CN201181833Y - 智能空气断路器保护器 - Google Patents

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智能空气断路器保护器，在电器故障维修中，维修人员到达空气断路器跳闸现场往往很难根据断路器来判断故障。智能空气断路器保护器，其组成包括：三相变压器(1)或继电器，三相变压器或继电器初级采用星型接线，接线的端子经三相整流电路(2)变换成直流电，三相整流电路的高低压端分别连接2个三端稳压器(3)，其中低压端(4)保护电路(6)与单片计算机(7)连接，高压端(5)分别连接输入输出电路(8)，高压端稳压器的输出端与光电耦合器(9)连接，光电耦合器的输出端装有电磁铁(10)和执行元件，单片计算机的输出端上连接有表示工作状态的数码显示器(11)。本产品用于判断空气断路器的故障。

Description

智能空气断路器保护器
技术领域：
本实用新型涉及一种智能空气断路器保护器。
背景技术：
在电器故障维修中，一般空气断路器跳闸有两种原因：短路和过载。但是维修人员到达空气断路器跳闸现场往往很难根据断路器来判断故障。这时一般会采用重合闸，试送电来判断故障。可是这样一来，如果是短路造成事故，其短路点没有被排除，重合闸就会产生强大短路电流，对空气断路器及线路和负载设备造成损害，严重时可能威胁到维修人员的安全。因此，维修人员急需一种在空气断路器跳闸后，能根据空气断路器的相应显示来判断故障的设备。
发明内容：
本实用新型的目的是提供一种智能空气断路器保护器，能够在短路、过载、缺相三种状态下可靠分断供电电路，并且可以在保护器的数码显示器上相应显示。
上述的目的通过以下的技术方案实现：
智能空气断路器保护器，其组成包括：三相变压器或继电器，所述的三相变压器或继电器初级采用星型接线，所述的接线的端子经三相整流电路变换成直流电，所述的三相整流电路的高低压端分别连接2个三端稳压器，其中低压端保护电路与单片计算机连接，高压端分别连接输入输出电路，所述的高压端稳压器的输出端与光电耦合器连接，所述的光电耦合器的输出端装有电磁铁和执行元件，所述的单片计算机的输出端上连接有表示工作状态的数码显示器。
所述的智能空气断路器保护器，所述的低压端保护电路包括：电阻R16和二极管D5的串联电路与所述的单片计算机的电池连接，所述的电阻R16和二极管D5的串联电路与二极管D4和保护开关K的串联电路之间并联。
所述的智能空气断路器保护器，所述的单片计算机采用AT89C2051，所述的高压端稳压器的输出端与光电耦合器U1\U4\U8连接，使电压加到所述的光电耦合器上，使所述的单片计算机的p3.1 p3.2 p3.3都能保持低电平，与所述的单片计算机连接的光电耦合器U9/U10/U12分别与行程开关SQ1\SQ2\SQ3连接，即A相短路电路上装有SQ1、U9并与P3.3连通，B相短路电路上装有SQ2、U10并与P3.4连通，C相短路电路上装有SQ3、U11并与P3.5连通，空气断路器过载保护电路上SQ4、U12与P3.7连通，P1.0与光电耦合器U15和所述的电磁铁FL以及Q1连接。
本实用新型的有益效果：
1.采用三相变压器可以有效地解决在电源缺相情况下，保护器对空气断路器产生脱扣(还有两相电压给变压器供电，仍会产生直流电5伏、12伏)。
2.空气断路器在正常工作时电源5伏经电阻R16、二极管D5对锂电池充电。空气断路器跳闸后，三相变压器初级无电压，直流5伏、12伏也就不存在了，这时锂电池经二极管D4为单片计算机AT89C2051提供电源，保证了保护器在故障跳闸时数码显示器LED的显示。
3.电路采用先进的8位单片机AT89C2051，运算速度快，控制精度高，体积小，具有极高的性价比，内部具有2KB可编程闪速存储器，可重复编程1000次，数据保留时间为10年。用户编制的应用程序就存储在内部闪速存储器，AT89C2051通过循环扫描应用程序来实现输入输出的逻辑运算，每正常循环一次需25μs，一秒种可以循环近40000次，也就是说每秒种可以对输入电路输出电路进行近40000次的扫描和更新，因此可以对输入输出做出快速的响应。
4.输入输出采用光电耦合器可以有效地解决输入输出电路的噪声干扰，使系统更加稳定。
附图说明：
附图1是本产品电路连接结构示意图。
具体实施方式：
实施例1：
智能空气断路器保护器，其组成包括：三相变压器1或继电器，所述的三相变压器或继电器初级采用星型接线，所述的接线的端子经三相整流电路2变换成直流电，所述的三相整流电路的高低压端分别连接2个三端稳压器3，其中低压端4保护电路6与单片计算机7连接，高压端5分别连接输入输出电路8，所述的高压端稳压器的输出端与光电耦合器9连接，所述的光电耦合器的输出端装有电磁铁10和执行元件，所述的单片计算机的输出端上连接有表示工作状态的数码显示器11。
所述的智能空气断路器保护器，所述的低压端保护电路包括：电阻R16和二极管D5的串联电路与所述的单片计算机的电池连接，所述的电阻R16和二极管D5的串联电路与二极管D4和保护开关K的串联电路之间并联。
所述的智能空气断路器保护器，所述的单片计算机采用AT89C2051，所述的高压端稳压器的输出端与光电耦合器U1\U4\U8连接，使电压加到所述的光电耦合器上，使所述的单片计算机的p3.1 p3.2 p3.3都能保持低电平，与所述的单片计算机连接的光电耦合器U9/U10/U12分别与行程开关SQ1\SQ2\SQ3连接，即A相短路电路上装有SQ1、U9并与P3.3连通，B相短路电路上装有SQ2、U10并与P3.4连通，C相短路电路上装有SQ3、U11并与P3.5连通，空气断路器过载保护电路12上SQ4、U12与P3.7连通，P1.0与光电耦合器U15和所述的电磁铁FL以及Q1连接。
原理：
智能空气断路器保护器能够在短路、过载、缺相三种状态下可靠分断供电电路，并且可以在保护器的数码显示器上相应显示。数码显示器LED显示、空气断路器状态、现象如下页表1。
保护器在正常工作时显示8，因为在显示8时，保护器7段LED是全部发光的。如果空气断路器正常时，LED不显示8，这说明7段LED供电线路或某段LED出故障(如显示6是b段数码管供电线路故障或其损坏)。这样在空气断路器正常时，就能知道7段LED的状态，以免在空气断路器跳闸时产生误判。
表1
  LED显示   空气断路器状态  现象(原因)
  8   工作  空气断路器正常
  0   跳闸  A相缺相(无电压)
  1   跳闸  B相缺相(无电压)
  2   跳闸  C相缺相(无电压)
  3   跳闸  A相接地(与地线或中性线短路)
  4   跳闸  B相接地(与地线或中性线短路)
  5   跳闸  C相接地(与地线或中性线短路)
  6   跳闸  过载
  7   跳闸  AB相间短路
  9   跳闸  BC相间短路
  P   跳闸  AC相间短路
  E   跳闸  ABC三相短路
本电路采用三相电源变压器初级星形接线，次级分别产生交流5伏、12伏电压。三相交流5伏、12伏经三相整流电路，变换成直流送给三端稳压器。三端稳压器7805产生直流5伏，三端稳压器7812产生直流12伏；12伏供给输入输出电路，5伏供给CPU(AT89C2051)。
三相变压器产生的A、B、C相12伏电压分别加到光电耦合器U1、U4、U8上，U1、U4、U8导通使AT89C2051的P3.0、P3.1、P3.2保持低电平。A相无电压时，P3.0变为高电平；B相无电压时，P3.1变为高电平；C相无电压时，P3.2变为高电平。SQ1、SQ2、SQ3、SQ4分别与U9、U10|、U11、U12相接，A相遇有短路电流时，SQ1、U9接通，P3.3变为低电平；B相遇有短路电流时，SQ2、U10接通，P3.4变为低电平；C相遇有短路电流时，SQ3、U11接通，P3.5变为低电平；空气断路器过载时，SQ4、U12接通，P3.7变为低电平。空气断路器正常运行时，CPU(AT89C2051)循环扫描P3口(P3口正常时1代表高电平，0代表低电平)。正常时AT89C2051输出字符8；如果输入P3口异常，AT89C2051通过运算使P1口输出相应的字符，并使P0.0输出0，光电耦合器U15导通，Q1导通，FL电磁铁通电，拉动机械部分使空气断路器跳闸。
按附图1安装好电子元件，其中行程开关SQ1安装在A相短路电流部件上，A相遇有短路电流时SQ1接通；SQ2安装在B相短路电流部件上，B相遇有短路电流时SQ2接通；SQ3安装在C相短路电流部件上，C相遇有短路电流时SQ3接通。SQ4的安装应使每个过载部件(一般为双金属片)动作SQ4均能接通。FL的安装使FL通电时衔铁拉动空气断路器脱扣跳闸。
安装好空气断路器及保护器，合上空气断路器接通三相电源，将保护器上的开关K置于开的位置。此时保护器的LED显示8，表示空气断路器正常，空气断路器在保护器的监视下运行。当空气断路器故障跳闸后，维修人员在检查保护器LED显示后，排除电路故障；将开关K置于关的位置，重新合闸，接通三相电源，再将保护器上的开关K置于开的位置，保护器上LED显示8，空气断路器正常运行。
考虑到在相间短路状态下，两相的短路检测开关接通可能存在时间的差值，源程序中延时约0.1s。通过改变R1的值可以改变延时的时间值，具体应用以实际为准。当AT89C2051检测到有一相短路电流时，输出跳闸信号，即开始延时检测有无另一相检测开关接通。如果在延时时间内有另一相检测开关接通则按相间短路处理，如果在延时时间内无检测开关接通按接地处理。

Claims (3)

1.一种智能空气断路器保护器，其组成包括：三相变压器或继电器，其特征是：所述的三相变压器或继电器初级采用星型接线，所述的接线的端子经三相整流电路变换成直流电，所述的三相整流电路的高低压端分别连接2个三端稳压器，其中低压端保护电路与单片计算机连接，高压端分别连接输入输出电路，所述的高压端稳压器的输出端与光电耦合器连接，所述的光电耦合器的输出端装有电磁铁和执行元件，所述的单片计算机的输出端上连接有表示工作状态的数码显示器。
2.根据权利要求1所述的智能空气断路器保护器，其特征是：所述的低压端保护电路包括：电阻R16和二极管D5的串联电路与所述的单片计算机的电池连接，所述的电阻R16和二极管D5的串联电路与二极管D4和保护开关K的串联电路之间并联。
3.根据权利要求1或2所述的智能空气断路器保护器，其特征是：所述的单片计算机采用AT89C2051，所述的高压端稳压器的输出端与光电耦合器U1\U4\U8连接，使电压加到所述的光电耦合器上，使所述的单片计算机的p3.1p3.2p3.3都能保持低电平，与所述的单片计算机连接的光电耦合器U9/U10/U12分别与行程开关SQ1\SQ2\SQ3连接，即A相短路电路上装有SQ1、U9并与P3.3连通，B相短路电路上装有SQ2、U10并与P3.4连通，C相短路电路上装有SQ3、U11并与P3.5连通，空气断路器过载保护电路上SQ4、U12与P3.7连通，P1.0与光电耦合器U15和所述的电磁铁FL以及Q1连接。
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