多功能電力負荷開關的製作方法

2023-10-10 01:32:49

專利名稱：多功能電力負荷開關的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電力負荷開關，特別是一種多功能電力負荷開關。
現有的電力負荷開關功能較為單一，如漏電保護器只對線路上漏電起作用而對其它故障則不起作用；這些市售的保護開關是工作在一定範圍，如超壓欠壓保護器，其保護的電路電壓超過或降低到一定範圍時，就起作用，將保護的供電電路斷開，造成停電；控制電路中電壓經常受到網電電壓波動影響。
本實用新型目的是提供一種多功能電力負荷開關，它具有多種功能且體積小、造價低，可允許主供電電路在較大範圍的電壓下工作，使在線路故障允許條件下，暫不停電而報警進行維修，避免停電損失，能供給控制電路以穩定的直流電壓。
本實用新型是按如下技術方案要實現的。它包括殼體和裝在其內的各控制線路，該控制線路包括供電綜合直流控制電路Ⅱ，該控制電路Ⅱ包括變壓器(B)瞬間保護器、第一穩壓器、第二穩壓器，與三相主供電電路聯接的三相變壓器B，其次級線圈經三相整流濾波，得到直流電壓Vt，經瞬間保護器TVS第二濾波和第二穩壓器7812得到輸出電壓VDD。電壓Vt隨變壓器初級線圈電壓，例如380伏的變化而變化，故次級線圈電壓可降至很多，例如降至18到70伏(相當於主供電線路電壓108-420伏，則主供電線路電壓在很大範圍內變動時，例如超壓欠壓時，只要故障條件允許，均可報警以排除故障，但仍不斷電，工作照常進行，以免電壓超出規定一定範圍內即行切斷電源，造成停電損失。瞬間電壓保護器的作用是把超出設定電壓Vt值以外的電壓進行快速吸收，以防止電網中浪湧電壓損壞各穩壓器。此外在該控制線路中可利用提供的穩定的控制電壓Vt和VDD來做為其它控制電路，例如漏電保護電路Ⅲ，超壓欠壓保護電路Ⅳ，缺相保護電路Ⅴ，過流過載保護電路Ⅵ，故障顯示電路Ⅶ，執行電路Ⅷ和報警電路Ⅸ的電源，使上述各控制電路，控制該電力供給主線路，將多種功能集合在一臺電力負荷開關上，使其體積大為減小，功能增多，操作維護方便。
綜上所述，本實用新型採用與主供電線路聯接的變壓器，以主供電線路為初級線圈端，以次級線圈端為控制電路的直流電源，擴大了主供電線路的電壓允許變動範圍可使主供電線路在故障情況下暫不切斷電源，而是報警以排除故障，避免停電損失。採用瞬間電壓保護器防止網絡中浪湧電壓衝擊，以保護穩壓裝置，由整流濾波後提供的穩定的控制電壓，供其它各控制電路如漏電保護電路，超壓欠壓保護電路等做為工作電源，可多種功能集合在一臺電力負荷開關上，完全可替代現有的空氣開關、電量限制器、時間繼電器、電流繼電器等，更適合於對現有配電盤的改造，達到減化電氣工程設計、節約原材料、省工省時、節省安裝空間、操作維護方便、造價降低目的。
下面以實施例做具體說明。


圖1為本實用新型的主供電線路圖；圖2為主供電線路的供電綜合直流控制電路圖；圖3為主供電線路的漏電保護電路圖；圖4為主供電線路的超壓欠壓保護電路圖；圖5為主供電線路的缺相保護電路圖；圖6為供電線路的過流過載保護電路圖；圖7為主供電線路的故障顯示電路圖；圖8為主供電線路的執行電路圖；圖9為主供電線路的報警電路圖；圖10為本實用新型的外形圖。圖中代號A1至A14運放集成電路Lm324C1至Cn電容D1至Dn整流4007或開關4148二極體Dw穩壓二極體2Cw系列Ic0至Ic8時基集成電路NE555Pc光電耦合器2N35Q1至Qn三極體NPN型W1至Wn 可調電阻 R1至Rn電阻如圖1為主供電線路Ⅰ的原理圖，線路A、B、C、N上套裝有零序電流互感器，在二根線路B、C之間連有手動開關K、繼電器J0、J1的觸點，觸點J0串聯有接觸器線圈CW，結點N1經三個零電流檢測器Co與線路A、B、C之間相聯，接點N2與零線相連，線路A、B之間串聯有漏電檢測實驗按鈕AT1，和電阻R79，每根線路A、B、C上均有熔斷器Rx。下面將各控制線路分別介紹如下一．供電綜合直流控制電路Ⅱ，如圖2並參照圖1。
(1)三相電源經三相變壓器B變壓，其次級交流電經由二極體D24至D29組成的三相整流器整流，電容C39、C40高低頻波，便在Vt端得到平滑的直流電源，端電壓的高低受變壓器B初級電源電壓的高低，缺相等影響，但最低不低於18V(即缺兩相只保留220V電壓供電)，最高不超過70V(三相420V供電時)，如此變幅大的直流電壓經Q14、R60、Dw4組成第一穩壓器穩壓，其穩壓輸出值Vt在16V，此電壓進一步由電容C41、C42高低頻濾波，再由三端穩壓器7812組成的第二穩壓器穩壓，輸出直流電壓VDD,C43是儲能電容以提高7812瞬間供電電流，C44是線路諧波吸收電容。
(2)TVS1是瞬間電壓保護二極體型號為P4KZ1W，其作用是把超出設計Vt值的電壓吸收，防止電網中浪湧電壓損壞穩壓器和其它的線路中的元器件。
二．負荷控制(1)電源向負荷的供電由接觸器線圈CW控制。閉合開關K，接觸器並不吸合，只有按下圖8中AT2,Q10得導通，Ico的腳3輸出高電平，Q13導通J1吸合，CW得電吸合，常開觸點JA-JB也閉合，CW得電自保，電源向負荷送電；(2)斷開開關K即可停止供電，(3)Jo的動作由以下保護電路來完成。
三．漏電保護電路Ⅲ如圖3所示。
(1)AH是零序電流互感器，由其保護範圍分為三相對地保護、三相四線對地保護，本實施例中，AH是三相對地漏電保護。
(2)在正常情況下，AH1,AH2無感應電壓，當負載側有漏電流時，AH1,AH2將輸出感應電壓，此電壓經C0、C1高頻濾波，D1、D2限幅送至由R3、R5、A1組成的反相放大器進行放大，放大後的信號經A2比較，由於A2的正端高於負端電壓，故輸出高電平，Q1導通，其由低電平轉向高電平輸出一路由FS1去控制圖7中故障顯示器顯示，另一路FA去觸發圖8中的A11翻轉，Q6得電導通，JO吸合，圖1中CW失電，接觸器斷開，從而保護人身和設備安全。
四．超壓欠壓保護電路Ⅳ如圖4。
(1)電壓VT經R10、W2、R11組成的分壓器分壓，便在W2上得到比較電壓V1，由A3、A4分別組成的超壓、欠壓比較器來比較，如果超或低於由R12,W13設定的A3、A4電壓，那麼相應的A3或A4輸出高電平，分別由D5或D6去觸發A13組成的延時電壓比較器，如果在設定的延時時間內電網電壓沒有恢復正常，那麼A13或A14則輸出出高電平，一路由FS2或F3去觸發圖7中故障顯示器顯示，另一路由D30或D31去觸發圖8中A11翻轉，輸出高電平，Q6得電導通JO吸合，CW失電接觸器斷開。
五．缺相保護電路Ⅴ，如圖5圖1中3個零電流檢測器C0，在三相平衡情況下，N1、N2端流經光電耦合器PC的電流為零，PC截止，當電源缺相或三相嚴重失平衡情況下，從N1、N2將有電流流過PC,PC由截止變為導通。由A5組成的電壓比較器的正端電壓超過負端，A5輸出高電平，此電平經A6延時消除瞬間幹擾。A6輸出高電平，一路由FS4去觸發圖7中故障顯示器進行顯示，另一路由FB去觸發圖8中A11翻轉，輸出高電平，Q6得電，JO吸合，CW失電，接觸器切斷電源。
六．過流、過載、保護電路Ⅵ如圖6(1),LB1、LB2、LB3是三個穿孔式電流—電壓轉換器，當有電流穿過LB時，LB的次級將有交流電壓產生，此電壓的大小隨負載電流的大小而變化，經D8、D9、D10半波整流，C13、C14高低頻濾波後，經R17、W4組成的第一分壓器分壓，產生一個電壓點LBV，此電壓經R18和R19,RK1X9、W5、W6組成的第二個分壓器進行二次分壓，電壓有9個可設定的負荷電流檔位。經二次分壓後的電壓經R20送至A7進行電壓比較，如高出A7負端的設定電壓，A7將輸出高電平，此高電平一路使Q2導通DX0點亮，表示K9檔位選擇過小；另一路使D11截止，A8組成的第一延時器開始工作，如果在這段時間的電流量沒有降下來，或RK1檔位沒有加大以適應負荷，那麼A8將延時結束，輸出高電平，使D12截止A9組成的第二延時器開始計時，A9的延時時間由C19、R27、RK2X10組成的充電網絡所確定，此充電網絡的充電時間又有RK2分為10個延時檔位，為1.5分-45分種，如果在第二延時器從開始計時至臨近結束的時段內負載電流還是沒有降下來，A9翻轉，判定為負荷過流和過載。A9輸出高電平，一路由FS5去觸發圖7中故障顯示器顯示，另一路由FD去觸發圖8中A11翻轉，輸出高電平，Q6得電，JO吸合CW失電，接觸器切斷電源。
(2)短路保護由A10組成短路電流檢測器取自第二分壓器W5上的電壓，當W5上的中點電壓高於A10輸出高電平，一路由FS6去觸發圖7中故障顯示器顯示，另一路則有FC去觸發圖8中A11翻轉，Q6得電，JO吸合，CW失電接觸器切斷電源。正常時，正端保持小於負端6-7倍的電壓。
(3)過流過載部分，也可作為用戶的用電限量器使用。
(4)電流量模擬值顯示。
由電平顯示電路IC7組成，從第二分壓器中W6的中點電壓的變化來觸發IC7發光管DX的點亮只數，IC7的起始電壓為0.7V，即每增加0.7V就多一隻發光管，以判斷負荷電流量大小。
七、故障顯示電路Ⅶ如圖7(1)由IC1至IC6組成的雙穩態輸出電路，NT是它們的復位端，在NT端加正脈衝，IC1-IC6均輸出低電平，由DX組成的故障顯示器將停止顯示，IC7輸入高電平，指示當前工作狀態，各故障脈衝輸入端FS1－FS6對應顯示器DX如下FS1漏電輸入，DX1顯示FS2超壓輸入，DX2顯示FS3欠壓輸入，DX3顯示FS4缺相輸入，DX4顯示FS5過流過載輸入，DX5顯示FS6短路輸入，DX6顯示八、執行電路Ⅷ如圖81、在沒有FA-FD高電平觸發的時候，A11將為零電平輸出，其輸入負端由R38,CWA固定在一定電位上，當FA-FD有任意一點輸入高電平於A11正端時，A11由低電平輸出轉為高電平輸出，一路經D15、R42使Q6導通JO吸合，使CW失電，接觸器斷開電源。②二路經D16、R43使Q7導通，一方面對C31充電，使其瞬間電位達到高電位，同時也使A12由高電位輸出轉為低電位輸出，③A11輸出的另外一路經D17、R51、C36使Q11導通，使時基電路IC0的腳3輸出狀態更加不受任何幹擾地固定在低電平。
2、至此A11輸出的瞬間高電平消失，此時Q11經過C36的短暫延時也恢復常態(截止)，使IC0接受Q10控制。A12的負端由於C31高電位作用繼續保持低電平輸出，C31高電位通過R44、Q8的發射極放電，由於Q8導通也使Q6進一步導通，JO也將繼續吸合，隨著C31的放電A12的負端電壓也逐漸下降，當低於A12的正端電壓時，A12瞬間轉為高電平輸出，C34瞬間充電形成高電平脈衝，Q10也得到正脈衝而導通，使IC0的S端瞬間得低電平觸發，IC0進入由R55、C37起作用的單穩狀態，IC0的腳3的輸出轉為高電平。
3、IC0的腳3輸出的高電平①一路經R56，使Q12導通，輸出使圖7中IC1-IC6停止故障顯示的復位電平到NT。
②一路經D22、R57使Q13導通J1吸合，圖1中CW得電，常開觸點JB、JA閉合，CW自保。
③另外一路經D21、R48、C35使Q9導通，由於有C35的存在，使Q9在一定時間保持導通，Q9的導通使A12的負端對地短路。在IC0自動合閘時，如果供電負載故障沒有清除，那麼A11將再次輸出高電平，C31也不能建立高電位，A12也因沒有負端的電壓而保持高電平輸出，因此，Q10截止，同時A11輸出高電平，使Q11導通，使IC0的T端對地短路，故IC0腳3將保持低電平輸出。
至此，跳閘與自動合閘結束，接觸器將不再向負荷供電，直到故障排除後，按一下AT2即可工作。
4、外來信號控制輸入接口，如圖8左側。
IC8及Q3、R35、Q4、R33、Q5、R34組成時基雙穩態電路，當VM端處於低電平時，由負荷開關以外的其它控制信號在VH端輸入正脈衝，將使Q10導通，IC8進入穩態，J1吸合向負載供電，此時如在VS輸入正脈衝，IC8輸出高電平，通過D14、R37,A11發生翻轉，Q6得電，JO吸合，負載失電。
九、報警(聲音)電路，如圖99561是報警聲產生電路，此電路由Q27供電，DW6穩壓產生。Q27的導通與否是受故障顯示器的有無顯示控制，如有顯示，即在Vx端產生Q27導通的觸發電壓，9561的音頻信號，經C71耦合至由TWH68組成音頻放大電路進行放大，由TWH15發出報警聲。
十、外形如圖10所示，在外殼中裝有控制線路，在外殼的端部有三個孔，用於穿過圖6的LB1、LB2、LB3導線，在外殼表面上還裝有電流模擬顯示器DX、轉換開關RK1、RK2、發光管DX0均為圖6中相同符號器件；在接線板a、b、c、JA、Cw、A、B、C、N接點，插座AH1、AH2，及殼體上端面的手動開關K、按鈕AT1均為圖1中相同符號器件；發光管DX1至DX7為圖7中相同符號器件；按鈕AT2、外信號控制接口VH、VS、VM為圖8中相同符號器件。
權利要求1.多功能電力負荷開關，包括殼體和裝在其內的各控制線路，其特徵是該控制線路包括供電綜合直流控制電路(Ⅱ)，它包括變壓器(B)、瞬間保護器(TVS1)、第一穩壓器、第二穩壓器，三相變壓器的次級線圈經三相整流，瞬間保護器(TVS1)，濾波器與第一穩壓器相聯，得到輸出電壓(VT)，再經濾波器和第二穩壓器(7812)得到輸出電壓(VDD)。
2.根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是所述的瞬間保護器的型號為P4KZ1W的二極體。
3.根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是所述第一穩壓器由穩壓管(DW4)，三極體(Q14)和電阻(R60)組成；第二穩壓器由三端穩壓器(7812)組成。
4.根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是該控制線路還包括漏電保護電路(Ⅲ)，包括反相放大器(A1)，比較器(A2)，控制三極體(Q1)，該電路從零序互感器(AH)引入，經濾波限幅送至反相放大器(A1)，經比較器(A2)送至控制三極體(Q1)後，另一路連至執行電路(Ⅷ)，另一路連至故障顯示電路(Ⅶ)。
5.根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是該控制線路還包括超壓欠壓保護電路(Ⅳ)，包括分壓器，比較器(A3)、(A4)，延時比較器(A13)，(A14)，由供電綜合直流控制電路(Ⅱ)引入的電壓(VT)作用到分壓器，該分壓器經延時比較器(A13),(A14)分別經二極體(D5),(D6)各與延時比較器(A13),(A14)相連，延時比較器(13)的輸出端一路與執行電路(Ⅷ)相連，另一路與故障顯示電路(Ⅶ)相連，延時比較器(A14)的輸出端一路與執行電路(Ⅷ)相連，另一路與故障顯示電路(Ⅶ)相連。
6.根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是該控制線路還包括缺相保護電路(Ⅴ)，包括光電耦合器(PC)，比較器(A5)，延時器(A6)缺相保護電路(Ⅴ)的一端與電力電路(Ⅰ)中的結點(N1),(N2)相連，再經(PC)，比較器(A5)與延時器(A6)相連，延時器(A6)的輸出端一路與執行電路(Ⅷ)相連，另一路與故障顯示電路(Ⅶ)相連。
7.根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是該控制線路還包括過流過載保護電路(Ⅵ)，包括第一分壓器，第二分壓器，比較器(A7)，第一延時器(A8)，充電網絡，第二延時器(A9)和短路電流檢測器，電流量模擬值顯示器；電流電壓轉換器的次級線圈(LB1、LB2、LB3)經整流濾波器與由R17,W4組成的第一分壓器相連，產生一電壓點(LBV)，經由R8,R19,RK1,W5,W6組成的第二分壓器與電壓比較器(A7)相連，該電壓比較器(A7)輸出端一路經三極體與發光管(DX0)相連，另一路經二極體與第一延時器(A8)相連，該第一延時器(A8)的輸出端經二極體(D12)，充電網絡與第二延時器(A9)相連，第二延時器(A9)的輸出端一路與執行電路(Ⅷ)相連，另一路與故障顯示電路(Ⅶ)相連；該第一延時器的A8的輸出端經二極體(A9)的輸出端一路與執行電路(Ⅷ)相連，該短路電流檢測器包括比較器(A10)，其輸入端與第二分壓器相連，其輸出端一路與執行電路(Ⅷ)相連，另一路與故障顯示電路(Ⅶ)相連，其輸出端經若干發光管接地。
8．根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是該控制線路還包括故障顯示電路(Ⅶ)，包括若干並聯的雙穩態輸出電路，各輸出電路的信號輸入端與相應的各保護控制線路的信號輸出點相連。
9．根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是該控制線還包括執行電路(Ⅷ)，包括比較器(A11)，三極體(Q6)、(Q7)、(Q11)、比較器(A12)，時基電路(LCO),(LC8)；比較器(A11)的正輸入端與時基電路(IC8)相連，並與結點(FA)到(FD)相連，其負輸入端經電阻、電容(CWA)接地，輸出端一路經二極體(D15)，三極體(Q6)與繼電器(JO)相連，另一路經二極體(D16)與三極體(Q7)相連，第三路經二極體(Q17)與三極體(Q11)，時基電路(ICO)相連，比較器(A12)輸入端經電容(C31)接地並與三極體(Q8)相連，三極體(Q8)發射極與三極體(Q6)相連，(A12)輸出端一路經電容(C34)、三極體(Q10)與時基電路(IC0)相連，由電阻(R35)、電容(C37)組成的單穩延時器也與時基電路(ICO)相連，(A12)輸出端另一路經二極體(D19)與時基電路(IC8)相連；(A12)輸出端第三路與按鈕(AT2)相連。
10．根據權利要求1所述的多功能電力負荷開關，其特徵是；該控制線路還包括報警電路(Ⅸ)，包括電路板(9561)，三極體(Q27)，穩壓管(DW6)，音頻放大電路(TWH68)的報警器(TWH15)，由三極體(Q27)與結點(VX)相連，該三極體(Q27)的發射極經穩壓管(DW6)穩壓後經電路板(9561)並電容(C71)耦合至音頻放大電路(TWH68)使報警器(TWH15)發聲報警。
專利摘要多功能電力負荷開關,由與主供電線路相連的變壓器B的次級線圈電路做為控制電路電源,而此次級線圈的小範圍直流控制電壓相當於主供電線路的大範圍波動電壓,保證主供電電路中發生故障時,例如電壓在大範圍內波動時,該控制線路可不切斷電源,而是報警顯示,令維護人員處理故障,避免該斷電損失,本電力開關可代替現有的空氣開關,電量限制器,時間繼電器等,集上述功能於一身，其體積小,造價低,功能全,適於配電部門應用。
文檔編號H02H3/20GK2347292SQ9820520
公開日1999年11月3日 申請日期1998年5月28日 優先權日1998年5月28日
發明者楊公俊 申請人:楊公俊