CN203859497U - 电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器,属于三相交流电机的保护装置技术领域。该该自动保护器包括电源电路、PLC控制电路和缺相检测控制电路,电源电路用于为缺相检测控制电路提供+15V、-15V和+5V电压;PLC控制电路用于电机正常转动和当过压时使电机停止转动;缺相检测控制电路与PLC控制电路连接,用于检测电机电路是否“虚接”或其他原因造成的频繁缺相,然后立即动作。该保护器为延时型,当由于供电部门造成的偶尔缺相,使得缺相时间小于延时时间,那么缺相保护不动作;但若当由于电机电路“虚接”或其他原因造成的频繁缺相,当缺相时间大于延时时间,缺相保护立即动作。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器,属于三相交流电机的保护装置技术领域。
背景技术
在三相低压配电线路中,时常会出现缺相或过压等情况,这对电路负载尤其是电机的正常运行会产生较大影响,故在实际运行中对主电路的缺相或过压能起到保护作用,但由于现实中的保护电路基本为瞬时型的,一缺相即刻保护,而此次缺相又是供电部门的原因,马上恢复送电,那么此次保护是没必要的,若机床正加工工件,势必影响工件质量,同时还要查找停机原因,影响生产效率。如果不安装保护器,对于供电线路偶尔缺相是无法发现的,尤其是短暂的,没有造成设备损坏的暂时失压,更是引不起注意,如果不是供电部门造成的缺相,而是由于电机的电路“虚接”或其他原因造成的缺相,必然埋下隐患。
综上所述,现有的电机保护器存在的问题有:(1)在三相低压配电线路中,如果所用的保护电路为瞬时型的,时常会让保护器在不需要保护的情况保护,这样会影响生产效率;(2)在三相低压配电线路中,如果不使用保护电路,由于电机在运行中会出现缺相或过压这些情况,这样会造成设备损坏。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足,本实用新型提供一种电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器。该电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器为延时型,当由于供电部门造成的偶尔缺相,使得缺相时间小于延时时间,那么缺相保护不动作;但若当由于电机电路“虚接”或其他原因造成的频繁缺相,当缺相时间大于延时时间,缺相保护立即动作;但当过压继电器检测到任何两相超过380V的电压,立刻将让电机停转,本实用新型通过以下技术方案实现。
一种电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器,所述该自动保护器包括电源电路、PLC控制电路和缺相检测控制电路,所述电源电路包括变压器T1,整流二极管,两个滤波电容C1、C2,三个稳压器U1、U2、U3和若干电容,PLC控制电路包括三相交流线A、B、C,零线N,交流接触器线圈KM,两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2,热继电器FR,两个过压继电器线圈G1、G2,两个过压继电器常闭触点G01、G02,停止按钮SB4,启动按钮SB5,欠压切断开关K1和电机M,缺相检测控制电路由ABC相触发模块、ABC缺相检验模块和缺相控制模块组成;
所述电源电路经降压、整流、滤波,再分别经稳压器U1、U2、U3获得+15V、-15V和+5V电压;
所述PLC控制电路:三相交流线A、B、C经过热继电器FR后与电机M三相相连,交流接触器常开触点KM-2接于三相交流线A、B、C与电机M之间,启动按钮SB5和交流接触器常开触点KM-1并联后与停止按钮SB4、欠压切断开关K1、交流接触器线圈KM、两个过压继电器常闭触点G01、G02串联跨接于A相交流线与零线N之间,过压继电器线圈G1跨接于B相交流线与C相交流线之间,过压继电器线圈G2跨接于A相交流线与C相交流线之间;
所述缺相检测控制电路包括三个变压器T2、T3、T4,三个集成触发器U4、U6、U8,四个三极管Q1、Q2、Q3、Q4,三个功放芯片U5、U7、U9,三个晶闸管VT1、VT2、VT3,三个发光二级管VD5、VD6、VD7,或门芯片U10,继电器线圈K1,若干电容、若干滑动电阻和若干电阻,ABC相触发模块中:变压器T2、T3、T4的主线圈分别跨接于对应的三相交流线A、B、C与零线之间,变压器T2、T3、T4次级线圈一端接地,另一端分别经过电阻R3、R9、R17后分别与集成触发器U4、U6、U8的8脚相连,集成触发器U4、U6、U8的7脚接地,集成触发器U4、U6、U8的16脚的一路接电源电路+15V输出端,另一路分别经过电阻R4、R12、R20后与集成触发器U4、U6、U8的12脚相连,11脚上分别接电容C9、C12、C15后与集成触发器U4、U6、U8的12脚相连,集成触发器U4、U6、U8的9脚分两路连接,一路分别经过电阻R1、R11、R19后与滑动电阻BP1、BP4、BP7的滑动端相连,滑动电阻BP1、BP4、BP7的一端接电源电路-15V输出端,另一端接地;集成触发器U4、U6、U8的9脚的另一路分别经过电阻R2、R10、R18后与集成触发器U4、U6、U8的4脚相连,而集成触发器U4、U6、U8的4脚分别经过电容C10、C13、C16后又与集成触发器U4、U6、U8的3脚相连,电源电路-15V输出端一路分别经过电阻R5、R13、R21后与集成触发器U4、U6、U8的5脚相连,另一路分别经过滑动电阻BP2、BP5、BP8与电阻R6、R14、R22的一端串联,电阻R6、R14、R22另一端分别与集成触发器U4、U6、U83脚相连;ABC相缺相检验模块中:集成触发器U4、U6、U8的1脚分别经过电阻R8、R16、R23后与三极管Q1、Q2、Q3的基极相连,三极管Q1、Q2、Q3的集电极分别经过电阻R7、R15、R21后与电源电路+5V输出端相连,三极管Q1、Q2、Q3的集电极和发射极之间分别接电容C11、C14、C17,三极管Q1、Q2、Q3发射极接地,电源电路+5V输出端同时又分别经过滑动电阻BP3、BP6、BP8后接地,滑动电阻BP3、BP6、BP8的滑片端分别与功放芯片U5、U7、U9的负极相连,三极管Q1、Q2、Q3的集电极分别与功放芯片U5、U7、U9正极相连,功放芯片U5、U7、U9的输出端都分两路输出,一路分别与晶闸管VT1、VT2、VT3的控制极相连,晶闸管VT1、VT2、VT3的阳极分别经过按钮SB1、SB2、SB3后接电源电路+15V输出端,阴极分别经过发光二级管VD5、VD6、VD7后接地,功放芯片U5、U7、U9的输出端另一路分别与或门芯片U10的三个输入端相连;在缺相控制模块中:或门芯片U10的输出端经过电阻R25后与三极管Q4的基极相连,三极管Q4集电极与电源电路+5V输出端相连,三极管Q4发射极经过继电器线圈K1后接地。
上述的电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的保护方法,方法为:
a、电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的防缺相、防干扰保护方法,以防缺A相为例,防缺B相和防缺C相的保护方法与防缺A相原理相同,具体步骤如下:
(1.1)按下启动按钮SB5,然后交流接触器线圈KM通电吸合,使得两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2闭合,最后电机M转动;
(1.2)从A相交流线输出的交变电压经过变压器T2变压后形成30V的交变电压,此电压作为同步电压输入到集成触发器U4的8脚,在每个交流正弦波的正半周期间,都有一个脉冲从集成触发器U4的1脚输出,在此过程中调节滑动电阻BP2能使脉冲获得移相,改变电阻R4和电容C9,能获得不同的脉宽输出;
(1.3)电源电路+5V输出端连接到电阻R7和滑动电阻BP3的并联电路,部分电流经电阻R7后向电容C11充电,另一部分电流经滑动电阻BP3后使功放芯片U5的负极产生电压UP,开始时调节滑动电阻BP3使功放芯片U5正极的电压即电容C11上的电压Uc小于UP;
(1.4)步骤(1.2)中集成触发器U4的1脚每0.02秒输出的一个脉冲,三极管Q1就被导通一次,在三极管Q1导通的瞬间,电容迅速向地放电,电压Uc小于UP;
(1.5)当三相交流线缺A相时,电源电路+5V一直向电容C11充电,电压Uc越来越大,只有当充电时间达到t=-R7×C11×ln(1-UP/5)=0.02N时电压Uc才能等于电压UP,其中R7为电阻7的电阻值,C11为电容11的电容值,UP为功放芯片U5的负极电压值,t的单位为s,N为A相持续缺相的市电周期的个数;当Uc大于UP时,功放芯片U5输出端输出高电平,晶闸管VT1导通,发光二极管VD5点亮,在此过程中,功放芯片U10输出端输出高电平,继电器线圈K1得电,PLC控制电路上的欠压切断开关K1打开,交流接触器线圈KM释放,两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2打开,电机M停止转动,即
(a)N小于-50×C11×ln(1-UP/5),电机M正常运转;
(b)N大于等于-50×C11×ln(1-UP/5),电机M停止运转;
b、电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的防过压保护方法,以防AC相过压
为例,BC相过压的保护方法与防AC相过压原理相同,具体步骤如下:当过压过压继电器线圈检测到AC两相超过380V时,过压继电器常闭触点G01打开,交流接触器线圈KM、两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2闭合,电机M停止运转。
本实用新型的有益效果是:(1)该电机具有防干扰功能:该电机为延时型,当由于供电部门造成的偶尔缺相,使得缺相时间小于延时时间,那么缺相保护不动作;但若当由于电机电路“虚接”或其他原因造成的频繁缺相,当缺相时间大于延时时间,缺相保护立即动作;(2)该电机具有防过压功能:但当过压继电器检测到任何两相超过380V的电压,立刻将让电机停转。
附图说明
图1是本实用新型电源电路图;
图2是本实用新型PLC控制电路和缺相检测控制电路图。
图3是本实用新型电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的三相中A相防缺相、防干扰的保护方法工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式,对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1至2所示,该电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器,所述该自动保护器包括电源电路、PLC控制电路和缺相检测控制电路,所述电源电路包括变压器T1、整流二极管、两个滤波电容C1、C2、三个稳压器U1、U2、U3和若干电容,PLC控制电路包括三相交流线A、B、C、零线N、交流接触器线圈KM、两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2、热继电器FR、两个过压继电器线圈G1、G2、两个过压继电器常闭触点G01、G02、停止按钮SB4、启动按钮SB5、欠压切断开关K1和电机M,缺相检测控制电路由ABC相触发模块、ABC缺相检验模块和缺相控制模块组成;
所述电源电路经降压、整流、滤波,再分别经稳压器U1、U2、U3获得+15V、-15V和+5V电压;
所述PLC控制电路:三相交流线A、B、C经过热继电器FR后与电机M三相相连,交流接触器常开触点KM-2接于三相交流线A、B、C与电机M之间,启动按钮SB5和交流接触器常开触点KM-1并联后与停止按钮SB4、欠压切断开关K1、交流接触器线圈KM、两个过压继电器常闭触点G01、G02串联跨接于A相交流线与零线N之间,过压继电器线圈G1跨接于B相交流线与C相交流线之间,过压继电器线圈G2跨接于A相交流线与C相交流线之间;
所述缺相检测控制电路包括三个变压器T2、T3、T4、三个集成触发器U4、U6、U8、四个三极管Q1、Q2、Q3、Q4、三个功放芯片U5、U7、U9、三个晶闸管VT1、VT2、VT3、三个发光二级管VD5、VD6、VD7、或门芯片U10、继电器线圈K1、若干电容、若干滑动电阻和若干电阻,ABC相触发模块中:A相触发模块:变压器T2的主线圈分别跨接于A相交流线与零线之间,变压器T2次级线圈一端接地,另一端经过电阻R3后与集成触发器U4的8脚相连,集成触发器U4的7脚接地,集成触发器U4的16脚的一路接电源电路+15V输出端,另一路经过电阻R4后与集成触发器U4的12脚相连,U4的11脚上接电容C9后与集成触发器U4的12脚相连,集成触发器U4的9脚分两路连接,一路经过电阻R1后与滑动电阻BP1的滑动端相连,滑动电阻BP17的一端接电源电路-15V输出端,另一端接地;集成触发器U4的9脚的另一路经过电阻R2后与集成触发器U4的4脚相连,而集成触发器U4的4脚经过电容C10后又与集成触发器U4的3脚相连,电源电路-15V输出端一路经过电阻R5后与集成触发器U4的5脚相连,另一路经过滑动电阻BP2与电阻R6的一端串联,电阻R6另一端分别与集成触发器U4的3脚相连;B相触发模块:变压器T3的主线圈跨接于B相交流线与零线之间,变压器T3次级线圈一端接地,另一端经过电阻R9后与集成触发器U6的8脚相连,集成触发器U6的7脚接地,集成触发器U6的16脚的一路接电源电路+15V输出端,另一路经过电阻R12后与集成触发器U6的12脚相连,U6的11脚上接电容C12后与集成触发器U6的12脚相连,集成触发器U6的9脚分两路连接,一路经过电阻R11后与滑动电阻BP4的滑动端相连,滑动电阻BP4的一端接电源电路-15V输出端,另一端接地;集成触发器U6的9脚的另一路经过电阻R10后与集成触发器U6的4脚相连,而集成触发器U6的4脚经过电容C13后又与集成触发器U6的3脚相连,电源电路-15V输出端一路经过电阻R13后与集成触发器U6的5脚相连,另一路经过滑动电阻BP5与电阻R14的一端串联,电阻R14另一端分别与集成触发器U6的3脚相连;C相触发模块:变压器T4的主线圈跨接于C相交流线与零线之间,变压器T4次级线圈一端接地,另一端经过电阻R17后与集成触发器U8的8脚相连,集成触发器U8的7脚接地,集成触发器U8的16脚的一路接电源电路+15V输出端,另一路经过电阻R20后与集成触发器U8的12脚相连,集成触发器U8的11脚上接电容C15后与集成触发器U8的12脚相连,集成触发器U8的9脚分两路连接,一路经过电阻R19后与滑动电阻BP7的滑动端相连,滑动电阻BP7的一端接电源电路-15V输出端,另一端接地;集成触发器U8的9脚的另一路经过电阻R18后与集成触发器U8的4脚相连,而集成触发器U8的4脚经过电容C16后又与集成触发器U8的3脚相连,电源电路-15V输出端一路经过电阻R21后与集成触发器U8的5脚相连,另一路分别经过滑动电阻BP8与电阻R22的一端串联,电阻R22另一端分别与集成触发器U8的3脚相连;ABC相缺相检验模块中:A相缺相检验模块:集成触发器U4的1脚经过电阻R8后与三极管Q1的基极相连,三极管Q1的集电极经过电阻R7后与电源电路+5V输出端相连,三极管Q1的集电极和发射极之间接电容C11,三极管Q1发射极接地,电源电路+5V输出端同时经过滑动电阻BP3后接地,滑动电阻BP3的滑片端与功放芯片U5的负极相连,三极管Q1的集电极与功放芯片U5正极相连,功放芯片U5的输出端都分两路输出,一路与晶闸管VT1的控制极相连,晶闸管VT1的阳极经过按钮SB1后接电源电路+15V输出端,阴极经过发光二级管VD5后接地,功放芯片U5输出端另一路分与或门芯片U10的输入端相连;B相缺相检验模块:集成触发器U6的1脚经过电阻R16后与三极管Q2的基极相连,三极管Q2的集电极经过电阻R15后与电源电路+5V输出端相连,三极管Q2的集电极和发射极之间接电容C14,三极管Q2发射极接地,电源电路+5V输出端同时又经过滑动电阻BP6后接地,滑动电阻BP6的滑片端与功放芯片U7的负极相连,三极管Q2的集电极与功放芯片U7正极相连,功放芯片U7的输出端都分两路输出,一路与晶闸管VT2的控制极相连,晶闸管VT2的阳极分别经过按钮SB2后接电源电路+15V输出端,阴极分别经过发光二级管VD6后接地,功放芯片U7的输出端另一路与或门芯片U10的输入端相连;C相缺相检验模块:集成触发器U8的1脚经过电阻R23后与三极管Q3的基极相连,三极管Q3的集电极经过电阻R21后与电源电路+5V输出端相连,三极管Q3的集电极和发射极之间接电容C17,三极管Q3发射极接地,电源电路+5V输出端同时经过滑动电阻BP8后接地,滑动电阻BP8的滑片端与功放芯片U9的负极相连,三极管Q3的集电极与功放芯片U9正极相连,功放芯片U9的输出端都分两路输出,一路分别与晶闸管VT3的控制极相连,晶闸管VT3的阳极分别经过按钮SB3后接电源电路+15V输出端,阴极分别经过发光二级管VD7后接地,功放芯片U9的输出端另一路与或门芯片U10的输入端相连;在缺相控制模块中:或门芯片U10的输出端经过电阻R25后与三极管Q4的基极相连,三极管Q4集电极与电源电路+5V输出端相连,三极管Q4发射极经过继电器线圈K1后接地。
如图3所示,该上述的电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的保护方法,其方法为:
a、电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的防缺相、防干扰保护方法,以防缺A相为例,防缺B相和防缺C相的保护方法与防缺A相原理相同,具体步骤如下:
(1.1)按下启动按钮SB5,然后交流接触器线圈KM通电吸合,使得两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2闭合,最后电机M转动;
(1.2)从A相交流线输出的交变电压经过变压器T2变压后形成30V的交变电压,此电压作为同步电压输入到集成触发器U4的8脚,在每个交流正弦波的正半周期间,都有一个脉冲从集成触发器U4的1脚输出,在此过程中调节滑动电阻BP2能使脉冲获得移相,改变电阻R4和电容C9,能获得不同的脉宽输出;
(1.3)电源电路+5V输出端连接到电阻R7和滑动电阻BP3的并联电路,部分电流经电阻R7后向电容C11充电,另一部分电流经滑动电阻BP3后使功放芯片U5的负极产生电压UP,开始时调节滑动电阻BP3使功放芯片U5正极的电压即电容C11上的电压Uc小于UP;
(1.4)步骤(1.2)中集成触发器U4的1脚每0.02秒输出的一个脉冲,三极管Q1就被导通一次,在三极管Q1导通的瞬间,电容迅速向地放电,电压Uc小于UP;
(1.5)当三相交流线缺A相时,电源电路+5V一直向电容C11充电,电压Uc越来越大,只有当充电时间达到t=-R7×C11×ln(1-UP/5)=0.02N时电压Uc才能等于电压UP,其中R7为电阻7的电阻值,C11为电容11的电容值,UP为功放芯片U5的负极电压值,t的单位为s,N为A相持续缺相的市电周期的个数;当Uc大于UP时,功放芯片U5输出端输出高电平,晶闸管VT1导通,发光二极管VD5点亮,在此过程中,功放芯片U10输出端输出高电平,继电器线圈K1得电,PLC控制电路上的欠压切断开关K1打开,交流接触器线圈KM释放,两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2打开,电机M停止转动,即
(a)N小于-50×C11×ln(1-UP/5),电机M正常运转;
(b)N大于等于-50×C11×ln(1-UP/5),电机M停止运转;
b、电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器的防过压保护方法,以防AC相过压
为例,BC相过压的保护方法与防AC相过压原理相同,具体步骤如下:当过压过压继电器线圈检测到AC两相超过380V时,过压继电器常闭触点G01打开,交流接触器线圈KM、两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2闭合,电机M停止运转。
Claims (1)
1.一种电机防缺相、防过压、防干扰自动保护器,其特征在于:所述该自动保护器包括电源电路、PLC控制电路和缺相检测控制电路,所述电源电路包括变压器T1,整流二极管,两个滤波电容C1、C2,三个稳压器U1、U2、U3和若干电容,PLC控制电路包括三相交流线A、B、C,零线N,交流接触器线圈KM,两个交流接触器常开触点KM-1、KM-2,热继电器FR,两个过压继电器线圈G1、G2,两个过压继电器常闭触点G01、G02,停止按钮SB4,启动按钮SB5,欠压切断开关K1和电机M,缺相检测控制电路由ABC相触发模块、ABC缺相检验模块和缺相控制模块组成;
所述电源电路经降压、整流、滤波,再分别经稳压器U1、U2、U3获得+15V、-15V和+5V电压;
所述PLC控制电路:三相交流线A、B、C经过热继电器FR后与电机M三相相连,交流接触器常开触点KM-2接于三相交流线A、B、C与电机M之间,启动按钮SB5和交流接触器常开触点KM-1并联后与停止按钮SB4、欠压切断开关K1、交流接触器线圈KM、两个过压继电器常闭触点G01、G02串联跨接于A相交流线与零线N之间,过压继电器线圈G1跨接于B相交流线与C相交流线之间,过压继电器线圈G2跨接于A相交流线与C相交流线之间;
所述缺相检测控制电路包括三个变压器T2、T3、T4,三个集成触发器U4、U6、U8,四个三极管Q1、Q2、Q3、Q4,三个功放芯片U5、U7、U9,三个晶闸管VT1、VT2、VT3,三个发光二级管VD5、VD6、VD7,或门芯片U10,继电器线圈K1,若干电容、若干滑动电阻和若干电阻,ABC相触发模块中:变压器T2、T3、T4的主线圈分别跨接于对应的三相交流线A、B、C与零线之间,变压器T2、T3、T4次级线圈一端接地,另一端分别经过电阻R3、R9、R17后分别与集成触发器U4、U6、U8的8脚相连,集成触发器U4、U6、U8的7脚接地,集成触发器U4、U6、U8的16脚的一路接电源电路+15V输出端,另一路分别经过电阻R4、R12、R20后与集成触发器U4、U6、U8的12脚相连,11脚上分别接电容C9、C12、C15后与集成触发器U4、U6、U8的12脚相连,集成触发器U4、U6、U8的9脚分两路连接,一路分别经过电阻R1、R11、R19后与滑动电阻BP1、BP4、BP7的滑动端相连,滑动电阻BP1、BP4、BP7的一端接电源电路-15V输出端,另一端接地;集成触发器U4、U6、U8的9脚的另一路分别经过电阻R2、R10、R18后与集成触发器U4、U6、U8的4脚相连,而集成触发器U4、U6、U8的4脚分别经过电容C10、C13、C16后又与集成触发器U4、U6、U8的3脚相连,电源电路-15V输出端一路分别经过电阻R5、R13、R21后与集成触发器U4、U6、U8的5脚相连,另一路分别经过滑动电阻BP2、BP5、BP8与电阻R6、R14、R22的一端串联,电阻R6、R14、R22另一端分别与集成触发器U4、U6、U83脚相连;ABC相缺相检验模块中:集成触发器U4、U6、U8的1脚分别经过电阻R8、R16、R23后与三极管Q1、Q2、Q3的基极相连,三极管Q1、Q2、Q3的集电极分别经过电阻R7、R15、R21后与电源电路+5V输出端相连,三极管Q1、Q2、Q3的集电极和发射极之间分别接电容C11、C14、C17,三极管Q1、Q2、Q3发射极接地,电源电路+5V输出端同时又分别经过滑动电阻BP3、BP6、BP8后接地,滑动电阻BP3、BP6、BP8的滑片端分别与功放芯片U5、U7、U9的负极相连,三极管Q1、Q2、Q3的集电极分别与功放芯片U5、U7、U9正极相连,功放芯片U5、U7、U9的输出端都分两路输出,一路分别与晶闸管VT1、VT2、VT3的控制极相连,晶闸管VT1、VT2、VT3的阳极分别经过按钮SB1、SB2、SB3后接电源电路+15V输出端,阴极分别经过发光二级管VD5、VD6、VD7后接地,功放芯片U5、U7、U9的输出端另一路分别与或门芯片U10的三个输入端相连;在缺相控制模块中:或门芯片U10的输出端经过电阻R25后与三极管Q4的基极相连,三极管Q4集电极与电源电路+5V输出端相连,三极管Q4发射极经过继电器线圈K1后接地。
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