CN213243540U - 一种用于实验教学的三相交流电源保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电路电子技术领域，更具体地，涉及一种用于实验教学的三相交流电源保护电路。第五交流接触器C5常开主触点断开是“过流检测”状态，实验电路前面的3条相线分别串入白炽灯，限制每条相线的最大电流，防止电源电流超过额定值；第五交流接触器C5常开主触点闭合是“正常供电”状态，所有白炽灯两端分别短路，三相交流电直接加在实验电路上。通过常开开关SB2控制第五交流接触器C5切换工作状态，“过流检测”状态为常态，只有按下点动开关才能切换到“正常供电”状态，防止消除双手操作带来的触电隐患。对于实验电路过流的情况，由另外三个交流接触器阻止电源向“正常供电”状态切换。

Description

一种用于实验教学的三相交流电源保护电路

技术领域

本实用新型属于电路电子技术领域，更具体地，涉及一种用于实验教学的三相交流电源保护电路，该电路能检测是否过流的三相交流电源，具有“过流检测”和“正常观测”两种工作状态。

背景技术

普通电工实验台用熔断器保护电源，一旦负载过流，就会烧掉熔断器，甚至烧坏并联在熔断器上的指示灯。

用热继电器限流，只适合电流逐渐加大的情况，对于短路，会造成热继电器不可逆转的损坏，实验成本比较高。

直接用空气开关限制电流，负载端短路时空气开关断路，改好实验电路后闭合空气开关就可以继续做实验，不需要更换熔断器，但是经常短路会缩短空气开关的使用寿命，更换空气开关的成本更高，更换相对复杂。

在电源和实验电路之间直接串联白炽灯，可以有效限制短路电流，适用于负载比较轻的实验。

对于有一定负载的实验，如果采用串联白炽灯的方法限制电流，则造成负载和白炽灯分压，负载上的电压不足，控制电路工作不正常或不稳定。

为了解决串联白炽灯时负载电压不足的问题，给出一种具有两个工作状态的电源，满足过流检测、正常工作、安全供电、节省耗材的需求。

实用新型内容

为了消除三相电路实验教学中经常遇到错接电路引起电源短路、过流现象，并且能正常进行常规实验，测量实验数据，对串联灯泡的方法进行改进。

在三相电路的每条相线中分别将标称工作电压220V的白炽灯串联在实验电路之前，如果实验电路错接成一条相线与零线短路的状态，白炽灯起限制电流的作用，不会烧断熔断器；如果实验电路错接成两条相线短路的状态，在两条相线之间有两只白炽灯串联在一起，每只白炽灯上的电压为190V，同样能达到限流的目的。但是，对于有一定负载的电路，白炽灯与实验电路分压，对实验电路提供的电压有可能引起某些器件工作不正常或不稳定。

本实用新型采用如下技术方案：

一种用于实验教学的三相交流电源保护电路，该电路包括三个报警电路、第一交流接触器C1、第一开关SB1和第三开关SB3，所述第一交流接触器C1的线圈一端接三相电源A相的输入端，另一端经第一交流接触器C1的辅助触点、第三开关SB3接三相电源B相的电输入端，第一交流接触器C1的三个主触点分别一端接三相电源A相、B相和C相的输入端，另一端经报警电路接三相电源A相、B相和C相的输出端，所述第一开关SB1并联在第一交流接触器C1的辅助触点两端。

本技术方案进一步的优化，还包括第二开关SB2、第二交流接触器C2、第三交流接触器C3、第四交流接触器C4和第五交流接触器C5，所述第五交流接触器C5的线圈一端接三相电源B相的输入端，另一端经第二开关SB2、第二交流接触器C2的辅助触点、第三交流接触器C3的辅助触点、第四交流接触器C4的辅助触点接三相电源C相的输入端，所述第五交流接触器C5的三个常开主触点分别并联在3个报警电路两端，所述第二交流接触器C2的线圈串接在三相电源A相的输出端和B相的输出端之间，第三交流接触器C3的线圈串接在三相电源B相的输出端和C相的输出端之间，第四交流接触器C4的线圈串接在三相电源A相的输出端和C相的输出端之间。

本技术方案进一步的优化，所述第一开关SB1是常开开关。第一开关SB1用于启动三相交流电源进入“过流检测”状态。

本技术方案进一步的优化，所述第二开关SB2是常开开关。第二开关SB2用于将三相交流电路从“过流检测”状态切换到“正常供电”状态，通过第五交流接触器C5将三只白炽灯分别短路。

本技术方案进一步的优化，所述第三开关SB3是常闭开关。第三开关SB3用于切断三相交流电源对实验电路的供电。

本技术方案进一步的优化，所述报警电路包括白炽灯。

本实用新型具有如下优点：

1.实验课上，指导教师可以直接在“过流检测”状态观察电路是否接成短路或超载状态，降低实验指导教师的工作强度，节省学生等待实验指导教师检查电路的时间，有效提高实验效率。

2.避免相间短路对电源的超大电流冲击，有效延长实验台的使用寿命，提高实验设备的完好率。

3.对于工作电流小，只观察现象的实验，可以在“过流检测”状态做实验，操作更加简单，更安全，与进入“正常供电”状态时看到的实验结果完全相同。

4.采用点动方式进入工作状态，操作者只能单手操作，使实验操作更安全。

5.采用通用电气元件制作改进的供电电源，成本低，便于维修。

附图说明

图1是用于实验教学的三相交流电源保护电路图一；

图2是用于实验教学的三相交流电源保护电路图二。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图。这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参阅图1所示，为用于实验教学的三相交流电源保护电路图一，该电路包括5个交流接触器、三只白炽灯、2个常开按钮开关和1个常闭按钮开关。该电路包括三只白炽灯、第一交流接触器C1、常开开关SB1、常闭开关SB3、常开开关SB2、第二交流接触器C2、第三交流接触器C3、第四交流接触器C4和第五交流接触器C5。第一交流接触器C1的线圈一端接三相电源A相的输入端，另一端经第一交流接触器C1的辅助触点、常闭开关SB3接三相电源B相的电输入端，第一交流接触器C1的三个主触点分别一端接三相电源A相、B相和C相的输入端，另一端经白炽灯接三相电源A相、B相和C相的输出端，所述常开开关SB1并联在第一交流接触器C1的辅助触点两端。

第五交流接触器C5的线圈一端接三相电源B相的输入端，另一端经常开开关SB2、第二交流接触器C2的辅助触点、第三交流接触器C3的辅助触点、第四交流接触器C4的辅助触点接三相电源C相的输入端，所述第五交流接触器C5的三个常开主触点分别并联在三只白炽灯两端，所述第二交流接触器C2的线圈串接在三相电源A相的输出端和B相的输出端之间，第三交流接触器C3的线圈串接在三相电源B相的输出端和C相的输出端之间，第四交流接触器C4的线圈串接在三相电源A相的输出端和C相的输出端之间。

按下常开开关SB1，第一交流接触器C1通电，电源处于“过流检测”状态，实验电路与白炽灯串联，白炽灯限制各相线的电流，不论电路怎么接，都不会有超过额定值的电流，如果实验电路错接成相间短路或相线与零线短路状态，白炽灯就会被点亮。在“过流检测”状态下，过流会使至少两条相线间的电压过低，相应的交流接触器不能正常工作，阻止三相交流电路从“过流检测”状态向“正常供电”状态切换。

常规实验电路正确连接后，按下常开开关SB1，所有白炽灯都不亮，第二交流接触器C2、第三交流接触器C3、第四交流接触器C4处于通电状态。按下常开开关SB2，第五交流接触器C5通电，所有白炽灯被短接，电源进入“正常观测”状态，对实验电路正常供电。

在三相交流电源中，第一交流接触器C1用于接通电源，按下常开开关SB1，第一交流接触器C1的3个主触点闭合，同时第一交流接触器C1的辅助触点也闭合，自锁电路使第一交流接触器C1的3个主触点保持闭合，进入“过流检测”状态。此时实验电路可以在串联白炽灯的状态检测是否有短路：如果两条相线短路，则相应的两只白炽灯被点亮；如果一条相线与零线短路，则只有该相线上的一只白炽灯被点亮；如果三条相线都短路在一起，就出现三只白炽灯同时被点亮的现象。白炽灯在电路中起限制电流和报警的作用。

检测并确认实验电路没有短路后，用第五交流接触器C5的主触点短路白炽灯，进入“正常观测”状态。

为了防止实验电路有短路时误按常开开关SB2，造成相间短路，用第二交流接触器C2检测A、B两条相线间的电压，用第三交流接触器C3检测B、C两条相线间的电压，用第四交流接触器C4检测C、A两条相线间的电压，第二交流接触器C2、第三交流接触器C3、第四交流接触器C4的辅助触点与常开开关SB2串联，确保实验电路在没有过流时第五交流接触器C5才能闭合。

第二交流接触器C2、第三交流接触器C3、第四交流接触器C4的工作电压都是380V。接实验电路的3条线中只要有对零线短路的情况，这3个交流接触器就得不到正常工作电压，也就不能给第五交流接触器C5供电，所以限流电源检测的短路情况不仅包括相线间的短路，而且包括相线对零线的短路。

如果实验电路错接成超载状态，实验电路与白炽灯分压，造成交流接触器上的电压不足，第二交流接触器C2、第三交流接触器C3、第四交流接触器C4中只要有一个不能正常工作，第五交流接触器C5就不会工作，确保电源不会超载工作。

常开开关SB2用做点动控制，强迫操作者用单手操作，提高实验操作的安全性；常闭开关SB3用于断电，延长实验台的实用寿命；白炽灯的电阻值很小，不会影响实验台上原有漏电保护装置的工作。

参阅图2所示，为用于实验教学的三相交流电源保护电路图二。将每相一只白炽灯改为两只白炽灯并联。在实验过程中白炽灯灯丝有可能烧断，但是同一相并联的白炽灯同时烧断的概率极小，确保白炽灯能正常指示供电状态。

三相交流电源接在普通电工实验台上，原有的空气开关、漏电保护装置、急停电路都不受影响。六只白炽灯的参数相同，标称工作电源为220V，白炽灯的功率需要根据最大工作电流确定；所有交流接触器的标称工作电压为380V。

例如，选用白炽灯标称功率60W，工作电压220V，做三相异步电动机的点动控制、自锁控制、正反转控制实验，只观看实验现象，不测量电路参数，在“过流检测”状态和“正常供电”状态看到的实验结果相同；做三相电路参数测量实验，则必须在“正常供电”状态测量电路参数。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种用于实验教学的三相交流电源保护电路，其特征在于：该电路包括三个报警电路、第一交流接触器C1、第一开关SB1和第三开关SB3，所述第一交流接触器C1的线圈一端接三相电源A相的输入端，另一端经第一交流接触器C1的辅助触点、第三开关SB3接三相电源B相的电输入端，第一交流接触器C1的三个主触点分别一端接三相电源A相、B相和C相的输入端，另一端经报警电路接三相电源A相、B相和C相的输出端，所述第一开关SB1并联在第一交流接触器C1的辅助触点两端。

2.如权利要求1所述的用于实验教学的三相交流电源保护电路，其特征在于：还包括第二开关SB2、第二交流接触器C2、第三交流接触器C3、第四交流接触器C4和第五交流接触器C5，所述第五交流接触器C5的线圈一端接三相电源B相的输入端，另一端经第二开关SB2、第二交流接触器C2的辅助触点、第三交流接触器C3的辅助触点、第四交流接触器C4的辅助触点接三相电源C相的输入端，所述第五交流接触器C5的三个常开主触点分别并联在三个报警电路两端，所述第二交流接触器C2的线圈串接在三相电源A相的输出端和B相的输出端之间，第三交流接触器C3的线圈串接在三相电源B相的输出端和C相的输出端之间，第四交流接触器C4的线圈串接在三相电源A相的输出端和C相的输出端之间。

3.如权利要求1所述的用于实验教学的三相交流电源保护电路，其特征在于：所述第一开关SB1是常开开关。

4.如权利要求2所述的用于实验教学的三相交流电源保护电路，其特征在于：所述第二开关SB2是常开开关。

5.如权利要求1所述的用于实验教学的三相交流电源保护电路，其特征在于：所述第三开关SB3是常闭开关。

6.如权利要求1所述的用于实验教学的三相交流电源保护电路，其特征在于：所述报警电路包括白炽灯。

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