CN203339651U

CN203339651U - 一种多功能空气开关

Info

Publication number: CN203339651U
Application number: CN2013203101024U
Authority: CN
Inventors: 杜德光; 葛巧谊; 刘占峰; 姚玉涛
Original assignee: HENAN HUIER NANO-TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Luoyang Hui Er nanosecond science and technology company limited
Priority date: 2013-05-31
Filing date: 2013-05-31
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2023-05-31

Abstract

本实用新型公开一种多功能空气开关，其包括有过压、欠压、过热判别电路、关断控制电路、以及为上述电路提供直流电源的电源电路，过压、欠压、过热判别电路在电源电路输出电压过高或过低、或/和空气开关内部温度过高时，进行判别并输出相应的信号至关断控制电路中，关断控制电路对信号接收、校验、确认后，感测元件动作，切断电源，实现空气开关过压、欠压、过热保护。本实用新型能够为电气设备的安全提供更加完善的保护，具有良好的经济效益，适宜于推广应用。

Description

一种多功能空气开关

技术领域

本实用新型属于电器控制技术领域，特别是涉及一种多功能空气开关。

背景技术

空气开关也称为低压断路器，是低压配电网络和电力拖动系统中非常重要的一种电器，集控制和多种保护功能于一身，用于接触和分断电路，当电路或电气设备发生短路、严重过载等故障时，能够自动切断电路。

目前，空气开关的主要功能是过流保护和漏电保护，但是，当电力电源发生变化，使正常的电源电压瞬间增高很多，远远超过电气设备本身的承受值、以及国家对电压的规定值时，空气开关却不会自动跳闸，在一定时间内会造成电气设备烧坏，这种现象经常出现，导致电力部门每年为此都要付出可观的赔偿费。

发明内容

造成电力电源电压增高的原因有多种，变压器中线脱落、高压线搭落到低压供电回路、夏天雷击等等，都会造成电压的瞬间升高而造成电气设备的损坏。为解决上述问题，本实用新型的目的是提供一种具有过电压、欠电压和过温度保护功能的多功能空气开关。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种多功能空气开关，其包括有过压、欠压、过热判别电路、关断控制电路、以及为上述电路提供直流电源的电源电路，过压、欠压、过热判别电路在电源电路输出电压过高或过低、或/和空气开关内部温度过高时，进行判别并输出相应的信号至关断控制电路中，关断控制电路对信号接收、校验、确认后，感测元件动作，切断电源，实现空气开关过压、欠压、过热保护。

所述的多功能空气开关，其电源电路包括电源变压器、整流桥、三端稳压器，电源变压器的输入端与220V交流电源连接，电源变压器、整流桥、三端稳压器依次连接，三端稳压器的输出端与过压、欠压、过热判别电路和关断控制电路连接。

所述的多功能空气开关，其过压、欠压、过热判别电路包括第一电压比较器、第二电压比较器、温度传感器、三极管和单片机，第一电压比较器的同相端与第一电位器的中间抽头端连接，第二电压比较器的反相端与第二电位器的中间抽头端连接，第一电位器的第一连接端、第二电位器的第二连接端与电源电路中整流桥的输出正端连接，第一电位器的第二连接端、第二电位器的第一连接端接地，第一电压比较器、第二电压比较器的输出端分别经第一隔离二极管、第二隔离二极管与三极管的基极连接，三极管的集电极、发射极分别与整流桥的输出正、负端连接；三极管的集电极与单片机的输入引脚连接，单片机的两个输出引脚与关断控制电路连接。

所述的多功能空气开关，其关断控制电路包括驱动集成电路、第一启动按钮和磁保持继电器，驱动集成电路的两个输入端分别与过压、欠压、过热判别电路中的单片机的两个输出引脚连接，驱动集成电路的两个输出端与磁保持继电器的线圈连接，磁保持继电器的常开触点与第一启动按钮串接在220V交流电源的火线与电源变压器一端之间，且电源变压器此端与220V交流电源的零线之间接有发光二级管。

所述的多功能空气开关，其关断控制电路还包括第二启动按钮，第二启动按钮接在三端稳压器的输入端、公共地端。

由于采用如上所述的技术方案，本实用新型具有如下优越性：

该多功能空气开关，其设计合理，功能完善，在现有的空气开关过流和漏电保护的基础上，增加了过电压、欠电压和过温度保护功能，为电气设备的安全提供更加完善的保护，具有良好的经济效益，适宜于推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。

如图1所示，该多功能空气开关，其包括有过压、欠压、过热判别电路、关断控制电路、以及为上述电路提供直流电源的电源电路，过压、欠压、过热判别电路在电源电路输出电压过高或过低、或/和空气开关内部温度过高时，进行判别并输出相应的信号至关断控制电路中，关断控制电路对信号接收、校验、确认后，感测元件动作，切断电源，实现空气开关过压、欠压、过热保护。

上述的电源电路，其包括电源变压器B、整流桥Q1和三端稳压器IC3，电源变压器B的输入端与220V交流电源连接，电源变压器B、整流桥Q1、三端稳压器IC3依次连接，整流桥的输出端跨接有滤波电容C1，三端稳压器的输出端与过压、欠压、过热判别电路和关断控制电路连接。

上述的过压、欠压、过热判别电路，其包括第一电压比较器A1、第二电压比较器A2、温度传感器T2、三极管VD1和单片机IC2，第一电压比较器A1的同相端与第一电位器RW1的中间抽头端连接，第二电压比较器A2的反相端与第二电位器RW2的中间抽头端连接，第一电位器的第一连接端、第二电位器的第二连接端与电源电路中整流桥Q1的输出正端连接，第一电位器的第二连接端、第二电位器的第一连接端接地，第一电压比较器A1、第二电压比较器A2的输出端分别与第一隔离二极管D5、第二隔离二极管D6的正极连接，第一隔离二极管、第二隔离二极管的负极经限位电阻R9与三极管VD1的基极连接，三极管VD1的集电极经限位电阻R10与整流桥的输出正端连接，三极管VD1的发射极与整流桥的输出负端连接；三极管VD1的集电极与单片机IC2的输入引脚（5脚）连接，单片机IC2的两个输出引脚（1脚、3脚）与关断控制电路连接。

上述的关断控制电路，其包括驱动集成电路IC1、第一启动按钮K1和磁保持继电器J，驱动集成电路IC1的两个输入端（3脚、7脚）分别与单片机IC2的两个输出引脚（1脚、3脚）连接，驱动集成电路IC1的两个输出端（1脚、5脚）与磁保持继电器J的线圈连接，磁保持继电器J的常开触点与第一启动按钮K1串接在220V交流电源的火线L与电源变压器B一端之间，且电源变压器B此端与220V交流电源的零线N之间接有发光二级管LED。

上述的关断控制电路，其还包括用于强制断开单片机IC2与驱动集成电路IC1之间信号传输的第二启动按钮K2，第二启动按钮K2接在三端稳压器IC3的输入端、公共地端。当按下第二启动按钮K2时，驱动集成电路IC1对信号接收、校验、确认后，其1脚、5脚输出与启动相反的关断脉冲电压，使感测元件磁保持继电器J的线圈失电，其常开触点恢复断开，切断交流电源，实现空气开关强制断电。

下面详细描述本实用新型多功能空气开关的工作原理。

按下第一启动按钮K1并≥0.5秒，电源变压器B得电、降压，经整流桥Q1整流、滤波电容C1滤波后，在线路的H点获得平滑的直流电压，H点电压接至第一电位器RW1的第一连接端、第二电位器RW2的第二连接端，即第一电位器RW1、第二电位器RW2的输入端，调节第一电位器RW1的抽头，使第一电位器RW1的中间抽头端电压与需要保护过电压的数值相对应，并使此电压在设定过电压值时大于第一电压比较器A1的基准电压；平滑的直流电压经三端稳压器IC3稳压后，为整个电路提供直流电源。

稳压后的直流电源电压经电容C5输入单片机IC2的2脚，使单片机IC2的1脚输出一个正脉冲、，正脉冲经二极管D4、电阻R7输入驱动集成电路IC1的3脚，驱动集成电路IC1的1脚、5脚输出一个脉冲电压，使磁保持继电器J的线圈得电，其常开触点闭合，交流电源输出，同时发光二级管LED点亮；此时多功能空气开关正常工作，第一电压比较器A1、第二电压比较器A2的输出端为低电平，由于第一隔离二极管D5、第二隔离二极管D6的隔离，三极管VD1为截止状态，单片机IC2无指令输入。

当电源电压突然升高，致使H点电压也随之升高，使第一电压比较器A1的同相端输入电压升高，高于第一电压比较器A1的基准电压（6脚电压）时，第一电压比较器A1的输出由低电平转为高电平，使三极管VD1导通，将过电压的传感指令送至单片机IC2中，单片机IC2对指令检测确认后，单片机IC2的输出引脚（3脚）输出高电平，此高电平经二极管D7、电阻R4，送至驱动集成电路IC1的输入端（7脚）中，驱动集成电路IC1对信号接收、校验、确认后，其1脚、5脚输出与启动相反的关断脉冲电压，使感测元件磁保持继电器J的线圈失电，其常开触点恢复断开，切断交流电源，实现空气开关过压保护。

当电源电压突然降低，致使H点电压也随之降低，使第二电压比较器A2的反相端输入电压降低，低于其同相端电压（3脚电压）时，第二电压比较器A2的输出由低电平转为高电平，使三极管VD1导通，将欠电压的传感指令送至单片机IC2中，单片机IC2对指令检测确认后，单片机IC2的输出引脚（3脚）输出高电平，此高电平经二极管D7、电阻R4，送至驱动集成电路IC1的输入端（7脚）中，驱动集成电路IC1对信号接收、校验、确认后，其1脚、5脚输出与启动相反的关断脉冲电压，使感测元件磁保持继电器J的线圈失电，其常开触点恢复断开，切断交流电源，实现空气开关欠压保护。

温度传感器T2温度正常时，线路中的P点为低电平，二极管D3反向截止，没有传感指令；当温度传感器T2温度升高且达到预设的温度保护值时，温度传感器T2内部接点断开，P点由低电平转为高电平，经二极管D7、电阻R4，送至驱动集成电路IC1的输入端（7脚）中，驱动集成电路IC1对信号接收、校验、确认后，其1脚、5脚输出与启动相反的关断脉冲电压，使感测元件磁保持继电器J的线圈失电，其常开触点恢复断开，切断交流电源，实现空气开关过热保护。

上述的三端稳压器IC3采用LM7805，第一电压比较器A1、第二电压比较器A2均采用LM339，单片机IC2采用51系列单片机。

Claims

1.一种多功能空气开关，其特征是：其包括有过压、欠压、过热判别电路、关断控制电路、以及为上述电路提供直流电源的电源电路，过压、欠压、过热判别电路在电源电路输出电压过高或过低、或/和空气开关内部温度过高时，进行判别并输出相应的信号至关断控制电路中，关断控制电路对信号接收、校验、确认后，感测元件动作，切断电源，实现空气开关过压、欠压、过热保护。

2.根据权利要求1所述的多功能空气开关，其特征是：其电源电路包括电源变压器、整流桥、三端稳压器，电源变压器的输入端与220V交流电源连接，电源变压器、整流桥、三端稳压器依次连接，三端稳压器的输出端与过压、欠压、过热判别电路和关断控制电路连接。

3.根据权利要求1所述的多功能空气开关，其特征是：其过压、欠压、过热判别电路包括第一电压比较器、第二电压比较器、温度传感器、三极管和单片机，第一电压比较器的同相端与第一电位器的中间抽头端连接，第二电压比较器的反相端与第二电位器的中间抽头端连接，第一电位器的第一连接端、第二电位器的第二连接端与电源电路中整流桥的输出正端连接，第一电位器的第二连接端、第二电位器的第一连接端接地，第一电压比较器、第二电压比较器的输出端分别经第一隔离二极管、第二隔离二极管与三极管的基极连接，三极管的集电极、发射极分别与整流桥的输出正、负端连接；三极管的集电极与单片机的输入引脚连接，单片机的两个输出引脚与关断控制电路连接。

4.根据权利要求1所述的多功能空气开关，其特征是：其关断控制电路包括驱动集成电路、第一启动按钮和磁保持继电器，驱动集成电路的两个输入端分别与过压、欠压、过热判别电路中的单片机的两个输出引脚连接，驱动集成电路的两个输出端与磁保持继电器的线圈连接，磁保持继电器的常开触点与第一启动按钮串接在220V交流电源的火线与电源变压器一端之间，且电源变压器此端与220V交流电源的零线之间接有发光二级管。

5.根据权利要求4所述的多功能空气开关，其特征是：其关断控制电路还包括第二启动按钮，第二启动按钮接在三端稳压器的输入端、公共地端。