專利名稱：一種缺相及相位失衡保護電路的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于感應加熱領域，具體涉及一種缺相及相位失衡保護電路。
背景技術：
有關缺相保護的研究已經(jīng)由來已久，手段也是多種多樣，在不同的應用場合各有千秋。有用PLC來控制的，也有通過控制板來實現(xiàn)的。在利用主控板控制的電路中，有通過檢測三相電路的峰值和脈沖寬度來判斷是否缺相，這種方法的結構和思路相對復雜，因為對于每一相電路都需要一個峰值采集電路和一個脈寬采集電路，兩者共同決定了該相是否缺失，另外，對于嚴重不平衡的三相電來說，各相的峰值還有脈寬是不變的，這是無法檢測；也有通過檢測三相電平衡的方式來檢測是否的，這種思路的原理是，三相電如果平衡，將它們接到一個點上，這個點上會呈現(xiàn)零電位的狀態(tài)，倘若缺失一相或者不平衡，這個點的電位就不再是零電位，通過對這個電位的檢測判斷是否缺相或者三相失衡，這種電路理論上是 可行的，但實際中的三相電并不能達到完美的平衡，或多或少都會有不平衡的現(xiàn)象，另外，即便是完美的平衡，在諧波污染的情況下，這個點上也會有各種干擾脈沖出現(xiàn)，導致不能平衡，因此，這種電路需要面對的三相電固有的不平衡和外來干擾的雙重考驗，有可能會引起誤觸發(fā)。另外，這種電路在一中情況下會失效，在12脈或者24脈整流電路中，有2組或者4組三相電，正常工作狀態(tài)下要求每一組都能正常的工作，倘若有一組三相電由于斷路器跳閘或者未閉合，這時候這一組的三相電同時缺失，從三相平衡的角度來看，平衡點的電位仍然是零電位，但這種情況是不允許的。所以，對于這種多脈整流線路而言，無論缺失的是一相電還是同一組的三相電，都要能夠準確的做出報警。

實用新型內(nèi)容本實用新型所解決的技術問題是提供一種占用空間少，功能準確可靠，提高了系統(tǒng)的靈活性的帶自鎖可模塊化缺相及相位失衡保護電路。為解決上述的技術問題，本實用新型采取的技術方案一種缺相及相位失衡保護電路，其特殊之處在于包括若干組信號采集電路、參考點設定電路、報警保護電路，每一路三相信號經(jīng)分壓電路與若干組信號采集電路的輸入點連通，每組信號采集電路的比較器的第2、1、14引腳連接有觸發(fā)自鎖電路構成缺相保護模塊，每組缺相保護模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報警保護電路連接，參考點設定電路與信號采集電路連接。上述的觸發(fā)自鎖電路由D觸發(fā)器⑶4013、二極管、電阻和發(fā)光二極管組成，D觸發(fā)器⑶4013其置位端SET6腳或8腳與信號采集電路相連接，D觸發(fā)端5腳或9腳和復位端RST4腳或10腳接地，其時鐘端CLK3腳或11腳接外部復位信號RSET，外部復位信號RSET由一個點動開關接控制電路電源電壓輸入，其輸出端Q的I腳或13腳接二極管1N4007的正極，二極管的負極接報警保護電路的功率CMOS管的柵極，另一個輸出端Q的2腳或12腳接電阻，電阻的另一端接發(fā)光二極管的負極，其正極接電源電壓。上述的信號采集電路包括比較器、分壓電路，三相信號通過分壓電路輸出到比較器，比較器的反向端4、6、8腳上分別通過三個二極管1N4007的負極，其正極接地，比較器的輸出端2、I、14腳相互連接并且通過一電阻接電源電壓VCC拉高，同時接一電容一端，電容的另一端接地，輸出端連接到觸發(fā)自鎖電路的D觸發(fā)器⑶4013的8腳或6腳。上述的分壓電路由兩個電阻串聯(lián)接地組成，一個電阻一端與三項信號的接入端A或B或C相連，另一端與另一個電阻串聯(lián)并使該電阻的另外一端接地，兩個電阻之間的連接點同時也是分壓輸出電壓的輸出端與比較器反向端4、6、8腳相連接。上述的參考點設定電路為在電源電壓與地之間接一電位器P1，電位器Pl的滑動端外接一電阻R8輸出參考電壓QXRef，并連接一接地的電解電容El，參考點設定電路與比較器的同向端5、7、9腳連接，分別與比較器反向端4、6、8腳電壓作比較。上述的報警保護電路包括繼電器、功率CMOS管，繼電器的一端接電源電壓，另一·端接功率CMOS管的漏極，功率CMOS管柵極接來自觸發(fā)自鎖電路的觸發(fā)信號，同時與電阻相連接，電阻的另一端和功率CMOS管的源極接地。與現(xiàn)有技術相比，本實用新型的有益效果本實用新型使用器件少，占用的空間少，大大的精簡了電路結構，但功能依然準確可靠，對于出現(xiàn)缺失的是一相電還是三相電或者發(fā)生嚴重的相位失衡都能準確的檢測，另外可以對缺相參考電位進行設置，對于不同的系統(tǒng)可以根據(jù)需要設置，提高了系統(tǒng)的靈活性。

圖I為本發(fā)明的電路示意圖；圖2為本發(fā)明的實施例2的電路示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進行詳細說明。本實用新型包括若干組信號采集電路、參考點設定電路、報警保護電路，每一路三相信號經(jīng)分壓電路與若干組信號采集電路的輸入點連通，每組信號采集電路的比較器的第
2、I、14引腳連接有觸發(fā)自鎖電路構成缺相保護模塊，每組缺相保護模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報警保護電路連接，參考點設定電路與信號采集電路連接。上述的觸發(fā)自鎖電路由D觸發(fā)器⑶4013、二極管、電阻和發(fā)光二極管組成，D觸發(fā)器⑶4013其置位端SET6腳或8腳與信號采集電路相連接，D觸發(fā)端5腳或9腳和復位端RST4腳或10腳接地，其時鐘端CLK3腳或11腳接外部復位信號RSET，外部復位信號RSET由一個點動開關接控制電路電源電壓輸入，其輸出端Q的I腳或13腳接二極管1N4007的
正極，二極管的負極接報警保護電路的功率CMOS管的柵極，另一個輸出端@的2腳或12腳
接電阻，電阻的另一端接發(fā)光二極管的負極，其正極接電源電壓。上述的信號采集電路包括比較器、分壓電路，三相信號通過分壓電路輸出到比較器，比較器的反向端4、6、8腳上分別通過三個二極管1N4007的負極，其正極接地，比較器的輸出端2、1、14腳相互連接并且通過一電阻接電源電壓VCC拉高，同時接一電容一端，電容的另一端接地，輸出端連接到觸發(fā)自鎖電路的D觸發(fā)器⑶4013的8腳或6腳。上述的分壓電路由兩個電阻串聯(lián)接地組成，一個電阻一端與三項信號的接入端A或B或C相連，另一端與另一個電阻串聯(lián)并使該電阻的另外一端接地，兩個電阻之間的連接點同時也是分壓輸出電壓的輸出端與比較器反向端4、6、8腳相連接。上述的參考點設定電路為在電源電壓與地之間接一電位器P1，電位器Pl的滑動端外接一電阻R8輸出參考電壓QXRef，并連接一接地的電解電容El，參考點設定電路與比較器的同向端5、7、9腳連接，分別與比較器反向端4、6、8腳電壓作比較。上述的報警保護電路包括繼電器、功率CMOS管，繼電器的一端接電源電壓，另一端接功率CMOS管的漏極，功率CMOS管柵極接來自觸發(fā)自鎖電路的觸發(fā)信號，同時與電阻相 連接，電阻的另一端和功率CMOS管的源極接地。本實用新型的工作原理常用的三相電是相位互差120°，以50Hz的頻率按正弦波動變化的規(guī)律的三相電信號，從數(shù)學的角度，如果求它們的和，在任何時刻它們都是平衡的，既和為零。如果把它們畫到圖紙上我們會發(fā)現(xiàn)在一個工頻周期內(nèi)它們有六個交點，其中正半軸三個負半軸三個，以正半軸為例，每個交點的位置位于正向過零之后30°處，如果設三相電的峰值電壓為Up，則這個交點的電壓為Ui=Up*sin30° = Up /2 ;如果三相電正常，不缺相也沒有發(fā)生相位失衡，可以發(fā)現(xiàn)任意時刻三相電中總有一相電的電壓是> Ui的，但是如果發(fā)生了缺相或者相位失衡，這個規(guī)律就不成立了。要想實現(xiàn)報警，首先得采集信號，對于三相信號的采集而言，可以有多種，如直接從回路中取信號，通過變壓器取信號，變壓器有四種接法Λ /Y，Δ / Δ,Υ/Υ, Y/ Λ，只要不缺相無論是直接取信號還是通過變壓器取信號都是相差120°相互平衡的正弦波。本專利適用于從三相四線中采集信號的電路，無論是否通過變壓器采集都可以。參見圖1，實施例I :采用一組信號采集電路時，A、B、C是直接或者通過變壓器取得的三相四線線路中的三相信號，通常這樣取得的信號峰值電壓可能會高于保護系統(tǒng)的電源供電電壓，因此需要降壓處理，Rl和R2、R3和R4以及R5和R6分別構成了分壓電路，分別給A、B和C相信號分壓，其分壓比相同，分壓后與比較器LM339反相端相連接，Dl，D2，D3是半波整流用的，在單電源電壓的情況下需要它們來濾除負壓，QXRef是自參考點設定電路的參考電壓，這個電壓可以通過調(diào)節(jié)電位器Pl來改變，其設定標準是略低于A、B、C三相信號經(jīng)過分壓網(wǎng)絡分壓之后的峰值電壓的一半，與比較的同相端相連接，比較器LM339是四封裝的電壓比較器，因此，信號采集電路用一塊電壓比較芯片就可以了。R7是上拉電阻，Cl是濾除干擾的濾波電容，R1*C1是充電常數(shù)，該值不宜太大，在100-200us范圍內(nèi)即可。這樣，如果有一相或者多相缺相亦或者有大幅度的相位失衡，就會出現(xiàn)在一個時間段內(nèi)三路比較器的反相端同時小于同相端的情況，這時比較器2、1、14引腳同時為高電壓，引起報警觸發(fā)。觸發(fā)自鎖電路是由D觸發(fā)器⑶4013和報警指示燈LI，限流電阻RlO及二極管D4組成，RST是外部復位信號，正常時為低，發(fā)生故障并清除故障之后，用點動開關或者任何方式給一個脈沖信號即可。當故障發(fā)生時(⑶4013的8引腳為高電壓時)，Q端(引腳13)會輸出高，去觸發(fā)報警保護電路，5端為低電壓，這是報警指示燈亮。故障信號一經(jīng)觸發(fā)，13腳就
鎖定故障信號，恒定輸出高電壓，這時即便CD4013的8腳變?yōu)榈碗妷?3腳還是會保持高電壓不便，只有故障清除之后給了復位信號13腳才會再次變?yōu)榈碗妷?。繼電器K I，CMOS管M I和電阻R9組成了報警保護電路，當⑶4013的13腳輸出高電壓之后，Ml導通，繼電器會吸合開關K1，K1可以作為 外部報警裝置如蜂鳴器，故障報警燈等的開關。利用一塊比較器芯片LM339，一塊D觸發(fā)器⑶4013，9個電阻，2個電容，一個電位器，4個二極管，一個指示燈，一個CMOS管和一個繼電器就完成了，而這些器件都是很便宜也很常見的最基本的電路元器件，相對于傳統(tǒng)的方法，無論是器件數(shù)量還是成本價格都大大降低了，而且系統(tǒng)的實用范圍廣，任何需要對三相缺相或者失衡報警保護的場合都可以應用，對電壓信號的采集也沒有太多限制，可以直接從三相四線中取，也可以通過變壓器來采集信號。根據(jù)應用場合的不同可以靈活設置。一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)還可以自動鎖定故障信號，直至故障排除系統(tǒng)復位之后解除報警，而且觸發(fā)反應時間很短，所需的觸發(fā)時間是微秒級的。參見圖2，實施例2，采用兩組信號采集電路時，包括兩組信號采集電路、參考點設定電路、報警保護電路，每一路三相信號經(jīng)分壓電路與若干組信號采集電路的輸入點連通，每組信號采集電路的比較器的第2、I、14引腳連接有觸發(fā)自鎖電路構成缺相保護模塊，每組缺相保護模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報警保護電路連接，A1、B1、C1、A2、B2、C2是直接或者通過變壓器取得的三相四線線路中的三相信號，通常這樣取得的信號峰值電壓可能會高于保護系統(tǒng)的電源供電電壓，因此需要降壓處理，Rl和R2、R3和R4、R5和R6、R12和R13、R14和R15、R16和R17分別構成了分壓電路，分別給A1、B1、C1、A2、B2、C2相信號分壓，其分壓比相同，分壓后與比較器LM339反相端相連接，Dl, D2，D3，D6，D7，D8是半波整流用的，在單電源電壓的情況下需要它們來濾除負壓，QXRef是來自參考點設定電路的參考電壓，這個電壓可以通過調(diào)節(jié)電位器Pl來改變，其設定標準是略低于A1、B1、C1、A2、B2、C2三相信號經(jīng)過分壓網(wǎng)絡分壓之后的峰值電壓的一半，與比較的同相端相連接，比較器LM339是四封裝的電壓比較器，因此，信號采集電路用一塊電壓比較芯片就可以了。R7是上拉電阻，Cl是濾除干擾的濾波電容，R1*C1是充電常數(shù)，該值不宜太大，在100-200us范圍內(nèi)即可。這樣,如果有一相或者多相缺相亦或者有大幅度的相位失衡，就會出現(xiàn)在一個時間段內(nèi)三路比較器的反相端同時小于同相端的情況，這時每組信號采集電路的比較器2、1、14引腳同時為高電壓，引起報警觸發(fā)。依次類推，對于24脈整流有四組三相信號的的線路，只需要把信號采集電路和觸發(fā)自鎖電路相應的加倍就可以了，這樣就可以用最少的器件完成多組三相信號的報警保護。本實用新型可以準確的顯示是哪一組的三相信號出現(xiàn)故障，給檢修帶來了方便。
權利要求1.一種缺相及相位失衡保護電路，其特征在于包括若干組信號采集電路、參考點設定電路、報警保護電路，每一路三相信號經(jīng)分壓電路與若干組信號采集電路的輸入點連通，每組信號采集電路的比較器的第2、1、14引腳連接有觸發(fā)自鎖電路構成缺相保護模塊，每組缺相保護模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報警保護電路連接，參考點設定電路與信號采集電路連接。
2.根據(jù)權利要求I所述的一種缺相及相位失衡保護電路，其特征在于所述的觸發(fā)自鎖電路由D觸發(fā)器⑶4013、二極管、電阻和發(fā)光二極管組成，D觸發(fā)器⑶4013其置位端SET6腳或8腳與信號采集電路相連接，D觸發(fā)端5腳或9腳和復位端RST4腳或10腳接地，其時鐘端CLK3腳或11腳接外部復位信號RSET，外部復位信號RSET由一個點動開關接控制電路電源電壓輸入，其輸出端Q的I腳或13腳接二極管1N4007的正極，二極管的負極接報警保護電路的功率CMOS管的柵極，另一個輸出端Qr的2腳或12腳接電阻，電阻的另一端接發(fā)光二極管的負極，其正極接電源電壓。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一種缺相及相位失衡保護電路，其特征在于所述的信號采集電路包括比較器、分壓電路，三相信號通過分壓電路輸出到比較器，比較器的反向端4、6、8腳上分別通過三個二極管1N4007的負極，其正極接地，比較器的輸出端2、1、14腳相互連接并且通過一電阻接電源電壓VCC拉高，同時接一電容一端，電容的另一端接地，輸出端連接到觸發(fā)自鎖電路的D觸發(fā)器⑶4013的8腳或6腳。
4.根據(jù)權利要求3所述的一種缺相及相位失衡保護電路，其特征在于所述的分壓電路由兩個電阻串聯(lián)接地組成，一個電阻一端與三項信號的接入端A或B或C相連，另一端與另一個電阻串聯(lián)并使該電阻的另外一端接地，兩個電阻之間的連接點同時也是分壓輸出電壓的輸出端與比較器反向端4、6、8腳相連接。
5.根據(jù)權利要求4所述的一種缺相及相位失衡保護電路，其特征在于所述的參考點設定電路為在電源電壓與地之間接一電位器P1，電位器Pl的滑動端外接一電阻R8輸出參考電壓QXRef，并連接一接地的電解電容El，參考點設定電路與比較器的同向端5、7、9腳連接，分別與比較器反向端4、6、8腳電壓作比較。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種缺相及相位失衡保護電路，其特征在于所述的報警保護電路包括繼電器、功率CMOS管，繼電器的一端接電源電壓，另一端接功率CMOS管的漏極，功率CMOS管柵極接來自觸發(fā)自鎖電路的觸發(fā)信號，同時與電阻相連接，電阻的另一端和功率CMOS管的源極接地。
專利摘要本實用新型涉及一種缺相及相位失衡保護電路。本實用新型包括若干組信號采集電路、參考點設定電路、報警保護電路，每一路三相信號經(jīng)分壓電路與若干組信號采集電路的輸入點連通，每組信號采集電路的比較器的第2、1、14引腳連接有觸發(fā)自鎖電路構成缺相保護模塊，每組缺相保護模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報警保護電路連接，參考點設定電路與信號采集電路連接。本實用新型使用器件少，占用的空間少，大大的精簡了電路結構，但功能依然準確可靠，對于出現(xiàn)缺失的是一相電還是三相電或者發(fā)生嚴重的相位失衡都能準確的檢測，另外可以對缺相參考電位進行設置，對于不同的系統(tǒng)可以根據(jù)需要設置，提高了系統(tǒng)的靈活性。
文檔編號H02H3/04GK202696111SQ20122038954
公開日2013年1月23日 申請日期2012年8月8日 優(yōu)先權日2012年8月8日
發(fā)明者馬守林 申請人:西安電爐研究所有限公司