl的阴极通过电阻R9与光耦输入端相连接,所述光耦输出端与交流接触器8控制端相连接,所述交流接触器输入输出端连接在负载回路中。当负载过流时,比较单元3输出信号给单片机4,单片机4输出高电平给三极管Q3的基极,使得三极管导通,此时晶体管集电极与基极电压下降到低于晶闸管Jl的维持电压,使得晶闸管Jl断开,从而使得光耦9没有输入,这样产生控制信号给交流接触器,交流接触器自动将负载回路断开,起到过流保护的作用。
[0026] 虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域熟练技术人员应当理解,这些仅是举例说明,可以对本实施方式作出多种变更或修改,而不背离发明的原理和实质,本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (8)

1.一种电力用负载过流保护电路,包括用来检测负载回路中电流的电流传感器,其特征在于:所述电流传感器依次通过放大单元、比较单元与单片机输入端相连接,所述单片机输出端连接有开关装置,所述开关装置设置在负载回路中用来断开或闭合负载回路。
2.按照权利要求1所述的一种电力用负载过流保护装置,其特征在于:所述开关装置包括NPN型开关三极管Ql和PNP型开关三极管Q2,所述开关三极管Ql的基极与单片机输出端相连接,所述开关三极管Ql的发射极接地,所述开关三极管Ql的集电极通过电阻R7与开关三极管Q2的基极相连接;所述开关三极管Q2发射极与电源Vcc相连接,所述开关三极管Q2的集电极通过继电器Kl的控制端接地,所述继电器Kl连接在负载回路中,所述开关三极管Q2的集电极通过电阻R8与开关三极管Ql的基极相连接。
3.按照权利要求2所述的一种电力用负载过流保护装置,其特征在于:所述继电器Kl的两端反接二极管Dl。
4.按照权利要求1所述的一种电力用负载过流保护装置,其特征在于:所述开关装置包括晶闸管J1,所述晶闸管Jl的控制端与单片机输出端相连接,所述晶闸管Jl的控制端与三极管Q3基极相连接,所述三极管Q3的发射极接地,所述三极管Q3的集电极、晶闸管Jl的阳极与电源Vcc相连接,所述晶闸管Jl的阴极通过电阻R9与光耦输入端相连接,所述光耦输出端与交流接触器控制端相连接,所述交流接触器输入输出端连接在负载回路中。
5.按照权利要求1所述的一种电力用负载过流保护装置,其特征在于:所述放大单元包括放大器U1,所述放大器Ul的正极输入端与电流传感器相连接,所述放大器Ul的负极输入端通过电阻R2接地;所述放大器Ul的负极输入端通过电位器RPl与放大器Ul输出端相连接。
6.按照权利要求1所述的一种电力用负载过流保护装置,其特征在于:所述放大单元与电流传感器之间连接有滤波单元,所述滤波单元为电阻Rl和电容Cl的低通滤波器。
7.按照权利要求1所述的一种电力用负载过流保护装置,其特征在于:所述比较单元包括比较器U2,所述比较器U2的正极输入端与放大单元输出端相连接,所述比较器U2的负极输入端与电阻R3和R4的串联分压电路的中间连接点相连接,所述比较器U2的输出端通过电阻R5与电源Vcc相连接,所述所述比较器U2的输出端与单片机输入端相连接。
8.按照权利要求1-7所述的一种电力用负载过流保护装置,其特征在于:所述电流传感器为霍尔电流传感器。
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