CN2055994U - 保护点可调的多环路电冰箱保护器 - Google Patents

Abstract

一种保护点可调的多环路电冰箱保护器，主要由电源电路，信号检测及其放大电路、加电延时电路、窗口电压比较电路、限时比较电路，以及由多个比较放大器及其积分电路构成的适应多保护点需要的电路、自锁电路、继电器及其驱动电路构成的保护点可调的多环路保护系统。具有结构简单、反应灵敏、适应性强、可靠性高等特点，是安全使用电冰箱的必备仪器。

Description

本实用新型涉及一种电冰箱保护器。

冰箱损坏，通常是由于欠压过压或过载引起压缩机寿命大大下降，甚至烧坏压缩机马达。在电网电压波动较大，经常停电的供电条件下，上述问题的发生就更为突出。冰箱自身已有的热继电器过载保护，并不能有效地避免上述问题的发生。为更可靠起见，有必要外加保护器。目前，冰箱保护器的电路一般采用欠过压保护和加电延时五分钟保护。而冰箱压缩机马达烧坏，主要又是电流过大，使温升超限引起。造成电流过大的因素除欠压或过压之外，还有马达过载。可见、仅设置欠过压保护和加电延时五分钟保护是不能使冰箱得到可靠保护的，又因各种冰箱的马达功率及启动方式不一样以及频繁启动等原因，一种固定的保护模式也不适应对各类冰箱起到保护的要求。

本实用新型的目的是在欠过压保护和加电延时五分钟保护的基础上设计一种具有电流过载保护且电流保护点可调以及多环路结构的高可靠性电路的电冰箱保护器。

解决上述问题的方案是设计了一个由电压检测、电流检测、电流电压变换、电流比较、积分电路、限时比较、电压上、下限设定、电流设定、加电延时输出、短路保护、继电器及其驱动电路、效果检测、复位及状态指示等电路构成的电冰箱保护器。其要点是：

冰箱负载电路中串接了一个用于检测电冰箱工作电流的电流互感器CT，在CT的输出端并接了一个变电流信号为电压信号的电阻R1，为使检测到的信号获得放大以及防止干扰造成误动作、设置了由R2、C1构成的滤波电路、由运算放大器A1、偏置电阻R18、R19及其负反馈电路C3、R3、R4构成的低通放大器、由C4、C5、D6、D7构成的整流滤波电路，由A2构成的电压跟随器以及用于调整电流Iw的保护工作点的电位器W1等组成的电流信号检测、电流电压变换、信号放大，电流设定电路系统。

在继电器J的驱动电路Q3、Q4前设置了由比较器A3及其积分电路R11、C6、比较器A4及其积分电路R6、C7、短路保护电路A5、D8、由A7、A8、R20～22组成的窗口电压比较器、R12、C8、Q3、D10、R13组成的加电延时电路以及限时比较电路Q1、A6、R29、Q2等构成的多环路保护电路。

在环路中还设置了当电流达到额定值的4～6倍或以上值，在时间上又超过3～5秒钟而不恢复正常供电电流时，由起隔离作用的二极管D9和限流电阻R9把A6输出的断电信号－高电平反馈入Vi，形成由A4、A5、A6、D9、R9、Q2、Q3、Q4、和J构成的自锁电路，保证在故障未排出前，使继电器J有效地切断电源，直至按下复位开关SW2为止。

其工作方式是由电流互感器CT将负载电流的变化信号取样变换，经放大整流同比较器A5、A4、A3的基准电压Vref1、Vref2、Vref3比较，使得比较器A5、积分器R6、C7和R11、C6工作或不工作，去控制Q3、Q4的导通或不导通，从而驱使继电器J工作。达到对冰箱供电的控制，其另两条环路是窗口电压比较器A7、A8和加电延时电路R12、C8、Q3、D10、R13，其工作方式分别是电源取样电压Vs取自变压器T输出的经整流后的电压，同窗口电压Vref4、Vref5作比较去驱动继电器J工作。加电延时电压取自电源电压Vc。加电时，Vc经R12向C8充电，保证5分钟后，Q3、Q4才可能导通。驱动J工作，向冰箱送电。

由于本实用新型充分采用了运算放大器件，设置了适应不同型号冰箱对电流要求也不同的可调电路、又设置了电流变化是工作电流的不同倍数的多档次多环路保护电路，使其结构简单、控制灵敏，具有较高的可靠性和较广的适应性。

附图1是电路方框图，

附图2是电路原理图。

以下结合附图，作为一个实施例，对本实用新型的结构和工作原理作进一步说明：

电路方框图部分

1电流检测    2电流电压变换    3电流比较    4电流设定    5积分电路    6短路保护    7限时比较    8电压检测    9电压上、下限设定    10窗口电压比较    11加电延时输出    12效果测试    13复位及状态指示    14继电器    15电路电源。

电路结构及工作原理

冰箱工作电流由串接于负载电路中的电流互感器CT检测，在R1两端变为相应交流电压（50HZ）。经R2、C1组成的滤波器滤去高频干扰信号，以提高可靠性，由C2偶合到后级。再由A1、C3、R3、R4、R18、R19组成的低通放大电路放大，C3、R3、R4构成A1的负反馈电路、R18、R19是A1的偏置电阻，由C4、C5、D6、D7整流滤波变为直流电压，为减少直流电压的保持时间和提高对Iw变化的反应速度，在电路中并接了R5和设置了电压跟随器A2，最后将检测信号经W1输出。电流的设定就由电位器W1完成，通过调节W1达到调整IW的保护工作点。Iw的变化通过W1形成直流电压Vi去下一级进行控制。

比较器A3、A4、A5的基准电压Vref3、Vref2、Vref1产生于R23～26组成的分压电路。Vref1、Vref2、Vref3分别接A5、A4、A3的反相端，检测放大后的反映负载电流变化的信号Vi则接A5、A4、A3的同相端。它们的输出端分别接隔离二极管D8、和限流电阻R8、R10。且A4、A3的输出端还分别设有R6、C7和R11、C6构成的积分电路；A5、A4分别通过D8、R8、R7接到A6的同相端。A6、R29、Q2、Q1构成限时比较器，使冰箱过载或短路达到允许时间后，Q2或Q1导通，Q3、Q4截止，从而使继电器J切断电源来保护冰箱。其中A6、R29、Q2负责A5、A4及其积分电路R6、C7对Q3、Q4的控制，Q1则负责A3及其积分电路R11、C6对Q3、Q4的控制。D10起到提高Q3的导通电平，R29、R13、R14是限流电阻，D11用于泄放J通断时产生的感应电流，以保护Q4，R28及LED是指示电路。在A6的输出端和A5、A4、A3的同相端之间接有二极管D9、限流电阻R9，使其同相关电电路构成自锁电路。其中Q1为达林顿三极管（亦可用两只普通三极管构成）。D8、D9为隔离二极管、防止电流倒灌，R7则保证在A5输出高电平的瞬间不致因向C7充电而使高电平下跌，影响A6的动作时间。

上述的Vref1

1.083 Vref2 5.91 Vref3。当冰箱启动时，若电流是正常时的4－6倍，则Vi也是正常时的4－6倍。Vi使A3、A4两个比较器同时截止；而使由R6、C7和R11、C6构成的两个积分器分别对电压Vc和Vi积分。R6、C7的积分常数比R11、C6的积分常数小，经3－5秒钟，若启动电流再不降为正常工作电流，则VC7很快上升到Vref1，使限时比较器A6输出高电平，Q2导通，Q3、Q4截止，J切断冰箱电源。

若在启动3－5秒后，电流虽降低，但仍大于正常工作电流，则A3继续截止，C6两端的电压VC6仍上升，其上升速度取决于Vi，Vi越大，VC6上升越快，VC6足以使Q1导通时，Q3、Q4截止，继电器J切断冰箱电源。若启动3－5秒后，电流降为正常值，则A3、A4两个比较器导通，R6、C7和R11、C6两个积分器不工作。则Q1、Q2截止，Q3、Q4导通，J吸合向冰箱供电。

当负载电流大于6倍工作电流时（如短路）。A3、A4、A5三个比较器同时工作，但A5后面未接积分电路，而是经D8直接与限时比较器A6连接。所以，可在瞬间使A6输出高电平。Q2导通，Q3、Q4截止，J切断电源。这样由A5、A4、A3构成的多环路中任意一个发生故障，另两个都可以独立工作，去控制继电器J。如冰箱存在严重故障，导致电流超过额定电流的4－6倍或以上时，需排除故障方能供电。为此，环路中设置了A4、A5、A6、D9、R9、Q2、Q3、Q4、继电器J等构成的自锁电路，其工作方式是当电流超过额定电流的4－6倍或以上时、A4、A5都输出高电平，当其大于Vref1时，A6亦输出高电平，经D9的隔离，R9的限流。此高电平加到输入端，使Vi保持高电平。使A4、A5的输出继续为高电平，使Q2继续导通、Q3、Q4截止。从而使继电器J保持断开状态。直至故障排除按下复位开关SW2为止，方恢复供电。

保护器用的工作电源由变压器T经D1－4整流和R17、C10、C11、C12滤波。经78××系列三端稳压器稳压后输出。电压检测是直接采用整流后而未经滤波的信号Vs、并加D5隔离，用C9对Vs进行滤波，供给窗口电压比较器A7、A8使用，并接A7的反相端，A8的同相端。

窗口电压比较器由A7、A8、R20－22构成，直接同Q3、Q4相接。窗口电压比较器用的窗口电压Vref4、Vref5由分压电路R20－22产生，也可从R23－26中引出。Vs与Vref4、Vref5比较、当Vref5＜Vs＜Vref4时、即电压在允许范围内，A7、A8截止，Q3、Q4可继续导通，使冰箱工作。反之，则迅速切断冰箱电源。从而起到保护作用，形成一条保护环路。

由R12、C8、R13、Q3、D10组成延时输出电路，保证每次加电延时五分钟左右供电。其原理是加电时，电源先经R12、向C8充电，约五分钟后，C8两端电压VC8达到使Q3导通的电压值，则Q3、Q4导通，继电器J吸合，向冰箱供电。如冰箱产生过载过压，则使C8迅速放电，VC8亦迅速下降，从而Q3、Q4截止。继电器J断开。R13是C8的放电限流电阻，Q3、Q4组成达林顿驱动器，驱动继电器J工作。D10在于抬高Q3的发射极电位，使其在导通时，基极电位抬高。

由R15、R16、R20－22分别决定了Vs及Vref4、Vref5的值，即决定了电压允许波动的范围。构成确定电压上、下限的电路。

为检查保护器是否有效，加设效果测试开关SW3。R27为其限流电阻，按下SW3时，Vi变为高电平，继电器J应能切断电源。当短路及启动失败后，电路会自锁，不再向冰箱供电。则设置了复位开关SW2用于解锁。按下SW2后，即可恢复供电。

电路中A1、A2、A5、A6使用LM324运算放大器件，A3、A4、A7、A8则用LM339电压比较器件。W1可装在机壳上。

Claims (6)

1、一种保护点可调的多环路电冰箱保护器，由电压检测，电流检测、电流电压变换、电流比较、积分电路、限时比较、电压上、下限设定、加电延时输出、短路保护、继电器、复位及状态指示、效果检测等电路构成，其特征是：

a、冰箱负载电路中串接了一个用于检测电冰箱工作电流的电流互感器CT，在CT的输出端并接了一个变电流信号为电压信号的电阻R1，设置了由R2、C1构成的滤波电路、由运算放大器A1偏置电阻R18、R19及其负反馈电路R3、R4、C3构成的低通放大器，由C4、C5、D6、D7构成的整流滤波电路、由A2构成的电压跟随器以及用于调整电流IW的保护工作点的电位器W1等组成的电流信号检测，电流电压变换，信号放大、电流设定电路系统，

b、在继电器J的驱动电路Q3、Q4前设置了由比较器A3及其积分电路R11、C6、比较器A4及其积分电路R6、C7、短路保护电路A5、D8、由A7、A8、R20～22组成的窗口电压比较器、R12、C8、Q3、D10、R13组成的加电延时电路以及限时比较电路Q1、A6、R29、Q2等构成的多环路保护电路，

c、还设置了由比较放大器A4、A5、A6，起隔离作用的D9、起限流作用的电阻R9及三极管Q2、Q3、Q4和继电器J构成的自锁电路。

2、根据权利要求1所述的多环路电冰箱保护器，其特征在于产生比较器A5、A4、A3、的基准电压Vref1、Vref2、Vref3的是一个由R23～26构成的分压电路，且Vref1、Vref2、Vref3都接在A5、A4、A3的反相端。

3、根据权利要求1或2所述的多环路电冰箱保护器，其特征在于检测信号Vi都接到比较器A5、A4、A3的同相端。

4、根据权利要求1或2    所述的多环路电冰箱保护器，其特征在于比较器A5的输出端接有二极管D8、比较器A4、A3的输出端分别接有积分电路R6、C7和R11、C6以及各自的限流电阻R8、R10。

5、根据权利要求1所述的多环路电冰箱保护器，其特征是在由D1～4构成的整流滤波电路的输出端，并接了一个产生电源电压的取样电压Vs的分压电路R15、R16和Vs的滤波电容C9、串接了一个隔离二极管D5。

6、根据权利要求1所述的多环路电冰箱保护器，其特征是在检测信号Vi输出端加设了效果测试开关SW3和解锁复位开关SW2。