CN203039345U - 双极控制自复式过欠电压保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双极控制自复式过欠电压保护装置，它应用于低压电器保护装置领域。包括输入端子、输出端子、磁保持继电器、电源模块、控制模块、电容充放电触发电路和遥控模块。本实用新型采用双极控制方式，在交流220V单相输入电路发生过电压、欠电压时同时自动切断输出端子相线和中性线的输出电压，避免了由于中性线带电而发生触电事故；当单相输入电压恢复正常时，自动恢复输出端子相线和中性线的输出电压，无需人员操作。既保护了故障电压下用电设备和人身的安全，又保证了正常电压下用电设备的正常运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种低压电器保护装置，具体的说是控制与保护功能一体化的过欠电压保护装置。
背景技术
随着我国人民生活水平的提高，各种家用电器也越来越多。因此保障各类用电设备正常运行的过电压、欠电压保护装置的应用日益广泛。我国居民生活用电多为交流220Ｖ单相电源，由一根相线和一根中性线提供，“过压”是指单相线路的电压高于正常值220V的误差范围，过压会导致用电设备烧毁甚至引起火灾；“欠压”是指单相线路的电压低于正常值220V的误差范围，欠压也会使用电设备的内部电路不能工作在正常电压而发生损坏。目前经常采用的过电压、欠电压保护类产品通常是以电磁式继电器作为主电路执行元件，当供电线路发生过压或欠压时，继电器线圈失电，继电器触点断开，停止供电；当供电线路电压恢复正常后，继电器线圈得电，继电器触点接通，自动恢复供电。其缺点是：供电线路恢复供电后，继电器线圈需一直供电维持触点接通，功耗高。为降低功耗，采用磁保持继电器替代电磁式继电器作为主电路执行元件。
由于我国输电线路中性点采用直接接地的运行方式，这样在正常情况下，中性线是不带电的，因此人们在使用过压欠压保护装置的过程中，只切断单相供电线路中的相线，不切断中性线。但是在实际中经常会由于三相负载严重不平衡、中性线接地不良造成接地电阻大、维修时中性线与相线接错等原因而发生中性线带电，当发生过压和欠压时，中性线没有切断，仍然有可能发生用电设备的击穿损坏，和人身触电事故，引发严重的后果。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问题是提供一种能同时控制相线和中性线接通或断开的双极控制自复式过欠电压保护装置。对交流220V单相电路进行电压的过压和欠压保护，确保人身和用电设备的安全。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
双极控制自复式过欠电压保护装置，包括分别与单相电源相线和中性线连接的输入端子、分别通过导线与两输入端子连接的输出端子以及用于控制导线接通或切断的磁保持继电器；磁保持继电器设置有两个，两个磁保持继电器的常开触点分别串接在两条导线中。
双极控制自复式过欠电压保护装置还包括电源模块、用于判断输入电压是否正常并发出控制信号的控制模块以及用于启动磁保持继电器动作的电容充放电触发电路，电源模块的输入端与输入端子连接，电源模块的输出端分别与控制模块和电容充放电触发电路连接。
控制模块的输入端还与输入端子连接，控制模块的输出端连接电容充放电触发电路的输入端，电容充放电触发电路的输出端连接磁保持继电器线圈的一端，磁保持继电器线圈的另一端连接电源模块的输出端。
本实用新型的进一步改进在于：控制模块包括基准电压生成电路、输入电压取样电路以及电压比较电路。
基准电压生成电路用于生成欠压基准电压Uq以及过压基准电压Ug；输入电压取样电路用于采集输入端子的实际输入电压信号Ui。
电压比较电路的输入端分别连接基准电压生成电路和输入电压取样电路输出端，用于比较实际输入电压信号Ui与欠压基准电压Uq以及过压基准电压Ug的关系，并根据比较结果向电容充放电触发电路输出控制电平信号Uo。
本实用新型的进一步改进在于：电容充放电触发电路包括三极管、电容以及二极管，所述电容与二极管串联连接在电源模块的正负极输出端，所述三极管的基极连接电压比较电路的输出端，三极管的集电极连接磁保持继电器的线圈，三极管的发射极连接二极管的正极。
本实用新型的进一步改进在于：电压比较电路与电容充放电触发电路之间还设置有用于远程控制磁保持继电器的遥控模块，遥控模块的输入端分别与单相电源的相线以及电压比较电路的输出端连接，遥控模块的输出端与电容充放电触发电路的输入端连接。
本实用新型的进一步改进在于：遥控模块包括整流滤波电路以及信号比较电路，整流滤波电路的输入端连接单相电源的相线，信号比较电路的输入端分别与整流滤波电路的输出端和电压比较电路的输出端连接，信号比较电路的输出端连接电容充放电触发电路的输入端。
本实用新型的进一步改进在于：电容充放电触发电路设置有两组，一组用于同时触发两个磁保持继电器的动作线圈，另一组用于同时触发磁保持继电器的复归线圈。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
双极控制自复式过欠电压保护装置，安装在单相用户电源的入口处，采用双极控制方式，在交流220V单相输入电路发生过、欠电压时同时自动切断输出端子相线和中性线的输出电压，避免了由于中性线带电而发生触电事故。当单相输入电压恢复正常时，自动恢复输出端子相线和中性线的输出电压，无需人员操作。既保护了故障电压下用电设备和人身的安全，又保证了正常电压下用电设备的正常运行。
本实用新型采用两个磁保持继电器作为控制元件，只需要一个几十毫秒宽度的电脉冲信号就可以使常开触点闭合或者断开，因此降低了本实用新型的能耗。两个磁保持继电器的动作线圈并联在一起，由一个三极管驱动，两个磁保持继电器的复位线圈并联在一起，由另一个三极管驱动，使两个磁保持继电器常开触点闭合和分断同步，保证了相线和中性线接通或断开同步。
本实用新型电容充放电触发电路设置有两路独立的电容储能电路，一组用于同时触发两个磁保持继电器的动作线圈，另一组用于同时触发磁保持继电器的复归线圈。在本实用新型的工作状态不发生转变时，电容确保有足够的充电时间，减少了充电电流，降低了功耗。在本实用新型的工作状态发生转变时，两组电容充放电触发电路单独放电，互不影响，充分保证电容向两个磁保持继电器的线圈有足够大的放电电流，从而消除了两种运行方式转换的死区时间。
遥控模块的设置，用于人为手动控制磁保持继电器的工作状态，即在供电电路电压正常，且附加端子CK与相线接通时，磁保持继电器的常开触点接通，输出端输出正常电压；当附加端子CK与相线断开时，磁保持继电器的常开触点断开，输出端无电压输出，实现了控制和保护功能的一体化和远程操作控制，广泛适用于各类宾馆客房等场所。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型电容充放电触发电路和磁保持继电器的电路图。
其中，1、输入端子，11、输入端子Ｌ，12、输入端子Ｎ， 2、电源模块， 3、控制模块，31、基准电压生成电路，32、输入电压取样电路，33、电压比较电路，4、电容充放电触发电路，5、磁保持继电器， 8、输出端子，81、输出端子ＬO，8２、输出端子ＮO，9、遥控模块，91、整流滤波电路，92、信号比较电路。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步详细说明：
双极控制自复式过欠电压保护装置，如图１所示，包括输入端子Ｌ11和输入端子Ｎ12、电源模块2、控制模块3、电容充放电触发电路4、磁保持继电器5、遥控模块9、输出端子ＬO81和输出端子ＮO82 。输入端子Ｌ11与单相电源的相线连接，输入端子Ｎ12与单相电源的中性线连接，输出端子ＬO81和输出端子ＮO82通过两条导线分别与两输入端子Ｌ11和输入端子Ｎ12连接，磁保持继电器5的触点串联连接在导线上，用于控制两条导线接通或切断。电源模块2用于提供所需直流电压，控制模块3用于判断输入电压是否正常并发出控制信号，电容充放电触发电路4用于控制磁保持继电器5中的磁保持继电器动作，遥控模块9用于远程控制磁保持继电器5。
电源模块2的输入端与输入端子1连接，电源模块2的输出端分别与控制模块3、电容充放电触发电路4和磁保持继电器5连接。控制模块3的输入端分别与输入端子1和电源模块2连接，控制模块3的输出端与遥控模块9的输入端连接，遥控模块9的输出端与电容充放电触发电路4的输入端连接，电容充放电触发电路4的输出端与磁保持继电器5线圈的负极端连接，磁保持继电器线圈5的正极端与电源模块2输出的正极端连接。
本实用新型的控制模块3包括基准电压生成电路31、输入电压取样电路32以及电压比较电路33。基准电压生成电路31的输入端与电源模块2的输出端连接，输入电压取样电路32的输入端与输入端子11、12连接，基准电压生成电路31和输入电压取样电路32输出端与电压比较电路33的输入端连接，电压比较电路33的输出端与遥控模块9的输入端连接。
基准电压生成电路31生成欠压基准电压Uq以及过压基准电压Ug，并将此信号输送到电压比较电路33；输入电压取样电路32采集输入端子11、12的实际输入电压信号Ui，也输送到电压比较电路33；电压比较电路33比较实际输入电压信号Ui与欠压基准电压Uq以及过压基准电压Ug的关系，并将比较结果输送到遥控模块9输入端。
遥控模块9包括整流滤波电路91以及信号比较电路92，整流滤波电路91的输入端连接单相电源的相线，信号比较电路92的输入端分别与整流滤波电路91的输出端和电压比较电路33的输出端连接，信号比较电路92的输出端连接电容充放电触发电路4的输入端。
本实施例中，电容充放电触发电路4设置有两组，如图2 所示，第一组电容充放电触发电路用于驱动磁保持继电器的动作线圈，包括三极管Q2、电容Ｃ８以及二极管Ｄ４，电容Ｃ８与二极管Ｄ４串联连接在电源模块2的正负极输出端，三极管Q2的基极连接信号比较电路92的输出端，三极管Q2的集电极连接磁保持继电器J1的动作线圈H1和磁保持继电器J2的动作线圈H2的负极，三极管Q2的发射极连接二极管Ｄ４的正极。磁保持继电器J1的动作线圈H1和磁保持继电器J2的动作线圈H2通电的瞬间电容Ｃ８与二极管Ｄ４向动作线圈H1和动作线圈H2放电；第二组电容充放电触发电路用于驱动磁保持继电器的复归线圈，包括三极管Q3、电容Ｃ9以及二极管Ｄ5，电容Ｃ9与二极管Ｄ5串联连接在电源模块2的正负极输出端，三极管Q3的基极连接信号比较电路92的输出端，三极管Q3的集电极连接磁保持继电器J1的复位线圈F1和磁保持继电器J2的复位线圈F2的负极，三极管Q3的发射极连接二极管Ｄ5的正极。磁保持继电器J1的复位线圈F1和磁保持继电器J2的复位线圈F2通电的瞬间电容Ｃ9与二极管Ｄ5向复位线圈F1和复位线圈F2放电。两路独立的电容储能电路，单独放电，互不影响，可以减小充电电流，降低功耗，并使磁保持继电器动作和复归两个运行方式转换时消除了死区时间。
本实用新型的工作过程为，电源模块2将输入端子11、12的交流电压信号进行整流输出直流电压。电压比较电路33将接收的电压信号Ui与欠压基准电压Uq以及过压基准电压Ug进行比较判断，根据比较结果输出控制电平信号Uo到遥控模块9的信号比较电路92。
当遥控模块9的整流滤波电路91的输入端连接单相电源的相线时，整流滤波电路91输出高电平信号到信号比较电路92，信号比较电路92的另一个输入端受控制模块3输出的控制电平信号Uo控制。
当输入端子11、12的电压信号正常时，电压比较电路33输出高电平信号，信号比较电路92控制电容充放电触发电路4输出高电平信号到三极管Q2的基极，并输出低电平信号到三极管Q3的基极，如图2所示，使三极管Q2饱和导通，三极管Q3截止。此时磁保持继电器J1的动作线圈H1和磁保持继电器J2的动作线圈H2中有电流通过，驱动磁保持继电器J1和磁保持继电器J2的常开触点闭合，输出端子81和82输出正常单相电压。
当输入端子11、12的电压信号过压或欠压时，电压比较电路33输出信号Uo为低电平信号，遥控模块9的信号比较电路92接收到低电平信号后控制电容充放电触发电路4输出低电平信号到三极管Q2的基极，输出高电平信号到三极管Q3的基极，使三极管Q3饱和导通，三极管Q2截止，因此磁保持继电器J1的复位线圈Ｆ1和磁保持继电器J2的复位线圈Ｆ2中有电流，驱动磁保持继电器J1和J2的常开触点断开，在输出端子81和82处没有单相电压。
当遥控模块9的整流滤波电路91的输入端与单相电源的相线断开时，整流滤波电路91输出低电平信号到信号比较电路92，信号比较电路92控制电容充放电触发电路4输出低电平信号到三极管Q2的基极，输出高电平信号到三极管Q3的基极，使三极管Q3饱和导通，三极管Q2截止，因此磁保持继电器J1的复位线圈Ｆ1和磁保持继电器J2的复位线圈Ｆ2中有电流通过，驱动磁保持继电器J1和J2的常开触点断开，切断输出端子81和82处的单相电压。
Claims (6)
1.双极控制自复式过欠电压保护装置，包括分别与单相电源相线和中性线连接的输入端子（11、12）、分别通过导线与两输入端子连接的输出端子（81、82）以及用于控制导线接通或切断的磁保持继电器（5）；其特征在于：所述磁保持继电器（5）设置有两个，两个磁保持继电器的常开触点分别串接在两条导线中；
所述双极控制自复式过欠电压保护装置还包括电源模块（2）、用于判断输入电压是否正常并发出控制信号的控制模块（3）以及用于启动磁保持继电器（5）动作的电容充放电触发电路（4），所述电源模块（2）的输入端与输入端子（1）连接，电源模块（2）的输出端分别与控制模块（3）和电容充放电触发电路（4）连接；
控制模块（3）的输入端还与输入端子（1）连接，控制模块（3）的输出端连接电容充放电触发电路（4）的输入端，电容充放电触发电路的输出端（4）连接磁保持继电器（5）线圈的一端，磁保持继电器（5）线圈的另一端连接电源模块（2）的输出端。
2.根据权利要求1所述的双极控制自复式过欠电压保护装置，其特征在于：所述控制模块（3）包括基准电压生成电路（31）、输入电压取样电路（32）以及电压比较电路（33）；
所述基准电压生成电路（31）用于生成欠压基准电压Uq以及过压基准电压Ug；输入电压取样电路（32）用于采集输入端子（11、12）的实际输入电压信号Ui；
所述电压比较电路（33）的输入端分别连接基准电压生成电路（31）和输入电压取样电路（32）输出端，用于比较实际输入电压信号Ui与欠压基准电压Uq以及过压基准电压Ug的关系，并根据比较结果向电容充放电触发电路（4）输出控制电平信号Uo。
3.根据权利要求2所述的双极控制自复式过欠电压保护装置，其特征在于：所述电容充放电触发电路（4）包括三极管、电容以及二极管，所述电容与二极管串联连接在电源模块（2）的正负极输出端，所述三极管的基极连接电压比较电路（33）的输出端，三极管的集电极连接磁保持继电器的线圈，三极管的发射极连接二极管的正极。
4.根据权利要求2所述的双极控制自复式过欠电压保护装置，其特征在于：所述电压比较电路（33）与电容充放电触发电路（4）之间还设置有用于远程控制磁保持继电器（5）的遥控模块（9），所述遥控模块（9）的输入端分别与单相电源的相线以及电压比较电路（33）的输出端连接，遥控模块（9）的输出端与电容充放电触发电路（4）的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的双极控制自复式过欠电压保护装置，其特征在于：所述遥控模块（9）包括整流滤波电路（91）以及信号比较电路（92），整流滤波电路（91）的输入端连接单相电源的相线，信号比较电路（92）的输入端分别与整流滤波电路（91）的输出端和电压比较电路（33）的输出端连接，信号比较电路（92）的输出端连接电容充放电触发电路（4）的输入端。
6.根据权利要求1至5任一项所述的双极控制自复式过欠电压保护装置，其特征在于：所述电容充放电触发电路（4）设置有两组，一组用于同时触发两个磁保持继电器的动作线圈，另一组用于同时触发磁保持继电器的复归线圈。
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| CN 201220743897 CN203039345U (zh) | 2012-12-31 | 2012-12-31 | 双极控制自复式过欠电压保护装置 |
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| CN105896458A (zh) * | 2014-12-10 | 2016-08-24 | 李华 | 压变继电器 |
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