專利名稱：一種缺相及相位失衡保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于感應(yīng)加熱領(lǐng)域，具體涉及一種缺相及相位失衡保護(hù)電路。
背景技術(shù)：
有關(guān)缺相保護(hù)的研究已經(jīng)由來(lái)已久，手段也是多種多樣，在不同的應(yīng)用場(chǎng)合各有千秋。有用PLC來(lái)控制的，也有通過控制板來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在利用主控板控制的電路中，有通過檢測(cè)三相電路的峰值和脈沖寬度來(lái)判斷是否缺相，這種方法的結(jié)構(gòu)和思路相對(duì)復(fù)雜，因?yàn)閷?duì)于每一相電路都需要一個(gè)峰值采集電路和一個(gè)脈寬采集電路，兩者共同決定了該相是否缺失，另外，對(duì)于嚴(yán)重不平衡的三相電來(lái)說，各相的峰值還有脈寬是不變的，這是無(wú)法檢測(cè)；也有通過檢測(cè)三相電平衡的方式來(lái)檢測(cè)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(gè)點(diǎn)上，這個(gè)點(diǎn)上會(huì)呈現(xiàn)零電位的狀態(tài)，倘若缺失一相或者不平衡，這個(gè)點(diǎn)的電位就不再是零電位，通過對(duì)這個(gè)電位的檢測(cè)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(shí)際中的三相電并不能達(dá)到完美的平衡，或多或少都會(huì)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(gè)點(diǎn)上也會(huì)有各種干擾脈沖出現(xiàn)，導(dǎo)致不能平衡，因此，這種電路需要面對(duì)的三相電固有的不平衡和外來(lái)干擾的雙重考驗(yàn)，有可能會(huì)引起誤觸發(fā)。另外，這種電路在一中情況下會(huì)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(shí)候這一組的三相電同時(shí)缺失，從三相平衡的角度來(lái)看，平衡點(diǎn)的電位仍然是零電位，但這種情況是不允許的。所以，對(duì)于這種多脈整流線路而言，無(wú)論缺失的是一相電還是同一組的三相電，都要能夠準(zhǔn)確的做出報(bào)警。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所解決的技術(shù)問題是提供一種占用空間少，功能準(zhǔn)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(hù)電路。為解決上述的技術(shù)問題，本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案一種缺相及相位失衡保護(hù)電路，其特殊之處在于包括若干組信號(hào)采集電路、參考點(diǎn)設(shè)定電路、報(bào)警保護(hù)電路，每一路三相信號(hào)經(jīng)分壓電路與若干組信號(hào)采集電路的輸入點(diǎn)連通，每組信號(hào)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(gòu)成缺相保護(hù)模塊，每組缺相保護(hù)模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報(bào)警保護(hù)電路連接，參考點(diǎn)設(shè)定電路與信號(hào)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(hào)采集電路相連接，D觸發(fā)端5腳或9腳和復(fù)位端RST4腳或10腳接地，其時(shí)鐘端CLK3腳或11腳接外部復(fù)位信號(hào)RSET，外部復(fù)位信號(hào)RSET由一個(gè)點(diǎn)動(dòng)開關(guān)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(fù)極接報(bào)警保護(hù)電路的功率CMOS管的柵極，另一個(gè)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(fù)極，其正極接電源電壓。上述的信號(hào)采集電路包括比較器、分壓電路，三相信號(hào)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(gè)二極管1N4007的負(fù)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(shí)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(gè)電阻串聯(lián)接地組成，一個(gè)電阻一端與三項(xiàng)信號(hào)的接入端A或B或C相連，另一端與另一個(gè)電阻串聯(lián)并使該電阻的另外一端接地，兩個(gè)電阻之間的連接點(diǎn)同時(shí)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(diǎn)設(shè)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(dòng)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(diǎn)設(shè)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(bào)警保護(hù)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(lái)自觸發(fā)自鎖電路的觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)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(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型使用器件少，占用的空間少，大大的精簡(jiǎn)了電路結(jié)構(gòu)，但功能依然準(zhǔn)確可靠，對(duì)于出現(xiàn)缺失的是一相電還是三相電或者發(fā)生嚴(yán)重的相位失衡都能準(zhǔn)確的檢測(cè)，另外可以對(duì)缺相參考電位進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于不同的系統(tǒng)可以根據(jù)需要設(shè)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(shí)施例2的電路示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。本實(shí)用新型包括若干組信號(hào)采集電路、參考點(diǎn)設(shè)定電路、報(bào)警保護(hù)電路，每一路三相信號(hào)經(jīng)分壓電路與若干組信號(hào)采集電路的輸入點(diǎn)連通，每組信號(hào)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(gòu)成缺相保護(hù)模塊，每組缺相保護(hù)模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報(bào)警保護(hù)電路連接，參考點(diǎn)設(shè)定電路與信號(hào)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(hào)采集電路相連接，D觸發(fā)端5腳或9腳和復(fù)位端RST4腳或10腳接地，其時(shí)鐘端CLK3腳或11腳接外部復(fù)位信號(hào)RSET，外部復(fù)位信號(hào)RSET由一個(gè)點(diǎn)動(dòng)開關(guān)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(fù)極接報(bào)警保護(hù)電路的功率CMOS管的柵極，另一個(gè)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(fù)極，其正極接電源電壓。上述的信號(hào)采集電路包括比較器、分壓電路，三相信號(hào)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(gè)二極管1N4007的負(fù)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(shí)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(gè)電阻串聯(lián)接地組成，一個(gè)電阻一端與三項(xiàng)信號(hào)的接入端A或B或C相連，另一端與另一個(gè)電阻串聯(lián)并使該電阻的另外一端接地，兩個(gè)電阻之間的連接點(diǎn)同時(shí)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(diǎn)設(shè)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(dòng)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(diǎn)設(shè)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(bào)警保護(hù)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(lái)自觸發(fā)自鎖電路的觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)與電阻相 連接，電阻的另一端和功率CMOS管的源極接地。本實(shí)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(dòng)變化的規(guī)律的三相電信號(hào)，從數(shù)學(xué)的角度，如果求它們的和，在任何時(shí)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(huì)發(fā)現(xiàn)在一個(gè)工頻周期內(nèi)它們有六個(gè)交點(diǎn)，其中正半軸三個(gè)負(fù)半軸三個(gè)，以正半軸為例，每個(gè)交點(diǎn)的位置位于正向過零之后30°處，如果設(shè)三相電的峰值電壓為Up，則這個(gè)交點(diǎn)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(shí)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(gè)規(guī)律就不成立了。要想實(shí)現(xiàn)報(bào)警，首先得采集信號(hào)，對(duì)于三相信號(hào)的采集而言，可以有多種，如直接從回路中取信號(hào)，通過變壓器取信號(hào)，變壓器有四種接法Λ /Y，Δ / Δ,Υ/Υ, Y/ Λ，只要不缺相無(wú)論是直接取信號(hào)還是通過變壓器取信號(hào)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(hào)的電路，無(wú)論是否通過變壓器采集都可以。參見圖1，實(shí)施例I :采用一組信號(hào)采集電路時(shí)，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(hào)，通常這樣取得的信號(hào)峰值電壓可能會(huì)高于保護(hù)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(gòu)成了分壓電路，分別給A、B和C相信號(hào)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(lái)濾除負(fù)壓，QXRef是自參考點(diǎn)設(shè)定電路的參考電壓，這個(gè)電壓可以通過調(diào)節(jié)電位器Pl來(lái)改變，其設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)是略低于A、B、C三相信號(hào)經(jīng)過分壓網(wǎng)絡(luò)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(hào)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(huì)出現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)三路比較器的反相端同時(shí)小于同相端的情況，這時(shí)比較器2、1、14引腳同時(shí)為高電壓，引起報(bào)警觸發(fā)。觸發(fā)自鎖電路是由D觸發(fā)器⑶4013和報(bào)警指示燈LI，限流電阻RlO及二極管D4組成，RST是外部復(fù)位信號(hào)，正常時(shí)為低，發(fā)生故障并清除故障之后，用點(diǎn)動(dòng)開關(guān)或者任何方式給一個(gè)脈沖信號(hào)即可。當(dāng)故障發(fā)生時(shí)(⑶4013的8引腳為高電壓時(shí))，Q端(引腳13)會(huì)輸出高，去觸發(fā)報(bào)警保護(hù)電路，5端為低電壓，這是報(bào)警指示燈亮。故障信號(hào)一經(jīng)觸發(fā)，13腳就
鎖定故障信號(hào)，恒定輸出高電壓，這時(shí)即便CD4013的8腳變?yōu)榈碗妷?3腳還是會(huì)保持高電壓不便，只有故障清除之后給了復(fù)位信號(hào)13腳才會(huì)再次變?yōu)榈碗妷?。繼電器K I，CMOS管M I和電阻R9組成了報(bào)警保護(hù)電路，當(dāng)⑶4013的13腳輸出高電壓之后，Ml導(dǎo)通，繼電器會(huì)吸合開關(guān)K1，K1可以作為 外部報(bào)警裝置如蜂鳴器，故障報(bào)警燈等的開關(guān)。利用一塊比較器芯片LM339，一塊D觸發(fā)器⑶4013，9個(gè)電阻，2個(gè)電容，一個(gè)電位器，4個(gè)二極管，一個(gè)指示燈，一個(gè)CMOS管和一個(gè)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(duì)于傳統(tǒng)的方法，無(wú)論是器件數(shù)量還是成本價(jià)格都大大降低了，而且系統(tǒng)的實(shí)用范圍廣，任何需要對(duì)三相缺相或者失衡報(bào)警保護(hù)的場(chǎng)合都可以應(yīng)用，對(duì)電壓信號(hào)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(lái)采集信號(hào)。根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合的不同可以靈活設(shè)置。一旦發(fā)生故障，系統(tǒng)還可以自動(dòng)鎖定故障信號(hào)，直至故障排除系統(tǒng)復(fù)位之后解除報(bào)警，而且觸發(fā)反應(yīng)時(shí)間很短，所需的觸發(fā)時(shí)間是微秒級(jí)的。參見圖2，實(shí)施例2，采用兩組信號(hào)采集電路時(shí)，包括兩組信號(hào)采集電路、參考點(diǎn)設(shè)定電路、報(bào)警保護(hù)電路，每一路三相信號(hào)經(jīng)分壓電路與若干組信號(hào)采集電路的輸入點(diǎn)連通，每組信號(hào)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(gòu)成缺相保護(hù)模塊，每組缺相保護(hù)模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報(bào)警保護(hù)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(hào)，通常這樣取得的信號(hào)峰值電壓可能會(huì)高于保護(hù)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(gòu)成了分壓電路，分別給A1、B1、C1、A2、B2、C2相信號(hào)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(lái)濾除負(fù)壓，QXRef是來(lái)自參考點(diǎn)設(shè)定電路的參考電壓，這個(gè)電壓可以通過調(diào)節(jié)電位器Pl來(lái)改變，其設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)是略低于A1、B1、C1、A2、B2、C2三相信號(hào)經(jīng)過分壓網(wǎng)絡(luò)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(hào)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(huì)出現(xiàn)在一個(gè)時(shí)間段內(nèi)三路比較器的反相端同時(shí)小于同相端的情況，這時(shí)每組信號(hào)采集電路的比較器2、1、14引腳同時(shí)為高電壓，引起報(bào)警觸發(fā)。依次類推，對(duì)于24脈整流有四組三相信號(hào)的的線路，只需要把信號(hào)采集電路和觸發(fā)自鎖電路相應(yīng)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(hào)的報(bào)警保護(hù)。本實(shí)用新型可以準(zhǔn)確的顯示是哪一組的三相信號(hào)出現(xiàn)故障，給檢修帶來(lái)了方便。
權(quán)利要求1.一種缺相及相位失衡保護(hù)電路，其特征在于包括若干組信號(hào)采集電路、參考點(diǎn)設(shè)定電路、報(bào)警保護(hù)電路，每一路三相信號(hào)經(jīng)分壓電路與若干組信號(hào)采集電路的輸入點(diǎn)連通，每組信號(hào)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(gòu)成缺相保護(hù)模塊，每組缺相保護(hù)模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報(bào)警保護(hù)電路連接，參考點(diǎn)設(shè)定電路與信號(hào)采集電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種缺相及相位失衡保護(hù)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(hào)采集電路相連接，D觸發(fā)端5腳或9腳和復(fù)位端RST4腳或10腳接地，其時(shí)鐘端CLK3腳或11腳接外部復(fù)位信號(hào)RSET，外部復(fù)位信號(hào)RSET由一個(gè)點(diǎn)動(dòng)開關(guān)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(fù)極接報(bào)警保護(hù)電路的功率CMOS管的柵極，另一個(gè)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(fù)極，其正極接電源電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的一種缺相及相位失衡保護(hù)電路，其特征在于所述的信號(hào)采集電路包括比較器、分壓電路，三相信號(hào)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(gè)二極管1N4007的負(fù)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(shí)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(quán)利要求3所述的一種缺相及相位失衡保護(hù)電路，其特征在于所述的分壓電路由兩個(gè)電阻串聯(lián)接地組成，一個(gè)電阻一端與三項(xiàng)信號(hào)的接入端A或B或C相連，另一端與另一個(gè)電阻串聯(lián)并使該電阻的另外一端接地，兩個(gè)電阻之間的連接點(diǎn)同時(shí)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(quán)利要求4所述的一種缺相及相位失衡保護(hù)電路，其特征在于所述的參考點(diǎn)設(shè)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(dòng)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(diǎn)設(shè)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(quán)利要求5所述的一種缺相及相位失衡保護(hù)電路，其特征在于所述的報(bào)警保護(hù)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(lái)自觸發(fā)自鎖電路的觸發(fā)信號(hào)，同時(shí)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(shí)用新型涉及一種缺相及相位失衡保護(hù)電路。本實(shí)用新型包括若干組信號(hào)采集電路、參考點(diǎn)設(shè)定電路、報(bào)警保護(hù)電路，每一路三相信號(hào)經(jīng)分壓電路與若干組信號(hào)采集電路的輸入點(diǎn)連通，每組信號(hào)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(gòu)成缺相保護(hù)模塊，每組缺相保護(hù)模塊的觸發(fā)自鎖電路均與報(bào)警保護(hù)電路連接，參考點(diǎn)設(shè)定電路與信號(hào)采集電路連接。本實(shí)用新型使用器件少，占用的空間少，大大的精簡(jiǎn)了電路結(jié)構(gòu)，但功能依然準(zhǔn)確可靠，對(duì)于出現(xiàn)缺失的是一相電還是三相電或者發(fā)生嚴(yán)重的相位失衡都能準(zhǔn)確的檢測(cè)，另外可以對(duì)缺相參考電位進(jìn)行設(shè)置，對(duì)于不同的系統(tǒng)可以根據(jù)需要設(shè)置，提高了系統(tǒng)的靈活性。
文檔編號(hào)H02H3/04GK202696111SQ20122038954
公開日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月8日
發(fā)明者馬守林 申請(qǐng)人:西安電爐研究所有限公司