CN203839926U - 一种过电流保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电气过载保护技术领域，公开了一种过电流保护装置，包括：盘式电流表、第一光电检测电路、第一双稳态电路、T触发器单元、第二双稳态电路，延时回路以及执行回路；所述盘式电流表的表盘上标注电流整定值刻度，所述第一光电检测电路的感应端置于所述电流整定值刻度处，感应此位置的电流表指针动作；所述光电检测电路依次通过所述第一双稳态电路、所述T触发器单元、所述第二双稳态电路以及所述延时回路与所述执行回路相连；所述执行回路与电源开关相连，控制电源通断。本实用新型采用电流表标注安全电流阈值，通过检测电流表指针在整定值位的动作，进而判断电流是否过载，进而执行电源通断的保护动作。

Description

一种过电流保护装置

技术领域

本实用新型涉及过载保护技术领域，特别涉及一种过电流保护装置。

背景技术

电机过电流保护是指电机在运行中可能发生故障和出现不正常运行情况造成电流突然增大且超过预定值(最大负荷电流)而切断电机电源的保护。如果电机长期过电流会引起电机发热、使其绝缘加速老化，甚至损坏。

通常电机过流保护采用的方式有双金属片热继电器、电流继电器、过流继电器、时间继电器等。过电流保护能否正确动作，对电机安全稳定运行非常重要。一般继电器调整其弹簧的松紧来达到整定值，即整定值，而且整定后的继电器经过一段时间运行后，由于震动，压簧疲劳，及温度等原因整定值会发生变化，运行稳定可靠性变差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种提升过流保护装置整定值稳定性的过流保护装置。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种过电流保护装置，包括：盘式电流表、第一光电检测电路、第一双稳态电路、T触发器单元、第二双稳态电路，延时回路以及执行回路；所述盘式电流表的表盘上标注电流整定值刻度，所述第一光电检测电路的感应端置于所述电流整定值刻度处，感应此位置的电流表指针动作；所述第一光电检测电路依次通过所述第一双稳态电路、所述T触发器单元、所述第二双稳态电路以及所述延时回路与所述执行回路相连；所述执行回路与电源开关相连，控制电源通断。

进一步地，所述第一光电检测电路包括：第一发光二极管以及第一光电三极管；所述第一发光二极管与所述第一光电三极管相对设置在所述电流整定值刻度处，中间留有可供所述盘式电流表指针通过的空隙；所述第一光电三极管与所述第一双稳态电路的输入端相连；所述第一发光二极管持续导通。

进一步地，所述T触发器单元包括：T触发器与反相器；所述反相器连接在所述T触发器输入端与所述第一稳态电路之间；所述T触发器的输出端与所述第二稳态电路的输入端相连。

进一步地，所述延时回路包括：第一中间继电器、保护出口继电器与时间继电器；所述第一中间继电器和保护出口继电器均与所述第二稳态电路输出端相连；所述时间继电器受所述保护出口继电器控制动作。

进一步地，所述执行回路包括：第二中间继电器；所述第二中间继电器与所述时间继电器相连，受所述时间继电器控制动作；所述第二中间继电器控制电源开关的开合。

进一步地，所述执行回路还包括：信号继电器；所述信号继电器与所述时间继电器相连，受所述时间继电器控制动作。

进一步地，所述过电流保护装置还包括：第二光电检测电路；所述第二光电检测电路包括：第二发光二极管与第二光电三极管；所述第一中间继电器通过接点倒换控制选择导通所述第一光电三极管或者第二光电三极管。

进一步地，所述第二发光二极管持续导通；所述第二光电三极管置于所述盘式电流表盘面上，位于所述电流整定值刻度与初始刻度之间，置于所述第一光电三极管左侧；所述第二发光二极管悬置于所述第二光电三极管正上方，两者间留有可供所述盘式电流表指针通过的空隙。

本实用新型提供的过电流保护装置，采用盘式电流表采集受保护器件的工作电流，通过光电检测电路监测电流表指针的摆幅，确定是否过流，电流采集及整定值的稳定性大幅提高；再通过双稳电路、延时回路以及T触发器单元形成逻辑电路，驱动执行回路，控制受保护器件的电源开关，从而形成高效稳定的逻辑动作电路，进而提升灵敏度；特别针对电机动作频繁，电流波动大以及保护要求高的场合。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的过电流保护装置的电气结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的T触发器的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的T触发器的波形图；

图4为本实用新型实施例提供的执行回路的结构示意图。

具体实施方式

参见图1，本实用新型实施例提供的一种过电流保护装置，包括：盘式电流表、第一光电检测电路T₁、第一双稳态电路IC₁、T触发器单元、第二双稳态电路IC₂，延时回路以及执行回路；采用盘式电流表采集受保护器件的工作电流，通过指针的摆幅显示当前工作电流的实际值，在电流表表盘上标注电流整定值刻度，从而可以准确的获知当前的工作电流是否处于过流状态；第一光电检测电路T₁的感应端置于电流整定值刻度处，感应此位置的电流表指针动作，当指针摆动遮挡光电耦合器件时，第一光电检测电路的输出电平将会变化，外界电路将会准确得知此时出于工作电流过流状态；第一光电检测电路T₁依次通过第一双稳态电路IC₁、T触发器单元、第二双稳态电路IC₂以及延时回路与执行回路相连；当检测到指针出遮挡时，即意味过流，第一光检测电路T₁输出电平翻转，进而第一双稳态电路IC₁输出电平翻转，T触发器输出翻转，第二双稳态电路输出电平翻转，进而驱动延时回路动作，当延时时间段内，指针再次经过整定值，工作电流回落，从而执行回路不动作；当延时时间段内，未检测到指针通过整定值处，即工作电流依然过流，此时延时回路驱动执行回路动作，断开电源开关，保护器件。

第一光电检测电路T₁包括：第一发光二极管以及第一光电三极管；第一光电三极管与第一双稳态电路的输入端相连；第一发光二极管持续导通；第一发光二极管与第一光电三极管相对设置在电流整定值刻度处，中间留有可供盘式电流表指针通过的空隙，当电流表指针通过空隙时，遮挡了第一发光二极管投向第一光电三极管的光，导致第一双稳态电路IC₁的输入电平翻转，即由高电平变为低电平。

第一光电检测电路采用一组光电耦合器件，由一个发光二极管HD413和一个光电三极管3DU21组成。发光二极管工作时始终处于发光状态，光电三极管在光照时呈低阻态，当电流表指针处在发光管下遮住光照时，光电三极管呈高阻态。利用这一特性，可将光信号转换成电信号。

第一双稳态电路采用NE555电路，双稳工作方式有两种：一种是R-S触发器电路，另一种是施密特触发器电路。它的两个输入端，即2脚和6脚合并成一个输入端，3脚为输出端，就组成为施密特触发器。其输出端有两个稳定状态，不仅和输入信号的状态有关，而且还要靠输入信号的电位来维持。

本实施例中，输入端使输出状态翻转的阀值电压有两个不同的值。当输入电压上升到Vi>2/3Vcc时，相当于R＝1，S非为1,输出Vo由高电平“1”翻转成低电平“0”；当输入电压逐渐下降到Vi<1/3Vcc时，相当于R＝0,S非为0，输出Vo由低电平“0”翻转成高电平“1”。这样就可以利用表指针所处的位置即遮光或不遮光来控制施密特触发器输出端的状态即出高电平“1”或者出低电平“0”。

参见图2，T触发器单元包括：T触发器与反相器；反相器连接在T触发器输入端与第一稳态电路之间；T触发器的输出端与第二稳态电路的输入端相连。

由于施密特触发器的输出状态要靠输入信号的电位来维持，当指针遮光时，其输入为低电平；输出为高电平；当指针离开光照时，输入为高电平，输出变为低电平，要想在光照时输出仍保持住高电平，显然要增加一个记忆单元，采用由四，二输入与非门CD4011组成一个T触发器回路就能解决这一问题。

参见图3，T触发器也叫计数触发器。每当输入端来一个低电平，其输出端就会翻转一次。

T触发器其输入要求是低电平触发，当初始工作时，如果输入为低电平，Q与Q非的状态是不定的。为了解决这一问题，在T触发器前面加一个反向器BG₁，在工作一开始时，保证T触发器输入端为高电平，其输出端Q为低电平，Q非为高电平，就不存在输出不定的问题。

参见图4，延时回路包括：第一中间继电器J₁、保护出口继电器J₂与时间继电器SJ；第一中间继电器J₂与第二稳态电路IC₂输出端相连；时间继电器SJ受保护出口继电器J₂控制动作。

执行回路包括：第二中间继电器ZJ；第二中间继电器ZJ与时间继电器SJ相连，受时间继电器SJ控制动作；第二中间继电器ZJ控制电源开关的开合。

执行回路还包括：信号继电器XJ与时间继电器相连，受时间继电器SJ控制动作。

J₂继电器为保护出口第二中间继电器。当电流大于整定值时，第一中间继电器J₂动作，起动时间继电器SJ经延时后第二中间继电器ZJ动作，使线圈TQ得电，开关跳闸，同时信号继电器XJ发出跳闸信号。

在延时保护回路中，如果电流超过整定值，电流表指针第一次经过整定值刻度遮光处，第一双稳态电路IC₁输入端由高电平变为低电平。其输出端3脚则由低电平变为高电平，反向器BG₁导通，其集电极为低电平，T触发器的输入端得到一个低电平使触发器翻转，由原来的Q非高电平变为低电平，IC₂输出端变为高电平，第一中间继电器J₁和保护出口继电器J₂动作，启动时间继电器SJ。当指针离开整定值遮光处时，虽然IC₁输出端3脚由高电平变为低电平，反向器BG₁集电极由低电平变为高电平，但由于T触发器输入端来了一个高电平，这一高电平不能触发使其翻转，故T触发器输出端Q非仍保持原来状态不变，即低电平，第二双稳态电路IC₂输出端仍为高电平。如果在延时时间内电流下降到正常工作电流时，电流表指针第二次经过整定值时，同样道理，T触发器输入器输入端又来了一个低电平使其翻转。Q非变为高电平，第二保护出口继电器J₂失电，断开时间继电器SJ线圈，保护不动作；反之，如果在延时时间内电流表指针不返回，即表指针没有第二次经过整定值处，延时时间到保护动作跳闸。

但是还有一种特殊情况，也就是当电流刚好在整定值处第一次遮光，启动延时回路。当表指针离开整定值处时，并不是向上升，而是下降返回，所以没有第二次经过整定值处，出现了一个方向不定的问题。如果不在技术上采取措施，势必会造成开关延时动作。

为了避免这种情况，优选的，过电流保护装置还包括：第二光电检测电路T₂；第二光电检测电路T₂包括：第二发光二极管与第二光电三极管；第一中间继电器通过其接点的倒换操作，控制选择导通第一光电三极管或者第二光电三极管。

我们采用在小于整定值的刻度位置增加一对光电管，由第一中间继电器J₁接点倒换第一和第二光电三极管工作状态。不管表指针在整定值处是上升或是下降，电流返回时，必然要经过整定值下方的一对光电管T₂，通过这对光电管来断开延时回路不让其开关动作。

第二发光二极管持续导通；第二光电三极管置于所述盘式电流表盘面上，位于电流整定值刻度与初始刻度之间，置于第一光电三极管左侧，紧邻第一光电三极管；第二发光二极管悬置于第二光电三极管正上方，两者间留有可供盘式电流表指针通过的空隙。

过电流保护装置还包括：变压回路；变压回路的一次侧线圈连接待保护器件，采集电流信号；变压回路的二次侧向过电流保护装置供电。变压回路还包括：整流桥；整流桥连接在变压回路二次侧线圈的输出端，对电流信号进行整流。

本实用新型提供的过电流保护装置，采用盘式电流表采集受保护器件的工作电流，通过光电检测电路监测电流表指针的摆幅，确定是否过流，电流采集及整定值的稳定性大幅提高；再通过双稳电路、延时回路以及T触发器单元形成逻辑电路，驱动执行回路，控制受保护器件的电源开关，从而形成高效稳定的逻辑动作电路，进而提升灵敏度；特别针对电机动作频繁，电流波动大以及保护要求高的场合。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种过电流保护装置，其特征在于，包括：盘式电流表、第一光电检测电路、第一双稳态电路、T触发器单元、第二双稳态电路，延时回路以及执行回路；所述盘式电流表的表盘上标注电流整定值刻度，所述第一光电检测电路的感应端置于所述电流整定值刻度处，感应此位置的电流表指针动作；所述第一光电检测电路依次通过所述第一双稳态电路、所述T触发器单元、所述第二双稳态电路以及所述延时回路与所述执行回路相连；所述执行回路与电源开关相连，控制电源通断。

2.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于，所述第一光电检测电路包括：第一发光二极管以及第一光电三极管；所述第一发光二极管与所述第一光电三极管相对设置在所述电流整定值刻度处，中间留有可供所述盘式电流表指针通过的空隙；所述第一光电三极管与所述第一双稳态电路的输入端相连；所述第一发光二极管持续导通。

3.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于，所述T触发器单元包括：T触发器与反相器；所述反相器连接在所述T触发器输入端与所述第一稳态电路之间；所述T触发器的输出端与所述第二稳态电路的输入端相连。

4.如权利要求1所述的过电流保护装置，其特征在于，所述延时回路包括：第一中间继电器、保护出口继电器均以及时间继电器；所述第一中间继电器和保护出口继电器均与所述第二稳态电路输出端相连；所述时间继电器受所述保护出口继电器控制动作。

5.如权利要求4所述的过电流保护装置，其特征在于，所述执行回路包括：第二中间继电器；所述第二中间继电器与所述时间继电器相连，受所述时间继电器控制动作；所述第二中间继电器控制电源开关的开合。

6.如权利要求5所述的过电流保护装置，其特征在于，所述执行回路还包括：信号继电器；所述信号继电器与所述时间继电器相连，受所述时间继电器控制动作。

7.如权利要求4～6任一项所述的过电流保护装置，其特征在于，还包括：第二光电检测电路；所述第二光电检测电路包括：第二发光二极管与第二光电三极管；所述第一中间继电器通过接点倒换控制选择导通所述第一光电三极管或者第二光电三极管。

8.如权利要求7所述的过电流保护装置，其特征在于：所述第二发光二极管持续导通；所述第二光电三极管置于所述盘式电流表盘面上，位于所述电流整定值刻度与初始刻度之间，置于所述第一光电三极管左侧；所述第二发光二极管悬置于所述第二光电三极管正上方，两者间留有可供所述盘式电流表指针通过的空隙。