CN221633406U - 一种相电流的过流及短路保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种相电流的过流及短路保护装置，包括用于采集相电流的电流信号的信号采集模块、用于对信号采集模块采集的电流信号进行滤波处理的滤波模块、用于对滤波后的电流信号进行放大的信号放大模块、用于将经信号放大模块放大后的电流信号与电压比较基准值Uf进行比较的信号比较模块、用于将信号比较模块输出的比较结果进行反相处理的反相电路模块和用于根据信号处理模块转换的电压信号控制继电器进行通断的通断控制模块；本实用新型能够避免信号采集模块因外界干扰存在电流信号波动而导致通断控制模块误控制继电器工作的现象，结构使用更为可靠。

Description

一种相电流的过流及短路保护装置

技术领域

本实用新型涉及电路检测技术领域，特别是涉及一种相电流的过流及短路保护装置。

背景技术

现有对于保护电流相对较小的三相交流电的短路和过流保护，是通过电流互感器采集相电流的电流信号，通过电流信号放大处理后再进行反相处理输出至继电器的控制电路，从而通过控制电路对继电器进行控制，实现对相电流线路通断的控制，从而保护负载。

然而，在实际应用时，由于存在外界信号干扰，导致采集的信号波动较大，从而导致控制电路误控制继电器工作，结构可靠性相对较低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服以上所述的缺点，提供一种相电流的过流及短路保护装置。

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下：

一种相电流的过流及短路保护装置，包括用于采集相电流的电流信号的信号采集模块、用于对信号采集模块采集的电流信号进行滤波处理的滤波模块、用于对滤波后的电流信号进行放大的信号放大模块、用于将经信号放大模块放大后的电流信号与电压比较基准值Uf进行比较的信号比较模块、用于将信号比较模块输出的比较结果进行反相处理的反相电路模块和用于根据信号处理模块转换的电压信号控制继电器进行通断的通断控制模块。

可选地，信号比较模块包括比较器U2、电阻R5和电容C2，电阻R5的一端与信号放大模块连接，电阻R5的另一端与比较器U2的同相端连接，比较器U2的反相端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地，比较器U2的输出端与反相电路模块连接，比较器U2的反相端还与电压比较基准值Uf连接。

可选地，信号放大模块包括运算放大器U1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，电阻R2的一端与滤波模块连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1的同相端连接，电阻R3的一端与运算放大器U1的反相端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的一端与运算放大器U1的反相端连接，电阻R4的另一端与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端还与信号比较模块连接。

可选地，滤波模块包括电容C1和电阻R1，电容C1和电阻R1并联后的一端与信号采集模块和信号放大模块连接，电容C1和电阻R1并联后的另一端接地。

可选地，反相电路模块包括三极管Q1、电阻R6和电阻R7，电阻R6的一端与信号比较模块连接，电阻R6的另一端与三极管Q1的基极连接，电阻R7的一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R7的另一端接电源VCC2，三极管Q1的发射极接地，电阻R7的一端还与通断控制模块连接。

可选地，通断控制模块包括有光电耦合器U1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、三极管Q2、蜂鸣器H、电阻R11和二极管D2；

光电耦合器U1的第一引脚与电阻R8的一端连接，光电耦合器U1的第二引脚与反相电路模块连接，光电耦合器U1的第三引脚与蜂鸣器H串联后接地，光电耦合器U1的第四引脚、电阻R9的一端和电阻R10的一端均与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极和电阻R10的另一端均接地，电阻R11的两端与三极管Q2的集电极和电源VCC1连接，二极管D2的负极接电源VCC1，二极管D2的正极和继电器的一端均与三极管Q2的集电极连接，继电器的另一端接电源VCC1，电阻R8的另一端和电阻R9的另一端均接电源VCC2。

可选地，通断控制模块还包括电容C3，电容C3的一端接光电耦合器U1的第三引脚，电容C3的另一端接地。

可选地，信号采集模块包括电流互感器T和二极管D1，电流互感器T的输入端的两个接线端接入相电流，电流互感器T的输出端的一个接线端与二极管D1的正极连接，电流互感器T的输出端的另一个接线端接地，二极管D1的负极与滤波模块连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型通过在信号采集模块与信号放大模块之间设置滤波模块，从而对采集的电流信号进行滤波处理，且信号放大模块与反相电路模块之间设置信号比较模块，通过信号比较模块将放大后的电流信号与电压比较基准值Uf进行比较后再输出至反相电路模块，如此能够避免信号采集模块因外界干扰存在电流信号波动而导致通断控制模块误控制继电器工作的现象，结构使用更为可靠。

附图说明

图1是本实用新型的过流及短路保护装置的电路原理图；

附图标记说明：10、信号采集模块；20、滤波模块；30、信号放大模块；40、信号比较模块；50、反相电路模块；60、通断控制模块；70、继电器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明，并不是把本实用新型的实施范围局限于此。

如图1所示，本实施例所述的一种相电流的过流及短路保护装置，包括用于采集相电流的电流信号的信号采集模块10、用于对信号采集模块10采集的电流信号进行滤波处理的滤波模块20、用于对滤波后的电流信号进行放大的信号放大模块30、用于将经信号放大模块30放大后的电流信号与电压比较基准值Uf进行比较的信号比较模块40、用于将信号比较模块40输出的比较结果进行反相处理的反相电路模块50和用于根据信号处理模块转换的电压信号控制继电器70进行通断的通断控制模块60。

具体地，本实施例所述的过流及短路保护装置在实际应用时，通过信号采集模块10采集相电流的电流信号，电流信号传输至滤波模块20，经过滤波模块20滤波处理后传输至信号放大模块30，经过信号放大模块30的放大处理后得到符合处理需求的电流信号，放大后的电流信号传输至信号比较模块40，信号比较模块40将放大后电流信号和电压比较基准值Uf进行比较后输出比较结果，并将比较结果传输至反相电路模块50，电压比较基准值Uf可根据实际应用进行设置，反相电路模块50将比较结果反相后传输至通断控制模块60，通断控制模块60根据反相后的比较结果控制继电器70的通断，从而能够在相电流过流及短路时切断相电流线路。

本实施例通过在信号采集模块10与信号放大模块30之间设置滤波模块20，从而对采集的电流信号进行滤波处理，且信号放大模块30与反相电路模块50之间设置信号比较模块40，通过信号比较模块40将放大后的电流信号与电压比较基准值Uf进行比较后再输出至反相电路模块50，如此能够避免信号采集模块10因外界干扰存在电流信号波动而导致通断控制模块60误控制继电器70工作的现象，结构使用更为可靠。

本实施例所述的过流及短路保护装置，在一些实施例中，如图1所示，信号比较模块40包括比较器U2、电阻R5和电容C2，电阻R5的一端与信号放大模块30连接，电阻R5的另一端与比较器U2的同相端连接，比较器U2的反相端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地，比较器U2的输出端与反相电路模块50连接，比较器U2的反相端还与电压比较基准值Uf连接。经过信号放大模块30处理后的电流信号经过电阻R5后输入至比较器U2的同相端，与比较器U2的反相端输入的电压比较基准值Uf进行比较后输出比较结果，当相电流出现过流或短路时，比较器U2的输出端输出高电平，经过反相电路模块50反相处理后向通断控制模块60输出低电平，从而通断控制模块60控制继电器70断开相电流线路，以保护负载，当相电流未出现过流或短路时，比较器U2的输出端输出低电平，经过反相电路模块50反相处理输出低电平，从而通断控制模块60控制继电器70，使相电流线路保持导通状态，电容C2对输入的电压比较基准值Uf进行滤波，进一步保证比较结果的准确性。

本实施例所述的过流及短路保护装置，在一些实施例中，如图1所示，信号放大模块30包括运算放大器U1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，电阻R2的一端与滤波模块20连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1的同相端连接，电阻R3的一端与运算放大器U1的反相端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的一端与运算放大器U1的反相端连接，电阻R4的另一端与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端还与信号比较模块40连接。具体地，信号采集模块10采集到的电流信号经过电阻R2限流、分压后输入至运算放大器U1的同相端，从而在电阻R3和电阻R4的作用下，对电流信号进行同相放大处理，从而得到符合处理需求的电流信号，以便后续信号比较模块40进行信号比较处理。

本实施例所述的过流及短路保护装置，在一些实施例中，如图1所示，滤波模块20包括电容C1和电阻R1，电容C1和电阻R1并联后的一端与信号采集模块10和信号放大模块30连接，电容C1和电阻R1并联后的另一端接地。本实施例通过电容C1和电阻R1组成RC滤波电路，以保证采集到的电流信号的稳定。

本实施例所述的过流及短路保护装置，在一些实施例中，如图1所示，反相电路模块50包括三极管Q1、电阻R6和电阻R7，电阻R6的一端与信号比较模块40连接，电阻R6的另一端与三极管Q1的基极连接，电阻R7的一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R7的另一端接电源VCC2，三极管Q1的发射极接地，电阻R7的一端还与通断控制模块60连接。实际使用时，信号比较模块40输出的比较结果经过电阻R6限流后输入至三极管Q1的基极，当相电流出现过流或短路时，信号比较模块40输出的比较结果为高电平，三极管Q1导通，此时电阻R7接地导通，从而输入低电平至通断控制模块60，通断控制模块60根据输入的低电平，控制继电器70将相电流线路断开，以保证负载。

本实施例所述的过流及短路保护装置，在一些实施例中，如图1所示，通断控制模块60包括有光电耦合器U1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、三极管Q2、蜂鸣器H、电阻R11和二极管D2；

光电耦合器U1的第一引脚与电阻R8的一端连接，光电耦合器U1的第二引脚与反相电路模块50连接，光电耦合器U1的第三引脚与蜂鸣器H串联后接地，光电耦合器U1的第四引脚、电阻R9的一端和电阻R10的一端均与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极和电阻R10的另一端均接地，电阻R11的两端与三极管Q2的集电极和电源VCC1连接，二极管D2的负极接电源VCC1，二极管D2的正极和继电器70的一端均与三极管Q2的集电极连接，继电器70的另一端接电源VCC1，电阻R8的另一端和电阻R9的另一端均接电源VCC2。

具体地，当反相电路模块50输入低电平至光电耦合器U1的第二引脚时，光电耦合器U1导通，使得电阻R9的一端接地，使得三极管Q2的基极为低电平，三极管Q2不导通，此时继电器70两端的电压差为0，继电器70失电，从而断开相电流线路；同时由于光电耦合器U1导通，蜂鸣器H工作，发生报警提示信号，以便使用者及时处理。

本实施例所述的过流及短路保护装置，在一些实施例中，如图1所示，通断控制模块60还包括电容C3，电容C3的一端接光电耦合器U1的第三引脚，电容C3的另一端接地。本实施例通过设置电容C3，从而对蜂鸣器H进行滤波处理，以保证蜂鸣器H工作的稳定性。

本实施例所述的过流及短路保护装置，在一些实施例中，如图1所示，信号采集模块10包括电流互感器T和二极管D1，电流互感器T的输入端的两个接线端P1和P2接入相电流，电流互感器T的输出端的一个接线端与二极管D1的正极连接，电流互感器T的输出端的另一个接线端接地，二极管D1的负极与滤波模块20连接。相电流经过电流互感器T的原边绕组，电流互感器T的副边绕组产生感应电流，当相电流出现过流或短路时，电流互感器T的副边绕组产生感应电流变大，从而使得信号比较模块40输出高电平，通过设置二极管D1从而采集相电流半周期的电流信号，简化电路结构。

本实施例中，电源VCC1和电源VCC2不相同，可根据实际应用电路进行设置。

以上所述仅是本实用新型的一个较佳实施例，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本实用新型专利申请的保护范围内。

Claims (8)

1.一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，包括用于采集相电流的电流信号的信号采集模块、用于对信号采集模块采集的电流信号进行滤波处理的滤波模块、用于对滤波后的电流信号进行放大的信号放大模块、用于将经信号放大模块放大后的电流信号与电压比较基准值Uf进行比较的信号比较模块、用于将信号比较模块输出的比较结果进行反相处理的反相电路模块和用于根据信号处理模块转换的电压信号控制继电器进行通断的通断控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，信号比较模块包括比较器U2、电阻R5和电容C2，电阻R5的一端与信号放大模块连接，电阻R5的另一端与比较器U2的同相端连接，比较器U2的反相端与电容C2的一端连接，电容C2的另一端接地，比较器U2的输出端与反相电路模块连接，比较器U2的反相端还与电压比较基准值Uf连接。

3.根据权利要求1所述的一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，信号放大模块包括运算放大器U1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，电阻R2的一端与滤波模块连接，电阻R2的另一端与运算放大器U1的同相端连接，电阻R3的一端与运算放大器U1的反相端连接，电阻R3的另一端接地，电阻R4的一端与运算放大器U1的反相端连接，电阻R4的另一端与运算放大器U1的输出端连接，运算放大器U1的输出端还与信号比较模块连接。

4.根据权利要求1所述的一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，滤波模块包括电容C1和电阻R1，电容C1和电阻R1并联后的一端与信号采集模块和信号放大模块连接，电容C1和电阻R1并联后的另一端接地。

5.根据权利要求1所述的一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，反相电路模块包括三极管Q1、电阻R6和电阻R7，电阻R6的一端与信号比较模块连接，电阻R6的另一端与三极管Q1的基极连接，电阻R7的一端与三极管Q1的集电极连接，电阻R7的另一端接电源VCC2，三极管Q1的发射极接地，电阻R7的一端还与通断控制模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，通断控制模块包括有光电耦合器U1、电阻R8、电阻R9、电阻R10、三极管Q2、蜂鸣器H、电阻R11和二极管D2；

光电耦合器U1的第一引脚与电阻R8的一端连接，光电耦合器U1的第二引脚与反相电路模块连接，光电耦合器U1的第三引脚与蜂鸣器H串联后接地，光电耦合器U1的第四引脚、电阻R9的一端和电阻R10的一端均与三极管Q2的基极连接，三极管Q2的发射极和电阻R10的另一端均接地，电阻R11的两端与三极管Q2的集电极和电源VCC1连接，二极管D2的负极接电源VCC1，二极管D2的正极和继电器的一端均与三极管Q2的集电极连接，继电器的另一端接电源VCC1，电阻R8的另一端和电阻R9的另一端均接电源VCC2。

7.根据权利要求1所述的一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，通断控制模块还包括电容C3，电容C3的一端接光电耦合器U1的第三引脚，电容C3的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的一种相电流的过流及短路保护装置，其特征在于，信号采集模块包括电流互感器T和二极管D1，电流互感器T的输入端的两个接线端接入相电流，电流互感器T的输出端的一个接线端与二极管D1的正极连接，电流互感器T的输出端的另一个接线端接地，二极管D1的负极与滤波模块连接。