CN201590645U - 一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，包括全桥整流滤波电路、过压检测电路、欠压检测电路和继电器控制保护电路；全桥整流滤波电路的输出分别接至过压检测电路和欠压检测电路的输入，全桥整流滤波电路将交流输入电压整流后转化为电压比较平稳的直流电压，并将该直流电压输出给过压检测电路和欠压检测电路；过压检测电路和欠压检测电路的输出分别接至继电器控制保护电路的输入，过压检测电路和欠压检测电路分别检测全桥整流滤波电路所输给的直流电压是否偏高或偏低，并向继电器控制保护电路输出控制信号。该保护装置成本低、电路结构简单，并能对电网的过压及欠压进行自动检测和控制，以确保用户设备能够在安全的状态下进行正常工作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于电气设备的保护装置，特别是涉及一种能够快速切断过高或过低的交流输入电压，以保护后面的用户设备安全的交流输入过欠压保护装置。
背景技术
目前，由于电网上的负载千变万化，并充满着各种谐波的污染，导致电网随时都可能发生浪涌及跌落的现象。因此，如果不对电网进行必要的检测，并采取相应的保护措施，一旦电网发生浪涌或跌落的现象，将很可能危机到用户设备的安全，甚至导致用户设备被烧毁；特别是过高的浪涌电压，更是用户设备安全的一大安全隐患。所以，为了提高用户设备的安全性及工作可靠性，需对电网增加相应的保护装置。现有的保护装置一般采用晶体管或CPU进行设计，但当采用晶体管进行设计时，电路结构往往会比较复杂，且功耗较大；当采用CPU进行设计时，在现有技术条件下只能检测电网的浪涌电压，而不能检测其低压状态；此外，采用CPU进行设计的成本也比较高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，该装置不仅能对电网的过压及欠压进行自动检测和控制，而且能对电网的浪涌及跌落电压进行快速分离，以确保后面的用户设备能够在安全的状态下进行正常工作。此外，该装置还能防止因交流输入瞬间过高或过低压产生的继电器误动作而使交流输入断开的情况发生，从而保证用户设备工作的可靠性和稳定性。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，它是由全桥整流滤波电路、过压检测电路、欠压检测电路和继电器控制保护电路组成；全桥整流滤波电路的输出分别接至过压检测电路和欠压检测电路的输入，全桥整流滤波电路将交流输入电压整流后转化为电压比较平稳的直流电压，并将该直流电压输出给过压检测电路和欠压检测电路；过压检测电路和欠压检测电路的输出分别接至继电器控制保护电路的输入，过压检测电路和欠压检测电路分别检测全桥整流滤波电路所输给的直流电压是否偏高或偏低，并向继电器控制保护电路输出控制信号。
所述的全桥整流滤波电路包括由二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7组成的全波整流电路，由电阻R9和电阻R10组成的取样电路，以及由电容C3组成的滤波电路；全波整流电路的输出接至滤波电路的输入，滤波电路的输出接至取样电路的输入。
所述的过压检测电路包括由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、二极管D1和运算放大器IC1A组成的一级过压比较电路，以及由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、和运算放大器IC1B组成的二级过压比较电路；一级过压比较电路的输入接至全桥整流滤波电路的输出；一级过压比较电路的输出接至二级过压比较电路的输入。
所述的欠压检测电路包括由电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4、二极管D2和运算放大器IC1C组成的一级欠压比较电路，以及由电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C5和运算放大器IC1D组成的二级欠压比较电路；一级欠压比较电路的输入接至全桥整流滤波电路的输出；一级欠压比较电路的输出接至二级欠压比较电路的输入。
所述的继电器控制保护电路包括由电阻R17、电阻R18、电容C6和场效应管Q1组成的继电器控制电路，以及由继电器RLY1和二极管D3组成的保护电路；继电器控制电路的输入分别与过压检测电路和欠压检测电路的输出相连接；继电器控制电路的输出接至保护电路的输入。
本实用新型的一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，其具体实现过程为：交流输入电压经过全桥整流滤波电路后转化为低压直流信号，并将该信号分别送至过压检测电路和欠压检测电路进行检测；当交流输入电压正常时，一级过压或欠压比较电路会输出高电平信号，并对电容C4、电容C5进行充电，其电压高于基准电压，过、欠压检测电路输出一个高电平信号使场效应管Q1导通，继电器RLY1触点吸合，电网给用户设备供电；当交流输入电压过高或过低时，超过装置的设定值，一级过压或欠压比较电路会输出低电平信号，电容C4、电容C5放电，使得过压或欠压检测电路输出一个低电平信号使场效应管Q1截止，继电器RLY1触点放开，电网停止给用户设备供电；当交流输入电压瞬间时，此时一级过压或欠压比较电路会输出低电平信号，电容C4或电容C5开始放电，但由于输入电压是瞬间过高或过低，使得电容C4或C5放电时间很短，电容上的电压仍大于二级过压或欠压比较电路的基准电压，使得过压或欠压检测电路的输出保持高电平，而使场效应管Q1维持导通状态，继电器RLY1触点仍然吸合，不会产生误动作。
本实用新型的有益效果是，由于采用全桥整流滤波电路、过压检测电路、欠压检测电路和继电器控制保护电路组成保护装置，使得该保护装置可以快速和有效地判别电网上是否出现浪涌电压或跌落电压，并采取有效的措施防止电网的电压过高或过低对用户设备的工作及安全造成严重影响；特别是在高压交流输入下，该保护装置能够在5ms内进行快速切断高压交流电，从而避免了高压交流电压对用户设备的造成严重损害的现象发生。此外，由于该保护装置由普通的阻容器件、比较器和二极管等电子元件构成，使得该保护装置成本较低，并具有电路结构简单、易实现的特点。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置不局限于实施例。
附图说明
图1为本实用新型的原理框图；
图2为本实用新型的电路连接结构示意图。
具体实施方式
实施例，请参见图1所示，本实用新型的一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，它由全桥整流滤波电路1、过压检测电路2、欠压检测电路3和继电器控制保护电路4组成；其中，全桥整流滤波电路1的输出分别接至过压检测电路2和欠压检测电路3的输入，全桥整流滤波电路1将交流输入电压整流后转化为电压比较平稳的直流电压，并将该直流电压输出给过压检测电路2和欠压检测电路3；过压检测电路2和欠压检测电路3的输出分别接至继电器控制保护电路4的输入，过压检测电路2和欠压检测电路3分别检测全桥整流滤波电路1所输给的直流电压是否偏高或偏低，并向继电器控制保护电路4输出控制信号。
请参见图2的左侧部分所示，全桥整流滤波电路1包括由二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7组成的全波整流电路，由电阻R9和电阻R10组成的取样电路，以及由电容C3组成的滤波电路；全波整流电路的输出接至滤波电路的输入，滤波电路的输出接至取样电路的输入。其中，该全波整流电路中，二极管D5的负极接二极管D6的负极，二极管D5的正极接二极管D4的负极，二极管D4的正极接二极管D7的正极，二极管D7的负极接二极管D6的正极；二极管D5与二极管D4的节点以及二极管D6与二极管D7的节点构成该全波整流电路的两输入端；二极管D5与二极管D6的节点以及二极管D4与二极管D7的节点构成该全波整流电路的两输出端，其中，二极管D4与二极管D7的节点接地。组成滤波电路的电容C3的正、负极分别接二极管D5与二极管D6的节点和二极管D4与二极管D7的节点。电阻R9的一端接电容C3的正极，电阻R9的另一端接电阻R10的一端，且电阻R10的另一端接地；电阻R9和电阻R10的节点构成该全桥整流滤波电路1的输出端。该全桥整流滤波电路1中，交流输入电源先通过二极管D4-D7所构成的全波整流电路进行整流，再经过电容C3的滤波和电阻R9、电阻R10的分压采样后，在电阻R9和电阻R10的节点处输出一低压直流信号。
请参见图2的中上部分所示，过压检测电路2包括由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、二极管D1和运算放大器IC1A组成的一级过压比较电路，以及由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2和运算放大器IC1B组成的二级过压比较电路；一级过压比较电路的输入接至全桥整流滤波电路1的输出；一级过压比较电路的输出接至二级过压比较电路的输入。其中，一级过压比较电路中，电阻R1、电阻R2是分压电阻，电阻R1和电阻R2相串接后一端接全桥整流滤波电路1的输出，另一端接地；电阻R1、电阻R2的节点处的输出信号经电容C1滤波后接运算放大器IC1A的负输入端；电阻R3的一端接电源VCC，电阻R3的另一端与电阻R4相串接，电阻R4的另一端接地；电阻R3、电阻R4的节点处作为一级过压比较电路的基准电压接运算放大器IC1A的正输入端；运算放大器IC1A的负输入端接电容C1的正极；二极管D1和电阻R5相串联后构成回差电路而连接于运算放大器IC1A的正输入端和输出端之间；其中，二极管D1的正极接运算放大器IC1A的正输入端，二极管D1的负极通过串接电阻R5接运算放大器IC1A的输出端；运算放大器IC1A的输出端构成一级过压比较电路的输出端。二级过压比较电路中，电阻R6为上拉电阻；运算放大器IC1A的输出端经电阻R6和电容C2滤波后接运算放大器IC1B的正输入端；其中，电阻R6的一端接电源VCC，电阻R6的另一端接一级过压比较电路的输出端；电容C2的正极接一级过压比较电路的输出端，电容C2的负极接地；电阻R7的一端接电源VCC，电阻R7的另一端通过串接电阻R8接地，电阻R7和电阻R8的节点处作为二级过压比较电路的基准电压接运算放大器IC1B的负输入端；运算放大器IC1B的输出端接欠压检测电路3的输出端。
请参见图2的中下部分所示，欠压检测电路3包括由电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4、二极管D2和运算放大器IC1C组成的一级欠压比较电路，以及由电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C5和运算放大器IC1D组成的二级欠压比较电路；一级欠压比较电路的输入接至全桥整流滤波电路1的输出；一级欠压比较电路的输出接至二级欠压比较电路的输入。其中，一级欠压比较电路中，电阻R11、R12是分压电阻，电阻R11和电阻R12相串接后一端接全桥整流滤波电路1的输出，另一端接地；电阻R11、电阻R12的节点处的输出信号经电容C4滤波后接运算放大器IC1C的正输入端；二极管D2和电阻R13相串联后构成回差电路而连接于运算放大器IC1C的正输入端和输出端之间，其中，二极管D2的负极接运算放大器IC1C的正输入端，二极管D2的正极通过串接电阻R13接运算放大器IC1C的输出端；运算放大器IC1C的输出端构成一级欠压比较电路的输出。二级欠压比较电路中，电阻R14为上拉电阻；运算放大器IC1C的输出端经电阻R14和电容C5滤波后接运算放大器IC1D的正输入端；其中，电阻R14的一端接电源VCC，电阻R14的另一端接一级欠压比较电路的输出端；电容C5的正极接一级欠压比较电路的输出端，电容C5的负极接地；电阻R15的一端接电源VCC，电阻R15的另一端通过串接电阻R16接地；电阻R15、电阻R16的节点处分别作为一级欠压比较电路和二级欠压比较电路的基准电压接运算放大器IC1C和运算放大器IC1D的负输入端；运算放大器IC1D的输出端构成二级欠压比较电路的输出端，接继电器控制保护电路4的输入端。
请参见图2的右侧部分所示，继电器控制保护电路4包括由电阻R17、电阻R18、电容C6和场效应管Q1组成的继电器控制电路，以及由继电器RLY1和二极管D3组成的保护电路；继电器控制电路的输入分别与过压检测电路2和欠压检测电路3的输出相连接；继电器控制电路的输出接至保护电路的输入。其中，继电器控制电路中，场效应管Q1用于控制继电器RLY1的工作状态；电阻R18和电阻R17相串接后一端接电源VCC，另一端接地；过压检测电路2和欠压检测电路3的输出信号接电阻R18和电阻R17的节点处；电阻R18和电阻R17的节点处的输出信号经电容C6滤波后接场效应管Q1的栅极，以产生场效应管Q1的栅极偏置电压；场效应管Q1的漏极接地。保护电路中；二极管D3用于保护继电器RLY1，二极管D3与继电器RLY1相并接；二极管D3的正极接场效应管Q1的源极，二极管D3的负极接电源VCC；继电器RLY1的触点一端接电网，以控制电网的通断，继电器RLY1的另一端与用户设备相连接。
本实用新型的一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，其具体实现过程为：交流输入电压经过全桥整流滤波电路1后转化为低压直流信号，并将该信号分别送至过压检测电路2和欠压检测电路3进行检测；当交流输入电压正常时，一级过压或欠压比较电路会输出高电平信号，并对电容C4、电容C5进行充电，其电压高于基准电压，过压检测电路2和欠压检测电路3各输出一个高电平信号使场效应管Q1导通，则继电器RLY1触点吸合，电网给用户设备供电；当交流输入电压过高或过低时，超过装置的设定值，一级过压或欠压比较电路会输出低电平信号，则电容C4、电容C5放电，使得过压检测电路2或欠压检测电路3输出一个低电平信号使场效应管Q1截止，则继电器RLY1触点放开，电网停止给用户设备供电；当交流输入电压瞬间过高或过低时，此时一级过压或欠压比较电路会输出低电平信号，电容C4或电容C5开始放电，但由于输入电压是瞬间过高或过低，使得电容C4或C5放电时间很短，电容上的电压仍大于二级过压或欠压比较电路的基准电压，使得过压检测电路2或欠压检测电路3的输出保持高电平，而使场效应管Q1维持导通状态，继电器RLY1触点仍然吸合，不会误动作。因此，这时电网仍给用户设备供电。
本实用新型的一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，由于其采用全桥整流滤波电路1、过压检测电路2、欠压检测电路3和继电器控制保护电路4组成保护装置，使得该保护装置可以快速和有效地判别电网上是否出现浪涌电压或跌落电压，并采取有效的措施防止电网的电压过高或过低对用户设备的工作及安全造成严重影响；特别是在高压交流输入下，该保护装置能够在5ms内进行快速切断高压交流电，从而避免了高压交流电压对用户设备的造成严重损害的现象发生。此外，由于该保护装置由普通的阻容器件、比较器和二极管等电子元件构成，使得该保护装置的成本较低，且电路结构简单。
上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (5)
1.一种用于电气设备交流输入过欠压保护装置，其特征在于：它是由全桥整流滤波电路、过压检测电路、欠压检测电路和继电器控制保护电路组成；全桥整流滤波电路的输出分别接至过压检测电路和欠压检测电路的输入，全桥整流滤波电路将交流输入电压整流后转化为电压比较平稳的直流电压，并将该直流电压输出给过压检测电路和欠压检测电路；过压检测电路和欠压检测电路的输出分别接至继电器控制保护电路的输入，过压检测电路和欠压检测电路分别检测全桥整流滤波电路所输给的直流电压是否偏高或偏低，并向继电器控制保护电路输出控制信号。
2.根据权利要求1所述的用于电气设备交流输入过欠压保护装置，其特征在于：所述的全桥整流滤波电路包括由二极管D4、二极管D5、二极管D6和二极管D7组成的全波整流电路，由电阻R9和电阻R10组成的取样电路，以及由电容C3组成的滤波电路；全波整流电路的输出接至滤波电路的输入，滤波电路的输出接至取样电路的输入。
3.根据权利要求1所述的用于电气设备交流输入过欠压保护装置，其特征在于：所述的过压检测电路包括由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1、二极管D1和运算放大器IC1A组成的一级过压比较电路，以及由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C2、和运算放大器IC1B组成的二级过压比较电路；一级过压比较电路的输入接至全桥整流滤波电路的输出；一级过压比较电路的输出接至二级过压比较电路的输入。
4.根据权利要求1所述的用于电气设备交流输入过欠压保护装置，其特征在于：所述的欠压检测电路包括由电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C4、二极管D2和运算放大器IC1C组成的一级欠压比较电路，以及由电阻R14、电阻R15、电阻R16、电容C5和运算放大器IC1D组成的二级欠压比较电路；一级欠压比较电路的输入接至全桥整流滤波电路的输出；一级欠压比较电路的输出接至二级欠压比较电路的输入。
5.根据权利要求1所述的用于电气设备交流输入过欠压保护装置，其特征在于：所述的继电器控制保护电路包括由电阻R17、电阻R18、电容C6和场效应管Q1组成的继电器控制电路，以及由继电器RLY1和二极管D3组成的保护电路；继电器控制电路的输入分别与过压检测电路和欠压检测电路的输出相连接；继电器控制电路的输出接至保护电路的输入。
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