CN205453086U - 过压和欠压保护脱扣器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种过压和欠压保护脱扣器。该过压和欠压保护脱扣器包括用于跟外部电网耦合的浪涌吸收电路；分别与浪涌吸收电路耦合的采样电路和电源电路；均与采样电路和电源电路耦合的过压比较电路和欠压比较电路；与过压比较电路和欠压比较电路耦合的隔离电路，与隔离电路耦合的延时电路，与延时电路耦合的执行电路。本实用新型的技术方案电路简单、抗干扰能力强，且通过延时电路延时，具备具有一定延时功能，避免电压正常波动导致误动作，降低误报率。

Description

过压和欠压保护脱扣器

技术领域

本实用新型涉及配电和工控领域，更具体的说，涉及一种过压和欠压保护脱扣器。

背景技术

由于两相电是从三相电某一相线跟零线组合得到，因此，电网电压常常会存在因接线失误将380V电压施加在230V电路上或电网不稳定造成电源过电压，烧毁断路器下端用电负载的情况。现有市场上对供电线路的过电压保护产品的电子电路存在调试难度高、合格率低、抗干扰能力差的特点。

现有另一种电压保护电路，过电压的检测元件和欠电压的检测元件共用电阻，生产过程中过电压和欠电压调试相互影响，合格率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种抗干扰能力强，降低误动作的过压和欠压保护脱扣器。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种过压和欠压保护脱扣器，包括用于跟外部电网耦合的浪涌吸收电路1；分别与浪涌吸收电路1耦合的采样电路2和电源电路3；均与采样电路2和电源电路3耦合的过压比较电路4和欠压比较电路5；与过压比较电路4和欠压比较电路5耦合的隔离电路6，与隔离电路6耦合的延时电路7，与延时电路7耦合的执行电路8。

优选的，所述浪涌吸收电路1包括压敏电阻RV1和电磁式脱扣线圈KA的限流线圈KA_1，所述压敏电阻RV1一端通过限流线圈KA_1耦合到电网的L级；另一端耦合到电网的N级。

优选的，所述电源电路3包括整流电路、稳压电路和基准电路；所述的稳压电路与整流电路耦合输出稳定的电源电压Vcc，基准电路与稳压电路耦合并分别向过压比较电路4和欠压比较电路5输出过压基准电压Va和欠压基准电压Vb。

优选的，所述稳压电路包括串联的第二电阻R2和第三电阻R3，以及基准电源集成电路IC1；所述稳压电源集成电路IC1的阴极和阳极分别与串联的第二电阻R2和第三电阻R3的两端连接，基准电源集成电路IC1的控制端耦合到第二电阻R2和第三电阻R3之间；稳压电源集成电路IC1与第二电阻R2连接的阴极输出稳定的电源电压Vcc；所述基准电路包括串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，稳压电源集成电路IC1的阴极和阳极分别与串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的两端连接，第四电阻R4和第五电阻R5之间耦合到过压比较电路4输出过压基准电压Va，第五电阻R5和第六电阻R6之间耦合到欠压比较电路5输出欠压基准电压Vb。

优选的，所述电源电路3还包括第一电阻R1和第一电容C1，所述的整流电路包括全波整流桥DB1，第一电阻R1一端耦合到电磁式脱扣线圈KA的限流线圈KA_1和本体线圈KA_2之间，另一端与第一电容C1一端连接，全波整流桥DB1的两个输入端分别连接到第一电容C1另一端和电网的N级；电源电路3还包括与基准电源集成电路IC1的阴极和阳极并联的第二电容C2。

优选的，所述采样电路2包括第一二极管VD1、第二二极管VD2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第三电容C3；第八电阻R8、第九电阻R9和第三电容C3组成并联电路，该并联电路一端连接到接地端，另一端与所述第一二极管VD1、第七电阻R7串接后耦合到所述浪涌吸收电路1；所述第二二极管VD2的正极耦合到第八电阻R8远离接地端的一端，负极耦合到第三电容C3远离接地端的一端；第七电阻R7和第八电阻R8之间耦合到过压比较电路4和欠压比较电路5输出采样电压Ve。

优选的，所述过压比较电路4包括第一比较器IC2A，所述第一比较器IC2A的同向输入端耦合到采样电路2，反向输入端耦合到电源电路输出过压基准电压Va的输出端；所述欠压比较电路5包括第二比较器IC2B，所述第二比较器IC2B的同向输入端耦合到电源电路输出欠压基准电压Vb的输出端，反向输入端耦合到采样电路2。

优选的，所述隔离电路6包括第三二极管VD3和第四二极管VD4；所述第三二极管VD3正极耦合到所述过压比较电路4的输出端，负极耦合到延时电路7；所述第四二极管VD4正极耦合到所述欠压比较电路5的输出端，负极耦合到延时电路7。

优选的，所述延时电路7包括串接在隔离电路6和接地端之间的第十电阻R10和第十一电阻R11，还包括并联在第十一电阻R11两端的第四电容C4。

优选的，所述执行电路8包括串联的限流线圈KA_1和本体线圈KA_2组成的电磁式脱扣线圈KA；以及串接在本体线圈KA_2和接地端之间的第五二极管VD5和可控硅VT1；所述可控硅VT1的控制端耦合到延时电路。

本实用新型通过浪涌吸收电路对后端的电路进行保护，通过过压比较电路和欠压比较电路对采集的电网电压进行判断，一旦超过保护阈值则由执行电路控制脱扣线圈动作，切断电网，从而保护用电设备不被高电压损坏。本实用新型的技术方案电路简单、抗干扰能力强，且通过延时电路延时，具备具有一定延时功能，避免电压正常波动导致误动作，降低误报率。通过电源电路提供稳定的工作电压Vcc，并分别输出用于过压和欠压检测的过压基准电压Va、欠压基准电压Vb，避免过电压和欠电压调试的互相影响，有效提高生产效率和产品质量。由两段式的电磁脱扣线圈的限流线圈与压敏电阻组成浪涌吸收电路；采用阻容延时对触发信号进行延时处理；用两个二极管作为隔离电路，防止过压比较电路输出和欠压比较电路输出相互干扰，结构简单可靠。

附图说明

图1是本实用新型过压和欠压保护脱扣器的原理框图；

图2是本实用新型过压和欠压保护脱扣器的电路原理示意图。

其中：1、浪涌吸收电路；2、采样电路；3、电源电路；4、过压比较电路；5、欠压比较电路；6、隔离电路；7、延时电路；8、执行电路；RV1、压敏电阻；KA、电磁式脱扣线圈；KA_1、限流线圈；KA_2、本体线圈；DB1、全波整流桥；R1、第一电阻；R2、第二电阻；R3、第三电阻；R4、第四电阻；R5、第五电阻；R6、第六电阻；R7、第七电阻；R8、第八电阻；R9、第九电阻；R10、第十电阻；R11、第十一电阻；C1、第一电容；C2、第二电容；C3、第三电容；C4、第四电容；VD1、第一二极管；VD2、第二二极管；VD3、第三二极管；VD4、第四二极管；VD5、第五二极管；IC1、并联稳压集成电路；IC2A、第一比较器；IC2B、第二比较器；VT1、可控硅。

具体实施方式

以下结合附图1、2给出的实施例，进一步说明本实用新型的过压和欠压保护脱扣器的具体实施方式。本实用新型的过压和欠压保护脱扣器不限于以下实施例的描述。

本实用新型的过压和欠压保护脱扣器包括用于跟外部电网耦合的浪涌吸收电路1；分别与浪涌吸收电路1耦合的采样电路2和电源电路3；均与采样电路2和电源电路3耦合的过压比较电路4和欠压比较电路5；与过压比较电路4和欠压比较电路5耦合的隔离电路6，与隔离电路6耦合的延时电路7，与延时电路7耦合的执行电路8。本实用新型通过浪涌吸收电路对后端的电路进行保护，通过过压比较电路和欠压比较电路对采集的电网电压进行判断，一旦超过保护阈值则由执行电路控制脱扣线圈动作，切断电网，从而保护用电设备不被高电压损坏。本实用新型的技术方案电路简单、抗干扰能力强，且通过延时电路延时，具备具有一定延时功能，避免电压正常波动导致误动作，降低误报率。

具体的，浪涌吸收电路1包括压敏电阻RV1和电磁式脱扣线圈KA的限流线圈KA_1，所述压敏电阻RV1一端通过限流线圈KA_1耦合到电网的L级；另一端耦合到电网的N级。电磁式脱扣线圈KA的限流线圈KA_1和压敏电阻RV1组成浪涌吸收电路1。电磁式脱扣线圈KA由串联的限流线圈KA_1和本体线圈KA_2组成，利用两段式的电磁脱扣线圈的限流线圈与压敏电阻组成浪涌吸收电路，当电网出现浪涌电压时，瞬间的浪涌电压经限流线圈KA_1后能量减少，再由压敏电阻RV1进行限压，所以压敏电阻RV1的能量等级可以适当减小。

所述电源电路3包括整流电路、稳压电路和基准电路；所述的稳压电路与整流电路耦合输出稳定的电源电压Vcc，基准电路与稳压电路耦合并分别向过压比较电路4和欠压比较电路5输出过压基准电压Va和欠压基准电压Vb。所述稳压电路包括串联的第二电阻R2和第三电阻R3，以及基准电源集成电路IC1；所述稳压电源集成电路IC1的阴极和阳极分别与串联的第二电阻R2和第三电阻R3的两端连接，基准电源集成电路IC1的控制端耦合到第二电阻R2和第三电阻R3之间；稳压电源集成电路IC1与第二电阻R2连接的阴极输出稳定的电源电压Vcc。基准电源集成电路可以采用市面上成熟的IC来实现，如TL431。所述基准电路包括串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6，稳压电源集成电路IC1的阴极和阳极分别与串联的第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6的两端连接，第四电阻R4和第五电阻R5之间耦合到过压比较电路4输出过压基准电压Va，第五电阻R5和第六电阻R6之间耦合到欠压比较电路5输出欠压基准电压Vb。所述电源电路3还包括第一电阻R1和第一电容C1，所述的整流电路包括全波整流桥DB1，第一电阻R1一端耦合到电磁式脱扣线圈KA的限流线圈KA_1和本体线圈KA_2之间，另一端与第一电容C1一端连接，全波整流桥DB1的两个输入端分别连接到第一电容C1另一端和电网的N级；电源电路3还包括与基准电源集成电路IC1的阴极和阳极并联的第二电容C2。

电网交流电源由第一电阻R1和第一电容C1阻容降压后由全波整流桥DB1进行全波整流，再由第二电阻R2、第三电阻R3和基准电源集成电路IC1进行稳压，第二电容C2对稳压后的电源进行滤波，以给电路提供稳定的电压Vcc(通常为7.5V)。第四电阻R4、第五电阻R5和第六电阻R6对电源Vcc进行分压，获得过压基准电压Va和欠压基准电压Vb，作为比较电路进行过电压和欠电压的判断基准。

采样电路2包括第一二极管VD1、第二二极管VD2、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9和第三电容C3；第八电阻R8、第九电阻R9和第三电容C3组成并联电路，该并联电路一端连接到接地端，另一端与所述第一二极管VD1、第七电阻R7串接后耦合到限流线圈KA_1；所述第二二极管VD2的正极耦合到第八电阻R8远离接地端的一端，负极耦合到第三电容C3远离接地端的一端，第七电阻R7和第八电阻R8之间耦合到过压比较电路4和欠压比较电路5输出采样电压Ve。电网交流电源经第一二极管VD1半波整流后，由第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9进行分压，通过第二二极管VD2隔离，再经第三电容C3滤波后获得一个与电网电压成在比例关系的采样电压Ve，作为比较电路进行过电压和欠电压的判断依据。第九电阻R9给电容第三电容C3提供放电回路。

过压比较电路4包括第一比较器IC2A；所述第一比较器IC2A的同向输入端耦合到采样电路的第二二极管VD2的负极；反向输入端耦合到电源电路输出过压基准电压Va的输出端，即电源电路的第四电阻R4和第五电阻R5之间；欠压比较电路5包括第二比较器IC2B；所述第二比较器IC2B的反向输入端耦合到采样电路的第二二极管VD2的负极；同向输入端耦合到电源电路输出欠压基准电压Vb的输出端，即电源电路的第五电阻R5与第六电阻R6之间。所述隔离电路6包括第三二极管VD3和第四二极管VD4；所述第三二极管VD3正极耦合到所述过压比较电路4的第一比较器IC2A的输出端，负极耦合到所述延时电路7；所述第四二极管VD4正极耦合到所述欠压比较电路5的第二比较器IC2B的输出端，负极耦合到所述延时电路7。

第一比较器IC2A和第二比较器IC2B作为比较电路。当电网电压正常时，与之相连的采样电压Ve小于过压基准电压Va，但大于欠压基准电压Vb，第一比较器IC2A输出低电平，第二比较器IC2B输出低电平。当电网电压高于设定值时，与之相连的采样电压Ve大于过压基准电压Va，也大于欠压基准电压Vb，第一比较器IC2A输出高电平，经隔离电路6的第三二极管VD3后输到延时电路7，第二比较器IC2B输出低电平，但因有隔离电路6的第四二极管VD4的隔离，对第一比较器IC2A的输出不产生影响。当电网电压低于设定值时，与之相连的采样电压Ve小于过压基准电压Va，也小于欠压基准电压Vb，第二比较器IC2B输出高电平，经隔离电路6的第四二极管VD4后输到延时电路7，第一比较器IC2A输出低电平，但因有隔离电路6的第三二极管VD3的隔离，对第二比较器IC2B的输出不产生影响。可见，隔离电路6可以防止过压比较电路4输出和欠压比较电路5输出相互干扰。本实用新型的用两个二极管作为隔离电路，结构简单可靠性高。

所述延时电路7包括串接在隔离电路6和接地端之间的第十电阻R10和第十一电阻R11，还包括并联在第十一电阻R11两端的第四电容C4。比较电路输入的比较信号，经隔离电路6后，经第十电阻R10和第十一电阻R11分压后，对第四电容C4进行充电，以实现一定时间的延时，通过阻容延时对触发信号进行延时处理，提高了电路的可靠性。

所述执行电路8包括串联的限流线圈KA_1和本体线圈KA_2组成的电磁式脱扣线圈KA，以及串接在电磁式脱扣线圈KA的本体线圈KA_2和接地端之间的第五二极管VD5和可控硅VT1；所述可控硅VT1的控制端耦合到延时电路的第四电容C4远离接地端的一端。当经过设定的延时时间后，电网还是被检测到过电压或欠电压时，触发可控硅VT1，可控硅VT1导通，使电磁式脱扣线圈KA动作。电磁式脱扣线圈KA为两段式，其限流线圈KA_1可以从本体线圈KA_2中抽头出来进行限流，即可限流线圈KA_1的匝数比本体线圈KA_2少。

可选的，本实用新型的技术方案可以电源电路的稳压电路也可以用稳压二极管或其它稳压电路来进行稳压。用分立元件搭建或用专用电压检测器作为过压/欠压比较电路。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：包括用于跟外部电网耦合的浪涌吸收电路(1)；分别与浪涌吸收电路(1)耦合的采样电路(2)和电源电路(3)；均与采样电路(2)和电源电路(3)耦合的过压比较电路(4)和欠压比较电路(5)；与过压比较电路(4)和欠压比较电路(5)耦合的隔离电路(6)，与隔离电路(6)耦合的延时电路(7)，与延时电路(7)耦合的执行电路(8)。

2.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述浪涌吸收电路(1)包括压敏电阻(RV1)和电磁式脱扣线圈(KA)的限流线圈(KA_1)，所述压敏电阻(RV1)一端通过限流线圈(KA_1)耦合到电网的L级；另一端耦合到电网的N级。

3.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述电源电路(3)包括整流电路、稳压电路和基准电路；所述的稳压电路与整流电路耦合输出稳定的电源电压(Vcc)，基准电路与稳压电路耦合并分别向过压比较电路(4)和欠压比较电路(5)输出过压基准电压(Va)和欠压基准电压(Vb)。

4.根据权利要求3所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述稳压电路包括串联的第二电阻(R2)和第三电阻(R3)，以及基准电源集成电路(IC1)；所述稳压电源集成电路(IC1)的阴极和阳极分别与串联的第二电阻(R2)和第三电阻(R3)的两端连接，基准电源集成电路(IC1)的控制端耦合到第二电阻(R2)和第三电阻(R3)之间；稳压电源集成电路(IC1)与第二电阻(R2)连接的阴极输出稳定的电源电压(Vcc)；所述基准电路包括串联的第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)，稳压电源集成电路(IC1)的阴极和阳极分别与串联的第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)的两端连接，第四电阻(R4)和第五电阻(R5)之间耦合到过压比较电路(4)输出过压基准电压(Va)，第五电阻(R5)和第六电阻(R6)之间耦合到欠压比较电路(5)输出欠压基准电压(Vb)。

5.根据权利要求4所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述电源电路(3)还包括第一电阻(R1)和第一电容(C1)，所述的整流电路包括全波整流桥(DB1)，第一电阻(R1)一端耦合到电磁式脱扣线圈(KA)的限流线圈(KA_1)和本体线圈(KA_2)之间，另一端与第一电容(C1)一端连接，全波整流桥(DB1)的两个输入端分别连接到第一电容(C1)另一端和电网的N级；电源电路(3)还包括与基准电源集成电路(IC1)的阴极和阳极并联的第二电容(C2)。

6.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述采样电路(2)包括第一二极管(VD1)、第二二极管(VD2)、第七电阻(R7)、第八电阻(R8)、第九电阻(R9)和第三电容(C3)；第八电阻(R8)、第九电阻(R9)和第三电容(C3)组成并联电路，该并联电路一端连接到接地端，另一端与所述第一二极管(VD1)、第七电阻(R7)串接后耦合到所述浪涌吸收电路(1)；所述第二二极管(VD2)的正极耦合到第八电阻(R8)远离接地端的一端，负极耦合到第三电容(C3)远离接地端的一端；第七电阻(R7)和第八电阻(R8)之间耦合到过压比较电路(4)和欠压比较电路(5)输出采样电压(Ve)。

7.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述过压比较电路(4)包括第一比较器(IC2A)，所述第一比较器(IC2A)的同向输入端耦合到采样电路(2)，反向输入端耦合到电源电路输出过压基准电压(Va)的输出端；所述欠压比较电路(5)包括第二比较器(IC2B)，所述第二比较器(IC2B)的同向输入端耦合到电源电路输出欠压基准电压(Vb)的输出端，反向输入端耦合到采样电路(2)。

8.根据权利要求1或7所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述隔离电路(6)包括第三二极管(VD3)和第四二极管(VD4)；所述第三二极管(VD3)正极耦合到所述过压比较电路(4)的输出端，负极耦合到延时电路(7)；所述第四二极管(VD4)正极耦合到所述欠压比较电路(5)的输出端，负极耦合到延时电路(7)。

9.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述延时电路(7)包括串接在隔离电路(6)和接地端之间的第十电阻(R10)和第十一电阻(R11)，还包括并联在第十一电阻(R11)两端的第四电容(C4)。

10.根据权利要求1所述的过压和欠压保护脱扣器，其特征在于：所述执行电路(8)包括串联的限流线圈(KA_1)和本体线圈(KA_2)组成的电磁式脱扣线圈(KA)；以及串接在本体线圈(KA_2)和接地端之间的第五二极管(VD5)和可控硅(VT1)；所述可控硅(VT1)的控制端耦合到延时电路。