CN2308191Y - 过电压自动断电保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型是一个使断路器或漏电保安器具有过电压保护功能的保护电路。它主要由跳闸驱动回路和过电压采样回路组成。跳闸驱动回路由一个可驱动脱扣机械结构动作的跳闸跳扣线圈J和由一个整流桥B及可控硅SCR组成的电子开关构成,电子开关由可控硅SCR门极触发信号控制。过电压采样回路由齐纳二极管D1、电阻R4、R3组成。电阻R2,电容C2、C3组成一个π形电路,连接两个回路。当供电电压超过设定值时,D1击穿使采样回路产生电流。电阻R3两端获得的压降,通过电阻R2、电容C2、C3限流滤波后,为SCR门极提供触发信号。此信号使电子开关导通,在跳闸线圈J内产生电流,驱动断路器或漏电保安器跳闸,切断供电,完成过电压保护功能。

Description

过电压自动断电保护电路

本实用新型涉及一种过电压自动断电保护电路，它使低压供配电系统中使用的断路器或漏电保安器具有过电压保护功能，并且在正常供电时不消耗电能。

低压供配电系统中一般没有过电压保护，使用的断路器仅有过电流和短路保护。目前虽然某些漏电保安器有过电压保护功能，但其即使在正常供电时也要消耗电能。这对于长时间大面积使用的设备来说，将是巨大的经济浪费。

本实用新型的目的是提供一种可靠、简单、成本低、正常供电时不消耗电能的过电压自动断电保护电路，使低压配电电路中最常用的断路器或漏电保安断路器具有过电压保护功能。

本实用新型的目的是这样实现的：仍使用原断路器作为断电执行装置，增加一个过电压断电保护电路。电路的供电与采样均取自原断路器的输出端的零线N1和相线L1。驱动跳闸的跳闸断电线圈J一端接在N1，另一端与整流桥B的交流输入端串接后接在L1，B的直流输出端并接一个可控硅SCR，B的正端接SCR阳极，负端接SCR阴极，组成一个由SCR门极控制的跳闸驱动回路。齐纳二极管D1的负极接到整流桥B正输出端，D1的正极与电阻R4串接，R4另一端与电阻R3串接后连接在B的负端(SCR阴极)，组成输出为电阻R3两端压降的过电压采样回路。电阻R2接在可控硅SCR门极与R3、R4节点之间，电容C2并在SCR门极与阴极之间，电容C3并在R3、R4节点与SCR阴极之间，组成π形网络，对进入SCR门极的过电压信号限流和滤波。本实用新型利用齐纳二极管反向击穿特性，适当选择齐纳二极管D1的反向击穿电压值，使供电电压正常时，D1不被击穿，过电压取样回路中没有电流，电阻R3两端压降等于零。在供电电压超过正常值并大于设定值时，D1击穿。D1击穿后，过电压采样回路中产生电流，电阻R3两端压降大于零。由此判定供电过电压发生，并触发SCR，使跳闸脱扣线圈J得电，驱动跳闸机械机构动作，完成过电压发生时的保护断电。电容C1和电阻R1串联，两端分接在整流桥B的正负两端，它对整流桥B和可控硅SCR起阻容保护作用，并滤去采样电路中的部分交流成分。在L1和N1上并接一压敏电阻Ry，用来吸收电网尖峰电压，保护整个电路。

由于采样回路中主要元件是齐纳二极管，且选定适当参数，使其只有在供电发生过电压时才被击穿，有电流通过。使得整个电路在正常供电时无电流，不耗电能。

这里跳闸断电线圈J可以使用断路器中或漏电保安断路器中原有的脱扣线圈。若原断路器没有脱扣线路则需另加此线圈，并增加相应的脱扣断电机械机构，此机构为得电脱扣。整流桥B可以用整体的桥，也可以用四只二极管组成。SCR也可以采用晶体管或场效应管。但使用场效应管或晶体管时，流过跳闸线圈的电流有中断，要增加瞬时驱动电流，电路可靠性会变差。电路中的R3和R4也可以合成一个电阻，但在成批生产中将要求齐纳管击穿电压一致性要好。调整电阻R3、R4的分压值可以弥补这一问题，电容C2、C3可以不加，但易引起误动作。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

图1是本过电压自动断电保护电路的线路图

图1所描述的过电压自动断电保护电路10中触点J_D为原断路器主触点。电路10中跳闸脱扣驱动电源和电压取样均取自此触点之后的供电输出线N1和L1。一般情况下N1为零线，L1为相线，实用中接反不影响正常工作。电路10中包括一个由跳闸脱扣线圈J、整流桥B、可控硅SCR组成的跳闸驱动回路，可控硅SCR阳极接在整流桥正极，SCR阴极接在整流桥B负极，组成一个由可控硅SCR门极控制，输出点为整流桥B两交流端的交流电子开关。整流桥B两交流端与跳闸脱扣线圈J串联后，接在供电输出零线N1和相线L1。

本电路10中还包括一个由齐纳二极管D1、电阻R4、R3组成的过电压采样回路。齐纳二极管D1负极并接在整流桥B正极，D1的正极与电阻R4、R3串接后并接在整流桥B负极。R4、R3的结点为过电压取样的输出点。

本电路10有一个由电阻R2、电容C2、C3连接成的π形限流滤波回路。电阻R2接在SCR门极与过电压取样电路的R3、R4结点之间。电阻R2两端分别接有电容C2和C3。C2和C3的另一端均接在SCR的阴极。

本电路10还有一个由C1、R1组成的阻容保护回路。两元件串联后接在可控硅SCR的阳极和阴极，除了起到保护可控硅SCR和整流桥B的作用外，还具有滤波作用。

本电路10还有一个压敏电阻Ry接在整个保护电路供电线N1和L1之间，用来吸收电网上的尖峰电压脉冲，防止过高的尖峰电压脉冲进入保护电路损坏器件。

在220V供电电网中，本实施方案跳闸过电压设定为额定值的118％，齐纳二极管的击穿电压为360V，电阻R3与R4阻值比为1∶5，R2阻值为4K。选用的可控硅门极触发电压为0.8V，门极触发电流为0.2mA。

本实施方案是这样工作的：供电电压正常时，合上断路器，触点J_D接通，交流电压通过触点J_D和跳闸脱扣线圈J加在整流桥B两交流端。B两输出端接有电容C1和R1的串联回路，因有C1的滤波作用，在负载为零或很小的情况下，整流桥B输出基本上为一个约为交流电压峰值的直流电压，对220V/50Hz市电，此电压约为311V。此时接在整流桥B输出两端上的过电压取样回路中的齐纳二极管D1由于其击穿电压为360V，大于整流输出电压，处于截止状态。D1、R3、R4回路无电流通过，R3上的压降为零。通过R2加在可控硅SCR阴极与门极上的电压也为零，可控硅SCR处于截止状态。这样通过整流桥B和跳闸脱扣线圈J的电流也为零，跳闸脱扣机构不动作，正常供电。当供电电压升高时，整流桥输出的直流电压也随之升高。但只要此直流电压不高于360V(对应供电电压为交流255V)，齐纳二极管D1和可控硅SCR都仍处在截止状态，通过跳闸脱扣线圈J的电流为零，断路器不跳闸，仍可正常供电。当供电电压继续升高，达到额定值的118％(交流260V)时，整流桥直流输出电压为368V，在这种情况下，齐纳二极管D1击穿，加在串接的电阻R4和R3上的总电压为368V-360V＝8V。经R3、R4分压后在R3上获得1.6V压降，此电压由R2限流压降后接到可控硅SCR门极，获得等于0.8V、0.2mA的门极触发信号，使SCR导通。此时交流电压通过整流桥B和可控硅SCR加在脱扣线圈J上，推动跳闸脱扣机构动作。由于可控硅导通后，整流桥输出的直流电压仅为SCR的导通压降，此时D1截止，门极触发信号为零。但由于C1的放电仍可使SCR维持电流存在，直到跳闸动作完成，使J_D跳开切断供电。显然在上述过程中供电升高到260V为本电路10的跳闸临界点，若高于此值，门极触发信号将高于0.8V、0.2mA，此时SCR也会导通，完成跳闸，并切断供电。由于供电电网往往有杂波，正常供电时会存在高于正常值的尖峰脉冲。电路中的R1、C1回路虽可吸收部分尖峰，但SCR仍可能产生误导通。本电路中加入了电容C2和C3，与门极限流电阻R2组成π形滤波电路，可将进入采样回路中的干扰脉冲滤去，使电路动作可靠。压敏电阻Ry被用来防止上述尖峰脉冲电压过高时损坏控制电路中的元器件。在成批生产中由于可控硅的特性有一定的离散性。为保证产品临界跳闸电压一致，由电阻R3、R4构成的分压网路是必要的。其比值可根据选用的可控硅SCR做适当调整。

Claims (2)

1.使断路器或漏电保安器具有过电压保护功能的电路，该电路有一个由齐纳二极管D1和电阻R4、R3串联相接组成的采样回路和一个由可控硅SCR、整流桥B、跳闸跳扣线圈J组成的跳闸驱动回路。由电阻R2和电容C2、C3组成的π形电路连接采样回路和跳闸驱动回路。整流桥可以使用整体桥也可以使用二极管组合而成，可控硅SCR可用场效应管式晶体管代替。其特征在于：采样回路两端接在整流桥的直流侧，其中主要元件是一只齐纳二极管，并且是串联在采样回路中。利用齐纳二极管反向击穿的性能，在过电压时使采样回路中产生电流，由此获得驱动电路中可控硅SCR导通所需的门极触发信号，使跳闸跳扣线圈J中产生电流，驱动机械结构跳闸并切断供电。

2.根据权力要求1所述的过电压保护电路，其特征在于：齐纳二极管反向击穿电压高于正常供电交流电压的峰值。