專利名稱：一種無熔絲保險裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電氣設備的保險裝置，特別是適合于高電壓，大功率的電氣設備過電壓，過電流保護的保險裝置。
目前，使用在電氣設備上的保險裝置主要有以下幾種1、普通熔絲保險2、快速熔斷器3、熱敏電阻限流保險普通熔絲保險裝置適合于低電壓，小功率電氣設備，它使用簡單，價格低，保險工作時熔斷。缺點消耗有色金屬污染環(huán)境，對瞬時過電流無保護作用，熔絲的機械接觸不良時易非保護性熔斷，經(jīng)常工作在熔斷狀態(tài)時價格并不低，保險不牢靠，該熔斷時不熔斷的現(xiàn)象時有發(fā)生，對電氣設備的繼電保護設備有很高要求。
快速熔斷器適合于高壓大功率電氣設備，其優(yōu)點是對瞬時及長時過電流均有保險作用，在不熔斷的情況下價格較低。有些快速熔斷器在保險盒外還裝有信號接點。缺點瞬時無須停機情況下的過電流引起停機造成生產(chǎn)損失，消耗有色金屬及石英砂；經(jīng)常工作在有瞬時過電流電路時價格高；對電氣設備的繼電保護設備有較高要求。
熱敏限流保險適合于電路及微功率設備，其優(yōu)點是簡單無熔絲，對電氣線路中器件過流有保護作用，溫度變化電阻變化限制電流增大，缺點無開關作用，不能切除電源，受電阻值變化范圍影響，使用場合有限。
對于上述的1、2大量使用的兩種保險，其工作原理是利用電氣設備工作過程中過電流產(chǎn)生的熱量，達到其工作物質(zhì)-保險絲的熔點時熔斷，使供電電路與電氣設備開路，以達到保護電氣設備的目的。上述3所述的熱敏電阻限流保險，其工作原理是利用電氣設備工作過程中過電流產(chǎn)生的熱量，使其電阻值增大，以將過量電流限制在一定范圍內(nèi)的方法保護電氣設備，但不能切斷電源。
上述1、2、3的保險裝置雖然使用簡單方便，但在高電壓，大功率的電氣設備上使用時，存在一定的局限性。高電壓、大功率的電氣設備一般情況下在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中起至關重要的作用，這種電氣設備的啟動、停止及停機時間長短，直接影響其它電氣設備和生產(chǎn)效益。高電壓、大功率的電氣設備回路中，產(chǎn)生的過電流有兩種長時過電流和瞬時過電流，長時過電流意味著設備存在損壞故障，必須將設備從回路中解列并切斷電源。瞬時過電流產(chǎn)生的原因較多，高電壓、大功率的電氣設備回路中大部分過電流都是瞬時的，這種瞬時過電流一般情況不會損壞電氣設備，也不一定要將設備從回路中解列或切斷電源停止運行造成生產(chǎn)損失。上述1、2、3的保險裝置都不能起到這樣的效果即高電壓、大功率的電氣設備回路中有長時過電流時，進行長時保護切斷電源；有瞬時過電流時，進行瞬時保護切斷電源，瞬時過電流消失后自動恢復供電，避免不必要的停機和生產(chǎn)損失。上述1、2的保險裝置還要消耗大量的有色金屬，造成浪費和污染。
本實用新型的目的在于設計這樣一種保險裝置它是應用于高電壓、大功率的電氣設備回路中的一種保險裝置，當高電壓、大功率的電氣設備回路中有長時過電流時，保險裝置快速進入阻斷狀態(tài)，使供電電源與電氣設備阻斷，保護電源和電氣設備；當高電壓、大功率的電氣設備回路中有瞬時過電流時，保險裝置快速進入瞬時阻斷狀態(tài)，使供電電源與電氣設備瞬時阻斷，保護電源和電氣設備，當高電壓、大功率的電氣設備回路中的瞬時過電流消失后，保險裝置快速恢復開通狀態(tài)，使供電電源與電氣設備恢復連接，避免不必要的停機和生產(chǎn)損失；它結構簡單體積小，使用成本低。
本實用新型的技術方案；一種無熔絲保險裝置，其特征是它由電流傳感器及檢測電路、過電流設定及比較電路、瞬時過電流動作電路、長時過電流動作電路、功率電子開關及開關電路電連接構成；電流傳感器及檢測電路、功率電子開關及開關電路串聯(lián)在高壓電源與電器設備之間，電流傳感器及檢測電路與過電流設定及比較電路相連接，過電流設定及比較電路的輸出同時連接瞬時過電流動作電路和長時過電流動作電路，瞬時過電流動作電路與功率電子開關及開關電路的控制端相連接；長時過電流動作電路的輸出與開關控制電路的控制端連接。
上述所說的電流傳感器及檢測電路由一電流互感器和整流電路組成；電流互感器的輸出并聯(lián)一電阻同時接整流電路的交流輸入端，整流電路的輸出端接過電流設定及比較電路。
上述所說的整流電路可以是全波整流電路也可是半波整流電路。
上述所說的過電流設定及比較電路由一電壓比較器，一基準電壓產(chǎn)生電路和一分壓取樣電路組成；基準電壓產(chǎn)生電路并接上述所說的整流電路直流兩端，基準電壓產(chǎn)生電路的輸出端接電壓比較器的正輸入端；分壓取樣電路的也接在上述所說的整流電路直流兩端，分壓取樣電路的輸出端接電壓比較器的負輸入端。
上述所說的基準電壓產(chǎn)生電路由一電阻和一穩(wěn)壓管構成，電阻和穩(wěn)壓管串接后并聯(lián)在上述所說的整流電路直流輸出端，電阻和穩(wěn)壓管的連接點接電壓比較器的正輸入端。
上述所說的分壓取樣電路由兩電阻串接與上述所說的整流電路直流輸出端，兩電阻接點接電壓比較器T的負輸入端。
上述所說的瞬時過電流動作電路包括一光電耦合器件、一功率電力電子開關開通電路，光電耦合器件的輸入端接上述所說的電壓比較器的輸出端，光電耦合器件的輸出端接功率電子開關電路觸發(fā)端，同時接功率電力電子開關開通電路。
上述所說的瞬時過電流動作電路也可由一穩(wěn)壓電路組成，穩(wěn)壓電路的負端接光電耦合器件的輸入端，在穩(wěn)壓器件與限流電阻之間接有電容。
上述所說的瞬時過電流動作電路中的功率電力電子開關開通電路是由電阻和二極管串聯(lián)構成，電阻的另一端接功率電子開關電路的輸入端，二極管的另一端接功率電子開關電路觸發(fā)端。
上述所說的長時過電流動作電路包括一積分延時電路、一光電耦合器件和繼電器組成，上述所說的電壓比較器的輸出端與積分延時電路的輸入端相連接，積分延時電路的輸出端接光電耦合器輸入端，光電耦合器輸出端接繼電器開關一端；繼電器的另一端可串接指示燈，接電力電子開關的輸入端。
上述所說的長時過電流動作電路可由一穩(wěn)壓電路組成，穩(wěn)壓電路的負端接光激可控硅器件的輸入端，在穩(wěn)壓器件與限流電阻之間接有電容。
上述所說的積分延時電路由二極管、電阻、電容構成，積分電路的輸入端與上述所說的電壓比較器的輸出端相連接，積分電路的輸出端通過一電阻和三極管驅動光電耦合器，光電耦合器的輸出端接繼電器的一端。
功率電力電子開關電路中的功率開關元件，是能夠利用瞬時過流動作電路和長時過流動作電路的控制信號開通及關閉的功率電子器件，其開通及關閉狀態(tài)滿足電氣設備啟動運行和解列停止的要求。
電流檢測、比較電路由電流傳感器和集成電路比較器電路組成，電流傳感器檢測的信號與比較器上設定的過流信號相比較，檢測信號大于設定信號時，比較電路輸出控制信號，以啟動瞬時過流動作電路和長時過流動作電路。
瞬時過流動作電路由光電耦合器組成，瞬時過流動作電路動作時，將功率電力電子開關電路中的功率開關元件由開通狀態(tài)改變?yōu)殛P閉狀態(tài)。
長時過流動作電路由延時電路、光電耦合器、繼電器組成，長時過流動作電路動作時，將功率電力電子開關電路中的功率開關元件由開通狀態(tài)改變?yōu)殛P閉狀態(tài)；過流指示燈亮，過流信號輸出接點由常開轉為常閉。
保險裝置設計成模塊結構，其內(nèi)含的電子電路無需外接電源即可工作，可以插接。
本實用新型的特點1、這種無熔絲保險裝置，它利用電流傳感電路、電流檢測、比較電路控制啟動長時過流動作電路、瞬時過流動作電路開通及關閉電力電子開關電路中的功率開關元件的電連接關系，對長時及瞬時過電流均起保護作用并有瞬時恢復功能，可減少瞬時過電流停機，降低生產(chǎn)損失。保險裝置具有模塊化長壽命的特點，有過電流指示及過電流信號接點輸出，方便設備運行。節(jié)約材料，不消耗有色金屬避免造成污染。
2、這種保險裝置設計成模塊結構的插接件，其內(nèi)含的電子電路無需外接電源，與上述1、2保險裝置同樣方便的使用方法，可以直接插接替換；并具有電氣回路長時過電流的報警指示及過電流信號輸出接點，以方便運行和聯(lián)動繼電保護裝置。
3、本實用新型所述的保險裝置，具有軟啟動功能，可以使電氣設備啟動時免受啟動電流的沖擊，有效地保護電氣設備。
4、電力電子器件具有高速度動作性能，對瞬時過流有效保護優(yōu)于快速熔斷器模塊化后與其它保險裝置同樣方便的使用方法。
5、因為本裝置具備電流繼電保護功能，所以對電氣設備繼電保護裝置要求降低，整體使用成本低。
下面結合本實用新型的實施例及附圖對本實用新型的工作原理作進一步的說明附

圖1是本實用新型的邏輯框圖。
附圖2是本實用新型實施例1的電路圖。
附圖3是本實用新型實施例2的電路圖。
附圖1中，電流傳感器及檢測電路1、功率電子開關元件及開關電路5串聯(lián)在電源與電器設備6之間，電流傳感器及檢測電路1互感的電壓與過電流設定及比較電路相連接，過電流設定及比較電路2的輸出同時連接瞬時過電流動作電路3和長時過電流動作電路4，瞬時過電流動作電路3與電力電子開關元件及開關電路5的控制端相連接；長時過電流動作電路4的輸出與電力電子開關元件及開關電路5的控制端連接。
在附圖2中，上述所說的電流傳感器及檢測電路1由一電流互感器CT和整流橋電路ZL電容C1組成；電流互感器的輸出并聯(lián)電流電壓轉換電阻R同時接整流電路的交流輸入端，整流電路的輸出端接過電流設定及比較電路。
上述所說的過電流設定及比較電路2由一電壓比較器T，一基準電壓產(chǎn)生電路和一分壓取樣電路組成；基準電壓產(chǎn)生電路由一電阻R3和一穩(wěn)壓管D1構成，電阻R3和穩(wěn)壓管D1串接后并聯(lián)在上述所說的整流電路直流輸出端，電阻R3和穩(wěn)壓管D1的連接點接電壓比較器T的正輸入端；分壓取樣電路由電阻R1和R2串接與上述所說的整流電路直流輸出端連接，電阻R1和R2的接點接電壓比較器T的負輸入端。
上述所說的瞬時過電流動作電路3包括一光電耦合器件G2、一功率電力電子開關開通電路，上述所說的電壓比較器T的輸出端通過一電阻R5與光電耦合器件G2的輸入端相接，同時在光電耦合器件G2的輸入端并接有電容C2，光電耦合器件G2的輸出端接功率電子開關電路的觸發(fā)端，同時接功率電力電子開關開通電路輸出端；功率電力電子開關開通電路是由電阻R8和二極管D4和電容C4串聯(lián)構成。
上述所說的長時過電流動作電路4包括一積分電路、一光電耦合器件G3、一繼電器J1組成，其中的積分電路由二極管D3、電阻R6、電容C3構成，積分電路的輸入端與上述所說的電壓比較器T的輸出端相連接，積分電路的輸出端通過一電阻R7和三極管G1驅動光電耦合器G3電阻R9，光電耦合器G3的輸出端接繼電器J1一端，繼電器另一端接指示燈ZD。
本實用新型中的繼電器J1有三個常開輸出端J1-1、J1-2、J1-3，其中，J1-1并接在光電耦合器G2的輸出端，J1-2一端串接繼電器J1和指示燈6，同時并聯(lián)在功率電力電子開關元件5的兩端；J1-3做過流信號輸出。
附圖3與附圖2的電路基本一致，其中整流電路由二極管D1、電容C1構成半波整流電路，RT是過流設定調(diào)整電位器]。
在附圖3中瞬時過電流動作電路由一電阻R1、穩(wěn)壓二極管D2、電容C2構成穩(wěn)壓電路，穩(wěn)壓二極管D2負端接光電耦合器G1輸入端，在穩(wěn)壓二極管D2與限流電阻R1之間接有電容C2；長時過電流動作電路由一電阻R2、穩(wěn)壓二極管D3、電容C3構成穩(wěn)壓電路，二極管D3負端接光激可控硅器件G2輸入端，在穩(wěn)壓二極管D3與限流電阻R2之間接有電容C3。
附圖3中光電耦合器G1、光激可控硅器件G2輸出相連接接功率電力電子元件G3的觸發(fā)端控制功率電力電子元件G3的開通。
工作原理如下交流電源經(jīng)由電流傳感及檢測電路1到功率電力電子元件及開關電路5，功率電力電子元件及開關電路5上電開通，電氣設備回路負載電路6得電工作；同時，電流傳感及檢測電路1檢測的電流信號送到比較設定檢測電路2，當電流信號未到設定值時，比較器低電平輸出，瞬時過電流動作電路3和長時過電流動作電路4不動作；當電流信號達到設定值時，比較器輸出高電平控制信號，瞬時過電流動作電路3瞬時延時動作，長時過電流延時電路4充電延時，瞬時過電流動作電路3瞬時延時動作后，功率電力電子開關元件及開關電路5被關閉，電氣設備回路負載電路6中無電流流過，同時，電流傳感及檢測電路1也無電流流過，比較設定檢測電路2工作電源消失，瞬時過電流動作電路3瞬時延時動作解除，功率電力電子元件及開關電路5上電開通，重新工作。
長時過電流產(chǎn)生時，瞬時過電流動作電路3瞬時延時動作將重復數(shù)次，使長時過電流延時電路4充電延時達到動作值，長時過電流動作電路4動作，使繼電器J1閉合并自鎖、關閉功率電力電子開關元件5、過電流指示燈ZD亮、輸出過電流信號接點J1-3輸出閉合信號。
本實用新型所述的保險裝置，長時過電流延時電路4的延時時間設計恰當時，電氣設備回路負載電路6啟動時的大電流，將被瞬時過電流動作電路3瞬時延時動作及其重復動作所限制，因此，具有軟啟動功能。
本實用新型所述的保險裝置的上述實施例，是在交流電路中的應用，電力電子開關元件是雙向的，在直流電路中應用時，使用可關斷的單向電力電子元件。
權利要求1.一種無熔絲保險裝置，其特征是它由電流傳感器及檢測電路、過電流設定及比較電路、瞬時過電流動作電路、長時過電流動作電路、功率電子開關電路、開關控制電路電連接構成；電流傳感器及檢測電路、功率電子開關電路串聯(lián)在高壓電源與電器設備之間，電流傳感器及檢測電路與過電流設定及比較電路相連接，過電流設定及比較電路的輸出同時連接瞬時過電流動作電路和長時過電流動作電路，瞬時過電流動作電路與功率電子開關電路的控制端相連接；長時過電流動作電路的輸出與開關控制電路的控制端連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的電流傳感器及檢測電路由一電流互感器和整流電路組成；電流互感器的輸出并聯(lián)一電阻同時接整流電路的交流輸入端，整流電路的輸出端接過電流設定及比較電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的整流電路可以是全波整流電路也可是半波整流電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的過電流設定及比較電路由一電壓比較器，一基準電壓產(chǎn)生電路和一分壓取樣電路組成；基準電壓產(chǎn)生電路并接上述所說的整流電路直流兩端，基準電壓產(chǎn)生電路的輸出端接電壓比較器的正輸入端；分壓取樣電路的也接在上述所說的整流電路直流兩端，分壓取樣電路的輸出端接電壓比較器的負輸入端。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的基準電壓產(chǎn)生電路由一電阻和一穩(wěn)壓管構成，電阻和穩(wěn)壓管串接后并聯(lián)在上述所說的整流電路直流輸出端，電阻和穩(wěn)壓管的連接點接電壓比較器T的正輸入端。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的分壓取樣電路由兩個電阻串接與上述所說的整流電路直流輸出端，兩個電阻的接點接電壓比較器的負輸入端。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的瞬時過電流動作電路包括一光電耦合器件、一功率電力電子開關開通電路，光電耦合器件的輸入端接上述所說的電壓比較器的輸出端，光電耦合器件的輸出端接功率電子開關電路觸發(fā)端，同時接功率電力電子開關開通電路。
8.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的瞬時過電流動作電路也可由一穩(wěn)壓電路組成，穩(wěn)壓電路的負端接光電耦合器件的輸入端，在穩(wěn)壓器件與限流電阻之間接有電容。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的瞬時過電流動作電路中的功率電力電子開關開通電路是由電阻和二極管串聯(lián)構成，電阻的另一端接功率電子開關電路的輸入端，二極管的另一端接功率電子開關電路觸發(fā)端。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的長時過電流動作電路包括一積分延時電路、一光電耦合器件和繼電器組成，上述所說的電壓比較器的輸出端與積分延時電路的輸入端相連接，積分延時電路的輸出端接光電耦合器輸入端，光電耦合器輸出端接繼電器開關一端；繼電器的另一端可串接指示燈，接電力電子開關的輸入端。
11.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的長時過電流動作電路可由一穩(wěn)壓電路組成，穩(wěn)壓電路的負端接光激可控硅器件的輸入端，在穩(wěn)壓器件與限流電阻之間接有電容。
12.根據(jù)權利要求1所述的一種無熔絲保險裝置，其特征是上述所說的積分延時電路由二極管、電阻、電容構成，積分電路的輸入端與上述所說的電壓比較器的輸出端相連接，積分電路的輸出端通過一電阻和三極管驅動光電耦合器，光電耦合器的輸出端接繼電器的一端。
專利摘要本實用新型是一種適合于高電壓、大功率電氣設備過電流保護的保險裝置。其特征是:電流傳感器及檢測電路、功率電子開關電路串聯(lián)在高壓電源與電器設備之間,電流傳感器及檢測電路與過電流設定及比較電路相連接,過電流設定及比較電路的輸出同時連接瞬時過電流動作電路和長時過電流動作電路,瞬時過電流動作電路與功率電子開關電路的控制端相連接;長時過電流動作電路的輸出與開關控制電路的控制端連接。它可減少不必要過電流停機,使用成本低。
文檔編號H02H3/26GK2432713SQ0022637
公開日2001年5月30日 申請日期2000年5月1日 優(yōu)先權日2000年5月1日
發(fā)明者齊宇慶 申請人:齊宇慶