專利名稱:一種電子限流開關(guān)的制作方法
本實(shí)用新型屬于電器保安技術(shù)，尤其是關(guān)于電器過流的保護(hù)裝置。
現(xiàn)有的過流保護(hù)技術(shù)一般可分為三類熱熔性保險絲(又稱熔斷器)；熱繼電器；帶過流脫扣裝置的空氣自動開關(guān)?，F(xiàn)對其缺陷分別綜述如下保險絲，要耗費(fèi)大量低熔點(diǎn)合金材料，只能一次性使用，更換麻煩，對小超量過流不敏感；熱繼電器，本身功耗大，因采用發(fā)熱器件，由于熱慣性反應(yīng)較慢，整定值與實(shí)際動作值之間誤差大，對電動機(jī)缺相長時間、小超量過流不起保護(hù)作用，脫扣后需手動復(fù)位；空氣開關(guān)，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價格高，整定值與動作值之間誤差大，多用于大容量的動力控制，不能使用于小容量的民用電器，脫扣后需手動復(fù)位。
除上述三類常見的過流保護(hù)技術(shù)外，還有一種采用電子技術(shù)，通過對載荷線路電流的采樣、甄別來控制一直流驅(qū)動繼電器動作，切斷載荷的電源來實(shí)現(xiàn)過流保護(hù)的方案，如附圖2所示，圖2中AC是交流電源，LD是載荷，B是隔離變壓器，D是二極管橋整，C是濾波電容，J是直流驅(qū)動繼電器，J′是該繼電器的觸點(diǎn)，K是繼電器的驅(qū)動開關(guān)，ZB是甄別電路。由于這種方案或者采用隔離變壓器B，或者提高所有電子元器件的耐壓等級，最終必然使產(chǎn)品成本提高，所以實(shí)際應(yīng)用很少。
本實(shí)用新型正是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種無隔離變壓器，無須提高電子元器件耐壓等級，因而價格低廉且體積小、重量輕；自身功耗很小，在常態(tài)下僅數(shù)十毫瓦且為呈容性電流，于電網(wǎng)多益少害；不用人工處理復(fù)位，過流斷開后延時2～3分鐘后自動復(fù)位；過流——切斷時間響應(yīng)小于1秒或大于1秒連續(xù)可調(diào)，最大分?jǐn)嗄芰_(dá)10安以上；可重復(fù)使用10萬次以上的電子限流開關(guān)。
本實(shí)用新型的要點(diǎn)如下有一由分流電阻和受甄別電路輸出控制的分流開關(guān)串連構(gòu)成的分流支路，該分流支路與一直流驅(qū)動繼電器的線圈并聯(lián)，共同作為一恒流源的負(fù)載；所謂恒流源是由一限流電容，一端與交流電源相連，另一端與整流二極管組成的橋整交流輸入端相連，橋整的直流輸出端并接一濾波電容所組成；所謂分流開關(guān)是一晶體三極管，其基極端與一甄別電路內(nèi)射隨器三極管的輸出端相連，其集電極與電源正端間串接一分流電阻；所謂甄別電路是由一與載荷電源線路相連接的電流互感線圈，其輸出經(jīng)電阻串分壓，二極管整流，電阻、電容積分處理后，取出直流電平加入由晶體三極管構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸入端，該單穩(wěn)延時電路的輸出經(jīng)射極跟隨電路阻抗隔離后輸出穩(wěn)定的限流控制信號至分流開關(guān)三極管的基極所構(gòu)成。
本實(shí)用新型不僅可取代現(xiàn)有的熔斷絲，還有可能作為限制工礦企事業(yè)單位及家庭、宿舍等使用大容量電器的技術(shù)手段，有利于節(jié)約電能；如果加接電流互感器和續(xù)接接觸器后，還可作為電動機(jī)的缺相保護(hù)。由于本實(shí)用新型價格低廉，性能優(yōu)越，應(yīng)用范圍極廣，故有很高的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。
為了深化對本實(shí)用新型的理介，下面結(jié)合附圖的介釋，對本實(shí)用新型的原理及實(shí)施例作進(jìn)一步闡述附圖1是本實(shí)用新型的方框原理圖。
附圖3是本實(shí)用新型的一個較佳實(shí)施例的電原理圖。
圖1中，AC是交流電源，其電壓為UAC，C1是限流電容，D1～4是整流二極管構(gòu)成的橋整電路，C2是濾波電容，J是直流驅(qū)動繼電器，其常合觸點(diǎn)是J′，R′是分流電阻，K是分流開關(guān)，ZB是甄別電路，LD是載荷。如果忽略D1～4整流橋的正向飽和壓降、分流開關(guān)K的正向飽和壓降(分流開關(guān)一般采用晶體三極管)以及甄別電路ZB的附加分流因素，設(shè)繼電器J的線圈直流電阻為R0，則當(dāng)分流開關(guān)斷開時，電路的電流為I，且I=UACR206+(ω c1)-2]]>，當(dāng)容抗 1/(ωc1) 〉〉R0時，I＝UAC·ωC1與R0幾乎無關(guān)；如果分流開關(guān)K閉合，則等于在R0上并接了一個分流電阻R′，其等效電阻為R，R＝R0∥R′ ……(1)由于R〈〈R0，顯然更能滿足 1/(ωc1) 〉〉R條件成立。因此，無論分流開關(guān)K的閉合與否，電流I都由限流電容C1的容量所決定，這有點(diǎn)象恒流供電方式，所以稱限流電容C1與整流二極管D1～4及濾波電容C2這部分電路為恒流源IR。
再分析一下繼電器J線圈兩端的電壓URO受分流開關(guān)K斷、合變化的影響情況分流開關(guān)K斷開時，
分流開關(guān)K閉合時，
很明顯，由公式(1)、(2)、(3)看出，因R0＞R，所以分流開關(guān)K斷開時，繼電器J線圈兩端的電壓URO大于分流開關(guān)K閉合時，繼電器J線圈兩端的電壓URO＝UR，即分流作用使繼電器J線圈兩端的電壓下降。
選擇適當(dāng)?shù)姆至麟娮鑂′，限流電容C1以及直流驅(qū)動繼電器J(直流電阻R0與吸合、釋放電壓值)，使分流開關(guān)K斷開時，繼電器J線圈兩端電壓大于其吸合電壓值；而分流開關(guān)K閉合時，繼電器J線圈的端電壓小于其釋放電壓值。這就是本實(shí)用新型的基本設(shè)計思路。
常態(tài)下，分流開關(guān)K閉合，由于分流作用，繼電器J線圈的端電壓小于其釋放電壓值，故不動作，其常合觸點(diǎn)J′閉合，載荷LD與交流電源AC構(gòu)成回路；當(dāng)載荷電流至限定值時，由甄別電路ZB取出限流信號并轉(zhuǎn)化為一直流控制電平，使分流開關(guān)K斷開，分流作用失去，繼電器J線圈端電壓上升且大于其吸合電壓值，繼電器J動作，切斷了載荷LD的電源，實(shí)現(xiàn)了對載荷的過流保護(hù)作用。
附圖3中，三極管BG2與BG3構(gòu)成達(dá)林頓管與三極管BG1及電阻R1～3，電容C3，二極管D5～6構(gòu)成一單穩(wěn)態(tài)延時電路；三極管BG4與電阻R4～5構(gòu)成一射極跟隨電路；電流互感線圈LH與電阻R6，電位器W，二極管D7及電阻R7、電容C4構(gòu)成一采樣電路。
常態(tài)下，載荷電流低于限定值，互感線圈LH取出此電信號，經(jīng)電阻R6與電流互感線圈LH的內(nèi)阻及電位器W分壓，二極管D7整流后加至單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸入端即BG3的基極。電阻R7和電容C4構(gòu)成一積分電路，起了抗干擾及改善過流－切斷的響應(yīng)時間的作用。由于D7輸出的直流電平加于BG3的基極，此時，電平的電壓尚達(dá)不到BG3的be結(jié)導(dǎo)通閥值，BG3截止，C3無電流流過。BG4為射隨器，用以提高輸入阻抗，減少接入BG3集電極后對其高電平的影響，因此，當(dāng)BG3輸出高電平時，BG4輸出也是高電平，BG5導(dǎo)通，即分流開關(guān)K閉合。電流經(jīng)分流電阻R′、BG5C→e對繼電器J線圈分流，使其端電壓跌到其釋放電壓值以下，繼電器J處釋放態(tài)，其常合觸點(diǎn)J′閉合，交流電源AC與載荷LD構(gòu)成回路。
當(dāng)載荷電流高于限定值時，D7輸出直流電平升高，達(dá)到BG3be結(jié)的導(dǎo)通閥值，BG3導(dǎo)通，其集電極電壓下降，R2的BG1基極電流減少，BG1脫離飽和區(qū)，其集電極電壓升高，電源電壓通過R1對C3充電，此充電電流同時流過達(dá)林頓管的be結(jié)，這樣導(dǎo)致BG3的集電極電壓進(jìn)一步下跌，使電路進(jìn)入暫態(tài)；另一方面，BG3的集電極電壓下跌也使分流開關(guān)K的三極管BG5從飽和區(qū)退出，經(jīng)分流電阻R′的分流量減小，使電源電壓逐漸上升，而這一上升加速了單穩(wěn)態(tài)的翻轉(zhuǎn)速度——進(jìn)入暫態(tài)。翻轉(zhuǎn)完畢后，分流作用已基本消失，電源電壓即繼電器J線圈的端電壓上升至大于其吸合電壓值，繼電器J動作(吸合)，其常合觸點(diǎn)J′斷開，載荷LD失電，起到了限流保護(hù)作用。這一暫態(tài)的持續(xù)時間，主要由R1、C3的時間常數(shù)決定。過了這一暫態(tài)時間，由于C3兩端電壓充電時逐漸提高，而其電流則逐漸減小，使電路重新進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，繼電器J線圈端電壓又跌到其釋放電壓值以下而釋放，常合觸點(diǎn)J′閉合，恢復(fù)了對載荷LD的供電。
D7的輸出加入至BG3的基極，而不是加入至BG2的基極是為了防止引起對C3的充電，導(dǎo)致過流——翻轉(zhuǎn)時間延長。
二極管D5～6是為電容C3提供一放電回路，即D6→C3→D5→BG5(在恢復(fù)供電后，R′有分流，BG5飽和時)→D6，這樣一旦繼電器J釋放，C3電荷很快放完，以備再次過流后馬上動作，再次翻轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種電子限流開關(guān)，包含用作續(xù)接弱電控制回路與交流或直流功率回路的直流驅(qū)動繼電器，其特征在于前述的直流驅(qū)動繼電器J的線圈兩端與一由分流電阻R′和受甄別電路ZB控制的分流開關(guān)K串接構(gòu)成的分流支路相並聯(lián)，共同作為一恒流源IR的負(fù)載。
2.按照權(quán)利要求
1所述的電子限流開關(guān)，其特征在于所述的恒流源IR是由一限流電容C1，其一端與交流電源AC相連，另一端與二極管D1～4組成的橋整電路的交流輸入端相連，橋整的直流輸出端并接一濾波電容C2所組成。
3.按照權(quán)利要求
1所述的電子限流開關(guān)，其特征在于所述的分流開關(guān)K是一晶體三極管BG5，其基極端與一甄別電路ZB內(nèi)射隨器三極管的輸出端相連，其集電極與電源正端間串接一分流電阻R′。
4.按照權(quán)利要求
1或2或3所述的電子限流開關(guān)，其特征在于所述的甄別電路ZB是由一與載荷LD、電源AC線路相連接的電流互感線圈LH，其輸出經(jīng)電阻R6、電位器W分壓，二極管D7整流，電阻R7、電容C4積分處理后，取出直流電平加入由三極管BG1～3構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸入端，該單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸出經(jīng)由BG4構(gòu)成的射極跟隨電路阻抗隔離后輸出穩(wěn)定的限流控制信號至分流開關(guān)K三極管BG5的基極所組成。
專利摘要
一種電子限流開關(guān)，屬于電器過流保護(hù)技術(shù)。克服了現(xiàn)有緒如熔斷絲、熱繼電器、空氣開關(guān)等電器過流保護(hù)器件的不足，提供了一種無隔離變壓器、具有體積小，重量輕，價格低，功耗小，過流斷開后2～3分鐘即自動復(fù)位，過流——切斷時間響應(yīng)連續(xù)可調(diào)，最大分?jǐn)嗄芰Γ?0安，重復(fù)使用＞10萬次等優(yōu)點(diǎn)的電子限流開關(guān)。該開關(guān)不僅可取代現(xiàn)有的熔斷絲，還可用作限流節(jié)電裝置及對電動機(jī)的缺相保護(hù)。性能優(yōu)越，應(yīng)用范圍很廣。
文檔編號H02H3/08GK87206500SQ87206500
公開日1988年4月20日 申請日期1987年4月9日
發(fā)明者錢耕梓 申請人:寧波市鎮(zhèn)海民生電器廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan