CN107846005A - 单相变压器过流故障诊断与保护电路 - Google Patents

单相变压器过流故障诊断与保护电路 Download PDF

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Abstract

本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，包括运算放大器U1A、U1C、U1D、NPN型三极管Q、继电器JD1、开关二极管D3、D4、电阻R13、R20，R13与继电器JD1的常闭点串联，两端记为IN2、IN1，IN1、R2与U1A的反相输入端相连，IN2端经R1与U1A的同相输入端相连，U1A的反相输入端与其输出端之间串有R3；D3的阳极、D4的阴极均与U1A的输出相连，U1B、U1D的输出经二极管与三极管Q的基极相连接，Q的集电极与继电器JD1的线圈串联后接电源正。本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，当变压器线圈中的电压过大时，三极管Q导通而接通继电器JD1，使得较大电阻接入，在实现声光报警的同时对变压器线圈进行保护。

Description

单相变压器过流故障诊断与保护电路
技术领域
本发明涉及一种过流故障诊断与保护电路，更具体的说，尤其涉及一种单相变压器过流故障诊断与保护电路。
背景技术
单相变压器在使用过程中能够对其造成危害的故障有单向过电流和双向过电流，无论单向过电流还是双向过电流，都会造成其发热严重而烧毁变压器。目前还没有可对单相变压器是那种故障进行诊断并加以保护的电路。
发明内容
本发明为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种单相变压器过流故障诊断与保护电路。
本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，包括运算放大器U1A、运算放大器U1C、运算放大器U1D、NPN型三极管Q、继电器JD1、开关二极管D3、开关二极管D4、小采样电阻R13和保护电阻R20，R13与继电器JD1的常闭点串联后的两端分别记为IN2端和IN1端，R20的两端分别与IN2端和JD1的常开点相连接；其特征在于：IN1端经输入电阻R2与U1A的反相输入端相连接，IN2端经输入电阻R1与U1A的同相输入端相连接，U1A的反相输入端与其输出端之间串联有电阻R3，U1A的同相输入端经R15接地；
二极管D3的阳极、二极管D4的阴极均与U1A的输出端相连接，D3的阴极依次经电阻R18、电阻R4与U1B的同相输入端相连接，D4的阳极依次经电阻R19、电阻R5与U1D的反相输入端相连接；U1B的同相输入端经电阻R16接地，反相输入端经电阻R7、电阻R6分别接地、接电源正；U1D的反相输入端经电阻R17接地，U1D的同相输入端经电阻R8、电阻R9分别接电源地、电源负；
运算放大器U1B的输出端与发光二极管D5的阳极相连接，U1D的输出端与发光二极管D6的阳极相连接，二极管D5和D6的阴极均与三极管Q的基极相连接，三极管Q的发射极接地，集电极与继电器JD1的线圈串联后接电源正。
本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，所述三极管Q的集电极与电源正之间串联有蜂鸣器BZX，蜂鸣器BZX的两端并联有电解电容E9。
本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，所述运算放大器U1A同相输入端与反相输入端之间连接有反相并联的二极管D1和D2；电阻R18与电阻R4的连接处与电源地之间、电阻R19与电阻R5的连接处与电源地之间分别连接有电解电容E1和电解电容E2；继电器JD1线圈的两端并联有续流二极管D9。
本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，所述运算放大器U1B的输出端与三极管Q的基极之间、运算放大器U1D的输出端与三极管Q的基极之间分别串联有电阻R10和电阻R11；三极管Q的基极与发射极之间串联有电阻R12。
本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，所述电阻R13、R20、R1、R2、R3、R15的阻值分别为0.1Ω，200Ω、2kΩ、2kΩ、100kΩ、100KΩ，电阻R16=R17=2kΩ，电阻R4=R5=6.2kΩ，电阻R18=R19=2.4kΩ；R7=R8=2kΩ，R6=R9=62kΩ。
本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，包括由整流模块BD、三端稳压器P1、三端稳压器PV1以及电解电容E7、E8、E5、E6组成的电源电路，三端稳压器P1与PV1的公共端相连接并接地，整流模块BD的两输出端分别接于P1的输入端和PV1的输入端；E7的正极与P1的输入端相连接，E5的正极与P1的输出端相连接，E8的负极与PV1的输入端相连接，E6的负极与PV1的输出端相连接，E7、E5的负极以及E8、E6的正极均接地。
本发明的有益效果是：本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路，通过在变压器的原边侧或副边则绕组中串入小采用电阻R13，使得采样电阻两端的电压可随绕组中电流的变化而变化；采样获取的电压首先经过运放U1A构成的负反馈电路进行放大处理，当变压器绕组中的电流过大时，会使得U1A输出的电压值变大，当增大到设定值时会使D3或D4导通，进而使运算放大器U1B或U1D的状态发生改变（输出高电平），点亮发光二极管D5或D6进行报警，同时使三极管Q导通而接通继电器JD1，JD1通电后常开、常闭点状态发生改变，使得较大阻值的保护电阻R20接入变压器绕组，既实现了对变压器线圈的保护作用，又可将报警信号继续保持，以便相应人员查找变压器单向或双向过电流的原因，并进行排除。
附图说明
图1为本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路的电路图；
图2为本发明中电源电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，给出了本发明的单相变压器过流故障诊断与保护电路的电路图，其由运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1D、继电器JD1、三极管Q、小采样电阻R13、保护电阻R20、输入电阻R1、输入电阻R2、开关二极管D3和D4以及发光二极管D5和D6组成，电阻R13与继电器JD1的常闭点串联后在接入单向变压器的原边侧或副边侧绕组中，电阻R13实现对绕组中电流信号的采集。电阻R13与JD1的常闭点串联后的两端分别记为IN2端、IN1端，保护电阻R20的两端分别接于IN2端和JD1的常开点上，电阻R20所接的常开点与R13所接的常闭点应为同一触电的常开和常闭点。
采样信号的IN1端经电阻R2与U1A的反相输入端相连接，IN2端经电阻R1与U1A的同相输入端相连接，U1A的同相输入端经电阻R15接地，U1A的反相输入端与其输出端之间连接有负反馈电阻R3，以实现对采集信号的反馈放大。运算放大器U1A的输出端均与开关二极管D3的阳极和D4的阴极相连接，D3的阴极依次经电阻R18、电阻R4与运算放大器U1B的同相输入端相连接，D4的阳极依次经电阻R19、电阻R5与运算放大器U1D的反相输入端相连接。
运算放大器U1B的同相输入端还经电阻R16接地，U1B的反相输入端经电阻R7和电阻R6分别与地和电源正相连接。运算放大器U1D的反相输入端还经电阻R17接地，U1D的正相输入端经电阻R8和电阻R9分别与地和电源负相连接。电阻R7与R6连接处的电压与R16与R4连接处的电压经U1B进行比较，以对U1B的输出状态进行控制；电阻R8与R9连接处的电压与R17与R5连接处的电压经U1D进行比较，以对U1B的输出状态进行控制。
运算放大器U1B和U1D的输出端分别与发光二极管D5和D6的阳极相连接，D5和D6的阴极均与三极管Q的基极相连接，三极管Q的发射极接地，三极管Q的集电极与继电器JD1的线圈串联后接于电源正上。为了实现声报警信号，所示电源正与三极管Q的发射极之间连接有蜂鸣器BZX，蜂鸣器BZX的两端并有电解电容E9。
所示运算放大器U1A的两输入端连接有反并联的二极管D1和D2，用于在变压器绕组中的单向电路或双向电流过大时对U1A进行保护。电阻R4与电阻R18的连接处与地之间、电阻R5与电阻R19的连接处与地之间分别连接有电解电容E1和电解电容E2。U1B的输出端与D5之间、U1D的输出端与D6之间分别串有电阻R10、电阻R11。三极管Q的基极与发射极之间连接有电阻R12，继电器JD1的两端并联有二极管D9，以实现继电器JD1断电时的续流作用。
如图中所示，在电阻R20、R1、R2、R3、R15的阻值分别采用0.1Ω，200Ω、2kΩ、2kΩ、100kΩ、100KΩ，电阻R16=R17=2kΩ，电阻R4=R5=6.2kΩ，电阻R18=R19=2.4kΩ；R7=R8=2kΩ，R6=R9=62kΩ时。由于R1=R2=2kΩ，R3=R15=100kΩ，设小采样电阻R13中的电流由IN2端向IN1端流动情况下，设电流大小为I，则经R3的负反馈后，U1A输入端的电压U1 A出为：
U1A出=-(R3/R2)×(I×R13)=50I×R13
在变压器绕组中电流比较小的情况下，开关二极管D3和D4均不导通，此时U1B反相输入端的电压为：U1B反=( R7/(R7+R6))×5V=(10/64)V，U1B同相输入端的电压U1B同=0，U1B同＜U1B反，此时U1B输出低电平，D5不点亮、Q不导通。此时U1D同相输入端的电压为：U1D同=-(R8/(R8+R9))×5V=-(10/64) V，U1D反相输入端的电压为U1D反=0，U1D正＜U1D反，此时U1D也输出低电平，D6不点亮、Q不导通。
随着小采样电阻R13中由IN1端流经IN2端的电流不断增大，使得D4导通并满足U1D同相输入端的电压大于反相输入端的电压U1D反的临界条件时，需满足以下不等式：
U1D同＞U1D反
即：-(R8/(R8+R9))×5V＞UD4阳×(R17/(R17+R5))
可得：UD4阳＜-0.64V；即UD4阳极的电压需要小于-0.64V。UD4的导通电压取为0.6V，则此时要求U1A输出端的电压：U1 A出=-1.24V。为了减少采样小电阻对电路的影响，让采样小电阻的电压不大于0.1V，则其取值计算公式R13＝0.1V/I，I是被保护的最大允许电流，如一个容量15VA的副边侧电压15V的变压器，副边电流是1A，则R13＝0.1V/1＝0.1Ω，如果接在原边，原边电流是0.08A，则R13＝0.1V/0.08＝1.25Ω。
同样地，当小采用电阻R13中由IN1端流向IN2端的电流不断增加的情况下，会使得D3导通，U1B同相输入端的电压高于其反相输入端的电压，使得发光二极管D5点亮，三极管Q导通。当变压器的原边或副边绕组单向电流过大时，会使得D5和D6中的一个二极管点亮，当双向电流过大时，会使得D5和D6同时点亮。D5或D6点亮的同时，三极管Q导通，继电器JD1线圈通电，其常闭点断开、常开点闭合，电阻R20串入回路中，起到限流作用，实现了对变压器绕组的保护作用。
所示运算放大器U1A的同相输入端和反相输入端连接有反并联的D1和D2，以实现对U1A的保护租用，所示电阻R4与R18连接处与电源地之间连接有电解电容E1，电阻R5与R19连接处与电源地之间连接有电解电容E2。U1B的输出端与发光二极管D5之间串有电阻R10，U1D的输出端与D6之间串有电阻R11，三极管Q的基极与发射极之间连接有电阻R12。JD1的线圈两端并联有二极管D9，以实现线圈断电时的续流作用。所示三极管Q的集电极与电源正极之间串有蜂鸣器BZX，蜂鸣器BZX的两端并有电解电容E9，以便在过电流是发出声音报警信号。
如图2所示，给出了本发明中电源电路的电路图，其由整流模块BD、三端稳压器P1和PV1以及电解电容E5、E6、E7、E8组成，三端稳压器P1和PV1分别输出+5V和-5V直流电压。三端稳压器P1与PV1的公共端相连接并接地，整流模块BD的两输出端分别接于P1的输入端和PV1的输入端；E7的正极与P1的输入端相连接，E5的正极与P1的输出端相连接，E8的负极与PV1的输入端相连接，E6的负极与PV1的输出端相连接，E7、E5的负极以及E8、E6的正极均接地。

Claims (6)

1.一种单相变压器过流故障诊断与保护电路，包括运算放大器U1A、运算放大器U1C、运算放大器U1D、NPN型三极管Q、继电器JD1、开关二极管D3、开关二极管D4、小采样电阻R13和保护电阻R20，R13与继电器JD1的常闭点串联后的两端分别记为IN2端和IN1端，R20的两端分别与IN2端和JD1的常开点相连接；其特征在于：IN1端经输入电阻R2与U1A的反相输入端相连接，IN2端经输入电阻R1与U1A的同相输入端相连接，U1A的反相输入端与其输出端之间串联有电阻R3，U1A的同相输入端经R15接地；
二极管D3的阳极、二极管D4的阴极均与U1A的输出端相连接，D3的阴极依次经电阻R18、电阻R4与U1B的同相输入端相连接，D4的阳极依次经电阻R19、电阻R5与U1D的反相输入端相连接；U1B的同相输入端经电阻R16接地，反相输入端经电阻R7、电阻R6分别接地、接电源正；U1D的反相输入端经电阻R17接地，U1D的同相输入端经电阻R8、电阻R9分别接电源地、电源负；
运算放大器U1B的输出端与发光二极管D5的阳极相连接，U1D的输出端与发光二极管D6的阳极相连接，二极管D5和D6的阴极均与三极管Q的基极相连接，三极管Q的发射极接地，集电极与继电器JD1的线圈串联后接电源正。
2.根据权利要求1所述的单相变压器过流故障诊断与保护电路，其特征在于：所述三极管Q的集电极与电源正之间串联有蜂鸣器BZX，蜂鸣器BZX的两端并联有电解电容E9。
3.根据权利要求1或2所述的单相变压器过流故障诊断与保护电路，其特征在于：所述运算放大器U1A同相输入端与反相输入端之间连接有反相并联的二极管D1和D2；电阻R18与电阻R4的连接处与电源地之间、电阻R19与电阻R5的连接处与电源地之间分别连接有电解电容E1和电解电容E2；继电器JD1线圈的两端并联有续流二极管D9。
4.根据权利要求1或2所述的单相变压器过流故障诊断与保护电路，其特征在于：所述运算放大器U1B的输出端与三极管Q的基极之间、运算放大器U1D的输出端与三极管Q的基极之间分别串联有电阻R10和电阻R11；三极管Q的基极与发射极之间串联有电阻R12。
5.根据权利要求1或2所述的单相变压器过流故障诊断与保护电路，其特征在于：所述电阻R13、R20、R1、R2、R3、R15的阻值分别为0.1Ω，200Ω、2kΩ、2kΩ、100K、100KΩ，电阻R16=R17=2kΩ，电阻R4=R5=6.2kΩ，电阻R18=R19=2.4kΩ；R7=R8=2kΩ，R6=R9=62kΩ。
6.根据权利要求1或2所述的单相变压器过流故障诊断与保护电路，其特征在于：包括由整流模块BD、三端稳压器P1、三端稳压器PV1以及电解电容E7、E8、E5、E6组成的电源电路，三端稳压器P1与PV1的公共端相连接并接地，整流模块BD的两输出端分别接于P1的输入端和PV1的输入端；E7的正极与P1的输入端相连接，E5的正极与P1的输出端相连接，E8的负极与PV1的输入端相连接，E6的负极与PV1的输出端相连接，E7、E5的负极以及E8、E6的正极均接地。
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