專利名稱：二線控制綜合保護(hù)開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用微電子技術(shù)護(hù)控電路二線控制的、結(jié)構(gòu)緊湊的將漏電、數(shù)字延時過流、短路、失壓、電壓缺相、電流缺相、超溫等電害保護(hù)及“Y-Δ”延時啟動、故障聲光警示、故障記憶等功能微縮于一體的三相電源開關(guān)裝置。
本發(fā)明特別是一種針對現(xiàn)有的三相交流接觸器(開關(guān))，需要“三線二開關(guān)”控制及欠缺保護(hù)功能等缺點(diǎn)，而首創(chuàng)發(fā)明的二線控制綜合保護(hù)三相電源開關(guān)裝置。
現(xiàn)有的交流接觸器(開關(guān))是自動化控制及三相電動機(jī)不可缺少的電源開關(guān)，它為了具有失壓保護(hù)功能及可長距離控制，傳統(tǒng)上都需由用戶自行裝置一個“開”的按紐開關(guān)和一個“?！钡陌粹o開關(guān)并需用三線連接(三線二開關(guān))，再根據(jù)需要及經(jīng)濟(jì)代價適當(dāng)裝置過流、短路、缺相，漏電等各種保護(hù)裝置，較大功率電動機(jī)甚至裝置“Y-Δ”延時啟動開關(guān)，這樣必然存在安裝、檢修都麻煩，體積大、造價高及技術(shù)參數(shù)難準(zhǔn)確匹配等缺點(diǎn)。
本發(fā)明的主要目的在于提一種采用微電子技術(shù)的護(hù)控電路，具綜合電害保護(hù)、警示功能的護(hù)控一體化三相電源開關(guān)裝置。
本發(fā)明另一目的在于提供一種以“二線一開關(guān)”控制取代傳統(tǒng)的“三線二開關(guān)”控制和以護(hù)控一體化取代傳統(tǒng)的護(hù)控分體的三相電源開關(guān)裝置。
本發(fā)明再一目的在于提一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、護(hù)控參數(shù)匹配準(zhǔn)確、造價低、安裝、使用、維修都簡便的護(hù)控一體化三相電源開關(guān)裝置。
本發(fā)明主要由微電子控制、保護(hù)電路(01)、電磁開關(guān)(02)、外殼(03)等組成；其中微電子控制、保護(hù)電路包括二線控制啟動觸發(fā)電路(1)、單片集成電集(2)、后驅(qū)電路(3)、漏電保護(hù)電路(4)、過流數(shù)字延時保護(hù)電路(5)、短路保護(hù)電路(6)、缺相保護(hù)電路(7)、超溫保護(hù)電路(8)、整流穩(wěn)壓電路(9)、“Y-Δ”數(shù)字延時啟動電路(10)及聲光警示、記憶電路(11)等組成。
其中單片集成電路(2)的內(nèi)結(jié)構(gòu)框圖，如圖3它包括輸入電路(A)、控制電路(B)、前驅(qū)電路(C)、數(shù)字延時電路(D)及警示、記憶電路(E)等的邏輯組合。
本發(fā)明的工作原理如下使用時按下二線控制開關(guān)S將交流電輸入整流穩(wěn)壓電路(10)、進(jìn)行降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后作各電路電源。二線控制啟動觸發(fā)電路(1)是一觸發(fā)脈沖電路，它受到開關(guān)S的導(dǎo)通觸發(fā)即產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，輸入單片集成電路IC1入端I1再通過其內(nèi)部的控制電路(B)、前驅(qū)電路(C)的輸出端P1，它一路向后驅(qū)電路(3)輸出啟動信號，另一路正回輸觸發(fā)電路，使觸發(fā)脈沖消失后(C1放電完畢)仍可維持輸出啟動信號。后驅(qū)電路(3)接受前驅(qū)動電路的啟動信號后即通過電子開關(guān)J驅(qū)動電磁開關(guān)K(02)吸合，為負(fù)載電路供電。當(dāng)負(fù)載電路出現(xiàn)某種電故障時，如漏電、短路等即通過相應(yīng)的保護(hù)電路向IC1輸入截止信號關(guān)閉負(fù)載電源，達(dá)到安全保護(hù)的目的。在此同時亦發(fā)出相應(yīng)的聲、光警示、故障記憶方便檢修工作。
本發(fā)明的控制、記憶核心電路是采用單片集成電路及微型貼片電路技術(shù)。因此，具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，抗機(jī)震性強(qiáng)，電特性穩(wěn)定可靠、造價低等優(yōu)點(diǎn)，特別適用于三相電動機(jī)作一體化護(hù)控開關(guān)。


圖1為本發(fā)明的構(gòu)造剖視2為本發(fā)明的電原理框3為本發(fā)明單片集成電路(2)的內(nèi)結(jié)構(gòu)框4為本發(fā)明實(shí)施例的電路圖實(shí)施例本實(shí)施例是一三相的二線控制綜合保護(hù)的電源開關(guān)裝置，其電原理如圖4所示，由二線控制啟動觸發(fā)電路(1)、單片集成電路(2)、后驅(qū)電路(3)、漏電保護(hù)電路(4)、過流數(shù)字延時保護(hù)電路(5)、短路保護(hù)電路(6)、缺相保護(hù)電路(7)、超溫保護(hù)電路(8)、整流穩(wěn)壓電路(9)、“Y-Δ”數(shù)字延時啟動電路(10)、聲光警示、記憶電路(11)等組成。
其中二線控制啟動觸發(fā)電路(1)的R1一端串連保險管Fu接相線L2，R1另一端串連D2正一負(fù)極、R2、光電耦合器N入端正-負(fù)極、二線控制開關(guān)S連接R1、Fu聯(lián)點(diǎn)，二極管D1正極連接N入端負(fù)極、S聯(lián)點(diǎn)，D1負(fù)極連接D2正極，濾波電容C1正極連接D2負(fù)極、R2聯(lián)點(diǎn)，C1負(fù)極連接D1正極，Sa、Sb是并接S的二線開關(guān)外接長距離控制的插座，N輸出端正極接穩(wěn)壓電源+V，N輸出端負(fù)極串連限流電阻R3連接開關(guān)管G基極，分壓電阻R5并接G基極、穩(wěn)壓電源負(fù)端-V，G發(fā)射極串連可調(diào)電阻RP1接-V，RP1可調(diào)點(diǎn)的輸出觸發(fā)脈沖輸往IC1入端I1，R4一端連接IC1啟動觸發(fā)信號出端P1，R4另一端連接SCR門極，R6一端連接P1，R6另一端串連D3正-負(fù)極、R3連接G基極正回輸觸發(fā)信號使S導(dǎo)通、C1放電完畢也能維P1輸出啟動觸發(fā)信號，當(dāng)S接通(短路)時外路欠壓、再恢復(fù)電壓，本電路是無法產(chǎn)生觸發(fā)信號的，只有由人工操作把S從斷開狀態(tài)變?yōu)閷?dǎo)通狀態(tài)才可產(chǎn)生觸發(fā)脈沖，所以此電路亦有失壓保護(hù)的功能。
單片集成電路IC1(2)，其內(nèi)結(jié)構(gòu)方框見圖3，是一塊由輸入電路(A)、控制電路(B)、前驅(qū)電路(C)、數(shù)字延時電路(D)、記憶、警示電路(E)等的邏輯組合。IC1的I1是觸發(fā)脈沖的入端，當(dāng)按通S后產(chǎn)生的觸發(fā)脈沖通過開關(guān)管G放大輸入I1后，經(jīng)其內(nèi)部的控制電路(B)、前驅(qū)電路(C)從P1端輸出，一路串連R4向后驅(qū)電路(3)輸出啟動觸發(fā)脈沖，另一路串連R6、D3正一負(fù)極、R3連接G基極、正回輸觸發(fā)脈沖，使C3放電完畢后P1仍有自鎖的啟動脈沖輸出。I2為漏電故障信號輸入端，I3是L3相過流信號輸入端，它具數(shù)字延時輸出的功能，I4是L3相短路故障信號輸入端，它具快速傳輸功能，I5是L2相過流信號輸入端，它具數(shù)字延時輸出功能，I6是L2相短路故障信號輸入端，它具快速傳輸功能，I7是L1相過流故號輸入端，它具數(shù)字延時輸出功能，I8是L1相短路故障信號輸入端，它具快速傳輸功能，I9為超溫故障信號輸入端，P2為聲響警示輸出端，P3為“Y-△”數(shù)字延時啟動信號輸出端，它具有數(shù)字延時輸出功能，LED1-10是相對應(yīng)于I1-I9的發(fā)光指示、P1的信號發(fā)光指示。
后驅(qū)動電路(3)的限流電阻R4一端連接IC1的P1端，R4另一端連接晶閘管SCR門極，SCR陰極連接L3相，SCR陽極串連繼電器J、降壓電阻R8、保護(hù)二極管D4負(fù)-正極、S、Fu連接L2相，續(xù)流二極管D5并接J，J的常開觸點(diǎn)J1一端連接L3相，J1另一端串連電磁開關(guān)K連接L1相。當(dāng)使用電設(shè)備按通S后P1輸出啟動觸發(fā)信號，通過R4使SCR導(dǎo)通J吸合，J1接通、K吸合、K1、K2、K3接通為負(fù)載電器供電。
漏電保護(hù)電路(4)的零序互感器CT0一端連接-V，另一端連接IC2負(fù)入端，IC2正入端連接-V，IC2出端串連RP2連接-V，RP2可調(diào)點(diǎn)連接IC1入端I2，濾液電容C2并接RP2，負(fù)回輸電阻R7并接IC2出端、負(fù)入端，如果負(fù)載電路出現(xiàn)漏電并超過額定值時，CT0產(chǎn)生感應(yīng)電壓通過IC2、IC1放大輸出截止信號，使后驅(qū)電路截止，J、K釋放中斷負(fù)載電源以達(dá)到漏電保護(hù)的目的。
過流數(shù)字延時保護(hù)電路(5)的L3相電流互感器CT3一端連接-V，另一端串連二極管D6正-負(fù)極、RP3連接-V，C3并接RP3，RP3可調(diào)點(diǎn)連接IC2入端I3，I3入端是具計(jì)數(shù)延時輸出功能，當(dāng)L3相過流時，CT3產(chǎn)生過壓經(jīng)過整流、濾波輸入I3作計(jì)數(shù)延時，若過流達(dá)到預(yù)定持續(xù)時間的，則P1輸出截止信號，使SCR截止，K切斷以達(dá)到過流數(shù)字延時保護(hù)的目的。CT2是L2相電流互感器，CT2一端連接-V，另一端串連二極管D7正一負(fù)極、RP5連接-V，C4并RP5，RP5可調(diào)點(diǎn)連接IC1入端I5，I5入端具計(jì)數(shù)延時輸出功能，當(dāng)L2相過流時CT2產(chǎn)生過壓、即作計(jì)數(shù)延時，若達(dá)到預(yù)定持續(xù)時間的，則P1輸出截止信號，使SCR截止，K切斷以達(dá)到過流數(shù)字延時保護(hù)的目的。CT1是L1相電流互感器，CT1一端連接-V，另一端串連二極管D8正一負(fù)極、RP7連接-V，C5并接RP7，RP7可調(diào)點(diǎn)連接IC1入端I7，I7入端具計(jì)數(shù)延時輸出功能，當(dāng)L1相過流時，CT1產(chǎn)生過壓輸入I7作計(jì)數(shù)延時，若達(dá)到預(yù)定持續(xù)時間的，則P1輸出截止信號，使SCR截止，K切斷，以達(dá)到過流數(shù)字延時保護(hù)的目的。
短路保護(hù)電路(6)與過流數(shù)字延時保護(hù)電路(5)共用同相的電流互感器、整流、濾波電路而各自使用并接的可調(diào)電阻取得信號，RP4并接RP3，RP4可調(diào)點(diǎn)連接IC1入端I4，I4入端具快速傳輸功能，當(dāng)L3相短路或超出允許電流值時，CT3感應(yīng)電壓及相應(yīng)RP4可調(diào)點(diǎn)電壓大幅增高，輸入I4，使IC1快速從P1輸出截止信號，驅(qū)使J、K釋放中斷負(fù)載電源以達(dá)到L3相短路保護(hù)的目的。RP6并接RP5，RP6可調(diào)點(diǎn)連接IC1入端I6，I6入端具快速傳輸功能，當(dāng)L2相短路或超出允許電流值時，CT2感應(yīng)電壓及相應(yīng)RP6可調(diào)點(diǎn)電壓大幅增高，輸入I6，使IC1快速從P1輸出截止信號，驅(qū)使J、K釋放，中斷負(fù)載電源以達(dá)到L2相短路保護(hù)的目的。RP8并接RP7、RP8可調(diào)點(diǎn)連接IC1入端I8，I8入端具快速傳輸功能，當(dāng)L1相短路或超出允許電流值時，CT1感應(yīng)電壓及相應(yīng)RP8可調(diào)點(diǎn)電壓大幅增高，輸入I8，使IC1快速從P1輸出截止信號，驅(qū)使J、K釋放，中斷負(fù)載電源以達(dá)到L1相短路保護(hù)的目的。
缺相保護(hù)電路(7)，其中包括電壓缺相和電流缺相，電壓缺相保護(hù)電路主要由整流穩(wěn)壓電路(10)及后驅(qū)動電路(3)兼任。因?yàn)檎鞣€(wěn)壓電路是從L2、L3相獲取電源，后驅(qū)動電路是從L1、L3相獲取電源，所以不管L1、L2、L3那一缺相電磁開關(guān)K都不能吸合，負(fù)載電路無法獲供電，所以達(dá)到電壓缺相保護(hù)的目的。電流缺相保護(hù)電路是共用同相的電流互感器、整流、濾波電路，而各自使用并接的可調(diào)電阻取得信號，RP10并接RP3、RP4，RP10可調(diào)點(diǎn)連接“與非”門IC3入端I2。RP9并接RP5、RP6，RP9可調(diào)點(diǎn)連接IC3入端1。RP11并接RP7、RP8，RP11可調(diào)點(diǎn)連接IC3入端3；IC3出端串連延時電阻R9連接反相IC4入端，延時電容負(fù)極接-V，正極接R9、IC4入端聯(lián)點(diǎn)，調(diào)校開關(guān)S2一端接-V，另一端連R9、IC4入端聯(lián)點(diǎn)，IC4出端連接IC1入端I10。I10是一負(fù)入端即當(dāng)L1、L2、L3任一相出現(xiàn)缺電流時即使IC4輸出“0”電平、IC1輸出截止信號、J、K、釋放、中斷負(fù)載電源而達(dá)到電流缺相保護(hù)的目的，S2是在空載試驗(yàn)時接通，免電路出現(xiàn)電流缺相的假象。
超溫保護(hù)電路(8)的溫度傳感器Rt一端連接+V，另一端串連RP12連接-V，RP12可調(diào)點(diǎn)連接IC1入端I9，Rt是外引貼裝在負(fù)載電器上，當(dāng)負(fù)載電器出現(xiàn)超溫時，IC1入端I9獲故障信號經(jīng)放大P1輸出使J、K釋放中斷負(fù)載電源而達(dá)到超溫保護(hù)的目的。
整流穩(wěn)壓電路(9)的降壓電容C7一端串連S、Fu連接L2相，C7另一端串連整流二極管D11正一負(fù)極、穩(wěn)壓二極DT負(fù)-正極連接-V(L3相)，濾波電容C8、C9、泄放電阻R14并接DT二端，負(fù)半波放電二極管D12負(fù)極連接C7、D11聯(lián)點(diǎn)，D12正極連接-V，DT二端輸出直流穩(wěn)壓+V，供各電路電源。
“Y-Δ”數(shù)字延時啟動電路(10)的R11一端連接IC1的P3出端、R11另一端連接SCR2門極，SCR2陰極接L3相、SCR2陽極串連保護(hù)二極管D9負(fù)-正極、降壓電阻R12、繼電器aJ連接L2相的輸出端I2，續(xù)流管D10并接aJ，aJ常開觸點(diǎn)aJ1通過B1、B2端輸往下一級的“Y-Δ”轉(zhuǎn)換啟動開關(guān)。
聲光警示、記憶電路(11)的蜂鳴器Z一端連接IC1故障信號輸出端P2，另一端接-V，LED1-9是相應(yīng)于IC1入端I1-I9的故障、記憶、指示，LED10是正常工作指示，LED1-9正極連接相對的IC1故障信號出端P4-P12，LED10正極連接IC1正常工作指示出端P13，LED1-10負(fù)極并聯(lián)串接R10連接-V，當(dāng)負(fù)載電路出現(xiàn)漏電等故障中斷負(fù)載電源后相對應(yīng)的LED1-9仍保存相應(yīng)的發(fā)光指示發(fā)聲響警示以達(dá)到故障警示記憶的目的，方便檢修，負(fù)載電路出現(xiàn)過流，在延時期間相對應(yīng)的LED發(fā)出低頻閃光的警示。
權(quán)利要求
1.一種二線控制綜合保護(hù)的三相電源開關(guān)，包括由微電子控制、保護(hù)電路及電磁開關(guān)等組成，其特征在于微電子控制、保護(hù)電路包括二線控制觸發(fā)啟動電路(1)、單片集成電路(2)、后驅(qū)電動(3)、漏電保護(hù)電路(4)、過流延時保護(hù)電路(5)、短路保護(hù)電路(6)、缺相保護(hù)電路(7)、超溫保護(hù)電路(8)、整流穩(wěn)壓電路(9)、“Y-Δ”延時啟動電路(10)、聲光警示、記憶電路(11)等組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二線控制觸發(fā)電路(1)的二線開關(guān)S一端串連光電耦合器N入端負(fù)-正極、限流電阻R2、二極管D2負(fù)-正極、限流電阻R1、保險管Fu連接L2相，S另一端連接Fu、R1聯(lián)點(diǎn)，二極管D1正極連接S、N入端負(fù)極聯(lián)點(diǎn)，D1負(fù)極連接D2正極、R1聯(lián)點(diǎn)，濾波電容C1正極連接D2負(fù)極，C1負(fù)極連接D1正極，N出端正極連接電源+V，N出端負(fù)極串連限流電阻R3連接開關(guān)管G基極，G集電極連接電源+V，G發(fā)射串連可調(diào)電阻RP1連接-V，RP1可調(diào)點(diǎn)連接單片集成電路IC1入端I1，分壓電阻R5一端連接G基極，R5另一端連接-V。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單片集成電路IC1(2)，其內(nèi)部由輸入電路(A)、控制電路(B)、前驅(qū)電路(C)、延時電路(D)、警示記憶電路(E)的邏輯組合，IC1的I1為啟動觸發(fā)信號入端，I2為漏電故障信號入端，I3、I5、I7為過流信號入端，它具計(jì)數(shù)延時傳輸功能，I4、I6、I8為短路故障信號入端，它具快速傳輸功能，I9為超溫信號入端，I10為電流缺相信號入端，它具反相傳輸功能，P1為前驅(qū)信號出端，P2為故障聲響信號出端，P3為“Y-Δ”延時啟動信號出端，它具計(jì)數(shù)延時輸出功能，P4-P12為故障發(fā)光信號出端，P13為P1發(fā)光信號出端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的后驅(qū)電路(3)的晶閘管SCR陰極連接L3相，門極串連R4連接IC1出端P1，陽極串連J、R8、D4負(fù)-正極，S、Fu連接L2相，續(xù)流管D5并接J二端，J1一端連接L3相，J1另一端串連K連接L1相，K1、K2、K3一端連接三相電源入端，另一端輸出三相電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺相保護(hù)電路(7)的電壓缺相保護(hù)是將整流穩(wěn)壓電路(9)從L2相、L3相獲取電源，將電磁開關(guān)K從L1相L3相獲取電源，以達(dá)到L1、L2、L3任一缺相都可達(dá)到斷電保護(hù)的目的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的缺相保護(hù)電路(7)的電流缺相保護(hù)電路的L3相電流互感器CT3一端連接-V、CT3另一端串連D6正一負(fù)極、RP10連接-V，RP10可調(diào)點(diǎn)連接“與非”門IC3入端2，CT2一端連接-V，CT2另一端串連D7正一負(fù)極、RP9連接-V，RP9可調(diào)點(diǎn)連接IC3入端1，CT1一端連接-V、CT1另一端串連D8正一負(fù)極、RP11連接-V、RP11可調(diào)點(diǎn)連接IC3入端3，C3正極連接D6負(fù)極，C3負(fù)極連接-V，C4正極連接D7負(fù)極、C4負(fù)極連接-V，C5正極連接D8負(fù)極，C5負(fù)極連接-V，IC3出端串連R9連接反相IC4入端，C6正極連接R9、IC4入端聯(lián)點(diǎn)，C6負(fù)極連接-V，S2一端連接R9、IC4入端聯(lián)點(diǎn)、另一端連-V，IC4出端連接IC1負(fù)入端I10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的“Y-Δ”延時啟動電路(10)的晶閘管SCR2的陰極連接-V(L3相)，SCR2門極串連R11連接IC1具計(jì)數(shù)延時輸出功能的出端P3，SCR2陽極串連二極管D9負(fù)-正極、降壓電阻R12、繼電器aJ連接L2相出端I2，續(xù)流管D10并接aJ，aJ常開觸點(diǎn)B1、B2輸往下一級電磁開關(guān)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的整流穩(wěn)壓電路(9)的降壓電容C7一端串連S、Fu連接L2相，C7另一端串連二極管D11正-負(fù)極、穩(wěn)壓二極DT負(fù)-正極連接L3相(-V)，二極管D12負(fù)極連接D11正極、D12正極連接DT正極，濾波電容C8、C9、泄放電阻R14并接DT二端，泄放電阻R13并接C7二端，DT二端輸出直流穩(wěn)壓電源。
全文摘要
本發(fā)明首創(chuàng)采用“二線一開關(guān)”控制取代傳統(tǒng)的“三線二開關(guān)”控制,以護(hù)控一體化取代傳統(tǒng)的護(hù)控分體裝置的三相電源開關(guān)裝置。本發(fā)明采用微電子集成技術(shù)將漏電、過流、短路、電壓缺相、電流缺相、超溫等電害保護(hù)、聲光警示、記憶及“Y－Δ”計(jì)數(shù)延時啟動等功能、結(jié)構(gòu)微縮于一體,并采用“二線一開關(guān)”控制,所以它具結(jié)構(gòu)緊湊、抗機(jī)震性強(qiáng)、體積小、電特性匹配準(zhǔn)確,造價低、及可大幅節(jié)省安裝工費(fèi)、使用、檢修都簡便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明特別適合裝置在三相電動機(jī)上。
文檔編號H02H3/32GK1344050SQ0011742
公開日2002年4月10日 申請日期2000年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2000年9月19日
發(fā)明者鐘汝祥 申請人:鐘汝祥