專利名稱：過電壓自動(dòng)斷電保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種過電壓自動(dòng)斷電保護(hù)電路，它使低壓供配電系統(tǒng)中使用的斷路器或漏電保安器具有過電壓保護(hù)功能，并且在正常供電時(shí)不消耗電能。
低壓供配電系統(tǒng)中一般沒有過電壓保護(hù)，使用的斷路器僅有過電流和短路保護(hù)。目前雖然某些漏電保安器有過電壓保護(hù)功能，但其即使在正常供電時(shí)也要消耗電能。這對于長時(shí)間大面積使用的設(shè)備來說，將是巨大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。
本實(shí)用新型的目的是提供一種可靠、簡單、成本低、正常供電時(shí)不消耗電能的過電壓自動(dòng)斷電保護(hù)電路，使低壓配電電路中最常用的斷路器或漏電保安斷路器具有過電壓保護(hù)功能。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的仍使用原斷路器作為斷電執(zhí)行裝置，增加一個(gè)過電壓斷電保護(hù)電路。電路的供電與采樣均取自原斷路器的輸出端的零線N1和相線L1。驅(qū)動(dòng)跳閘的跳閘斷電線圈J一端接在N1，另一端與整流橋B的交流輸入端串接后接在L1，B的直流輸出端并接一個(gè)可控硅SCR，B的正端接SCR陽極，負(fù)端接SCR陰極，組成一個(gè)由SCR門極控制的跳閘驅(qū)動(dòng)回路。齊納二極管D1的負(fù)極接到整流橋B正輸出端，D1的正極與電阻R4串接，R4另一端與電阻R3串接后連接在B的負(fù)端(SCR陰極)，組成輸出為電阻R3兩端壓降的過電壓采樣回路。電阻R2接在可控硅SCR門極與R3、R4節(jié)點(diǎn)之間，電容C2并在SCR門極與陰極之間，電容C3并在R3、R4節(jié)點(diǎn)與SCR陰極之間，組成π形網(wǎng)絡(luò)，對進(jìn)入SCR門極的過電壓信號(hào)限流和濾波。本實(shí)用新型利用齊納二極管反向擊穿特性，適當(dāng)選擇齊納二極管D1的反向擊穿電壓值，使供電電壓正常時(shí)，D1不被擊穿，過電壓取樣回路中沒有電流，電阻R3兩端壓降等于零。在供電電壓超過正常值并大于設(shè)定值時(shí)，D1擊穿。D1擊穿后，過電壓采樣回路中產(chǎn)生電流，電阻R3兩端壓降大于零。由此判定供電過電壓發(fā)生，并觸發(fā)SCR，使跳閘脫扣線圈J得電，驅(qū)動(dòng)跳閘機(jī)械機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成過電壓發(fā)生時(shí)的保護(hù)斷電。電容C1和電阻R1串聯(lián)，兩端分接在整流橋B的正負(fù)兩端，它對整流橋B和可控硅SCR起阻容保護(hù)作用，并濾去采樣電路中的部分交流成分。在L1和N1上并接一壓敏電阻Ry，用來吸收電網(wǎng)尖峰電壓，保護(hù)整個(gè)電路。
由于采樣回路中主要元件是齊納二極管，且選定適當(dāng)參數(shù)，使其只有在供電發(fā)生過電壓時(shí)才被擊穿，有電流通過。使得整個(gè)電路在正常供電時(shí)無電流，不耗電能。
這里跳閘斷電線圈J可以使用斷路器中或漏電保安斷路器中原有的脫扣線圈。若原斷路器沒有脫扣線路則需另加此線圈，并增加相應(yīng)的脫扣斷電機(jī)械機(jī)構(gòu)，此機(jī)構(gòu)為得電脫扣。整流橋B可以用整體的橋，也可以用四只二極管組成。SCR也可以采用晶體管或場效應(yīng)管。但使用場效應(yīng)管或晶體管時(shí)，流過跳閘線圈的電流有中斷，要增加瞬時(shí)驅(qū)動(dòng)電流，電路可靠性會(huì)變差。電路中的R3和R4也可以合成一個(gè)電阻，但在成批生產(chǎn)中將要求齊納管擊穿電壓一致性要好。調(diào)整電阻R3、R4的分壓值可以彌補(bǔ)這一問題，電容C2、C3可以不加，但易引起誤動(dòng)作。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。


圖1是本過電壓自動(dòng)斷電保護(hù)電路的線路圖圖1所描述的過電壓自動(dòng)斷電保護(hù)電路10中觸點(diǎn)JD為原斷路器主觸點(diǎn)。電路10中跳閘脫扣驅(qū)動(dòng)電源和電壓取樣均取自此觸點(diǎn)之后的供電輸出線N1和L1。一般情況下N1為零線，L1為相線，實(shí)用中接反不影響正常工作。電路10中包括一個(gè)由跳閘脫扣線圈J、整流橋B、可控硅SCR組成的跳閘驅(qū)動(dòng)回路，可控硅SCR陽極接在整流橋正極，SCR陰極接在整流橋B負(fù)極，組成一個(gè)由可控硅SCR門極控制，輸出點(diǎn)為整流橋B兩交流端的交流電子開關(guān)。整流橋B兩交流端與跳閘脫扣線圈J串聯(lián)后，接在供電輸出零線N1和相線L1。
本電路10中還包括一個(gè)由齊納二極管D1、電阻R4、R3組成的過電壓采樣回路。齊納二極管D1負(fù)極并接在整流橋B正極，D1的正極與電阻R4、R3串接后并接在整流橋B負(fù)極。R4、R3的結(jié)點(diǎn)為過電壓取樣的輸出點(diǎn)。
本電路10有一個(gè)由電阻R2、電容C2、C3連接成的π形限流濾波回路。電阻R2接在SCR門極與過電壓取樣電路的R3、R4結(jié)點(diǎn)之間。電阻R2兩端分別接有電容C2和C3。C2和C3的另一端均接在SCR的陰極。
本電路10還有一個(gè)由C1、R1組成的阻容保護(hù)回路。兩元件串聯(lián)后接在可控硅SCR的陽極和陰極，除了起到保護(hù)可控硅SCR和整流橋B的作用外，還具有濾波作用。
本電路10還有一個(gè)壓敏電阻Ry接在整個(gè)保護(hù)電路供電線N1和L1之間，用來吸收電網(wǎng)上的尖峰電壓脈沖，防止過高的尖峰電壓脈沖進(jìn)入保護(hù)電路損壞器件。
在220V供電電網(wǎng)中，本實(shí)施方案跳閘過電壓設(shè)定為額定值的118％，齊納二極管的擊穿電壓為360V，電阻R3與R4阻值比為1∶5，R2阻值為4K。選用的可控硅門極觸發(fā)電壓為0.8V，門極觸發(fā)電流為0.2mA。
本實(shí)施方案是這樣工作的供電電壓正常時(shí)，合上斷路器，觸點(diǎn)JD接通，交流電壓通過觸點(diǎn)JD和跳閘脫扣線圈J加在整流橋B兩交流端。B兩輸出端接有電容C1和R1的串聯(lián)回路，因有C1的濾波作用，在負(fù)載為零或很小的情況下，整流橋B輸出基本上為一個(gè)約為交流電壓峰值的直流電壓，對220V/50Hz市電，此電壓約為311V。此時(shí)接在整流橋B輸出兩端上的過電壓取樣回路中的齊納二極管D1由于其擊穿電壓為360V，大于整流輸出電壓，處于截止?fàn)顟B(tài)。D1、R3、R4回路無電流通過，R3上的壓降為零。通過R2加在可控硅SCR陰極與門極上的電壓也為零，可控硅SCR處于截止?fàn)顟B(tài)。這樣通過整流橋B和跳閘脫扣線圈J的電流也為零，跳閘脫扣機(jī)構(gòu)不動(dòng)作，正常供電。當(dāng)供電電壓升高時(shí)，整流橋輸出的直流電壓也隨之升高。但只要此直流電壓不高于360V(對應(yīng)供電電壓為交流255V)，齊納二極管D1和可控硅SCR都仍處在截止?fàn)顟B(tài)，通過跳閘脫扣線圈J的電流為零，斷路器不跳閘，仍可正常供電。當(dāng)供電電壓繼續(xù)升高，達(dá)到額定值的118％(交流260V)時(shí)，整流橋直流輸出電壓為368V，在這種情況下，齊納二極管D1擊穿，加在串接的電阻R4和R3上的總電壓為368V-360V＝8V。經(jīng)R3、R4分壓后在R3上獲得1.6V壓降，此電壓由R2限流壓降后接到可控硅SCR門極，獲得等于0.8V、0.2mA的門極觸發(fā)信號(hào)，使SCR導(dǎo)通。此時(shí)交流電壓通過整流橋B和可控硅SCR加在脫扣線圈J上，推動(dòng)跳閘脫扣機(jī)構(gòu)動(dòng)作。由于可控硅導(dǎo)通后，整流橋輸出的直流電壓僅為SCR的導(dǎo)通壓降，此時(shí)D1截止，門極觸發(fā)信號(hào)為零。但由于C1的放電仍可使SCR維持電流存在，直到跳閘動(dòng)作完成，使JD跳開切斷供電。顯然在上述過程中供電升高到260V為本電路10的跳閘臨界點(diǎn)，若高于此值，門極觸發(fā)信號(hào)將高于0.8V、0.2mA，此時(shí)SCR也會(huì)導(dǎo)通，完成跳閘，并切斷供電。由于供電電網(wǎng)往往有雜波，正常供電時(shí)會(huì)存在高于正常值的尖峰脈沖。電路中的R1、C1回路雖可吸收部分尖峰，但SCR仍可能產(chǎn)生誤導(dǎo)通。本電路中加入了電容C2和C3，與門極限流電阻R2組成π形濾波電路，可將進(jìn)入采樣回路中的干擾脈沖濾去，使電路動(dòng)作可靠。壓敏電阻Ry被用來防止上述尖峰脈沖電壓過高時(shí)損壞控制電路中的元器件。在成批生產(chǎn)中由于可控硅的特性有一定的離散性。為保證產(chǎn)品臨界跳閘電壓一致，由電阻R3、R4構(gòu)成的分壓網(wǎng)路是必要的。其比值可根據(jù)選用的可控硅SCR做適當(dāng)調(diào)整。
權(quán)利要求1.使斷路器或漏電保安器具有過電壓保護(hù)功能的電路，該電路有一個(gè)由齊納二極管D1和電阻R4、R3串聯(lián)相接組成的采樣回路和一個(gè)由可控硅SCR、整流橋B、跳閘跳扣線圈J組成的跳閘驅(qū)動(dòng)回路。由電阻R2和電容C2、C3組成的π形電路連接采樣回路和跳閘驅(qū)動(dòng)回路。整流橋可以使用整體橋也可以使用二極管組合而成，可控硅SCR可用場效應(yīng)管式晶體管代替。其特征在于采樣回路兩端接在整流橋的直流側(cè)，其中主要元件是一只齊納二極管，并且是串聯(lián)在采樣回路中。利用齊納二極管反向擊穿的性能，在過電壓時(shí)使采樣回路中產(chǎn)生電流，由此獲得驅(qū)動(dòng)電路中可控硅SCR導(dǎo)通所需的門極觸發(fā)信號(hào)，使跳閘跳扣線圈J中產(chǎn)生電流，驅(qū)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)跳閘并切斷供電。
2.根據(jù)權(quán)力要求1所述的過電壓保護(hù)電路，其特征在于齊納二極管反向擊穿電壓高于正常供電交流電壓的峰值。
專利摘要本實(shí)用新型是一個(gè)使斷路器或漏電保安器具有過電壓保護(hù)功能的保護(hù)電路。它主要由跳閘驅(qū)動(dòng)回路和過電壓采樣回路組成。跳閘驅(qū)動(dòng)回路由一個(gè)可驅(qū)動(dòng)脫扣機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)作的跳閘跳扣線圈J和由一個(gè)整流橋B及可控硅SCR組成的電子開關(guān)構(gòu)成,電子開關(guān)由可控硅SCR門極觸發(fā)信號(hào)控制。過電壓采樣回路由齊納二極管D1、電阻R4、R3組成。電阻R2,電容C2、C3組成一個(gè)π形電路,連接兩個(gè)回路。當(dāng)供電電壓超過設(shè)定值時(shí),D1擊穿使采樣回路產(chǎn)生電流。電阻R3兩端獲得的壓降,通過電阻R2、電容C2、C3限流濾波后,為SCR門極提供觸發(fā)信號(hào)。此信號(hào)使電子開關(guān)導(dǎo)通,在跳閘線圈J內(nèi)產(chǎn)生電流,驅(qū)動(dòng)斷路器或漏電保安器跳閘,切斷供電,完成過電壓保護(hù)功能。
文檔編號(hào)H02H3/20GK2308191SQ9725061
公開日1999年2月17日 申請日期1997年8月12日 優(yōu)先權(quán)日1997年8月12日
發(fā)明者趙澤時(shí) 申請人:趙澤時(shí)