一種電子限流開關的製作方法

2023-06-21 12:24:36 1

專利名稱:一種電子限流開關的製作方法
本實用新型屬於電器保安技術，尤其是關於電器過流的保護裝置。
現有的過流保護技術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。現對其缺陷分別綜述如下保險絲，要耗費大量低熔點合金材料，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，因採用發熱器件，由於熱慣性反應較慢，整定值與實際動作值之間誤差大，對電動機缺相長時間、小超量過流不起保護作用，脫扣後需手動復位；空氣開關，生產工藝複雜，價格高，整定值與動作值之間誤差大，多用於大容量的動力控制，不能使用於小容量的民用電器，脫扣後需手動復位。
除上述三類常見的過流保護技術外，還有一種採用電子技術，通過對載荷線路電流的採樣、甄別來控制一直流驅動繼電器動作，切斷載荷的電源來實現過流保護的方案，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是二極體橋整，C是濾波電容，J是直流驅動繼電器，J′是該繼電器的觸點，K是繼電器的驅動開關，ZB是甄別電路。由於這種方案或者採用隔離變壓器B，或者提高所有電子元器件的耐壓等級，最終必然使產品成本提高，所以實際應用很少。
本實用新型正是為了克服現有技術的上述不足，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，在常態下僅數十毫瓦且為呈容性電流，於電網多益少害；不用人工處理復位，過流斷開後延時2～3分鐘後自動復位；過流——切斷時間響應小於1秒或大於1秒連續可調，最大分斷能力達10安以上；可重複使用10萬次以上的電子限流開關。
本實用新型的要點如下有一由分流電阻和受甄別電路輸出控制的分流開關串連構成的分流支路，該分流支路與一直流驅動繼電器的線圈並聯，共同作為一恆流源的負載；所謂恆流源是由一限流電容，一端與交流電源相連，另一端與整流二極體組成的橋整交流輸入端相連，橋整的直流輸出端並接一濾波電容所組成；所謂分流開關是一晶體三極體，其基極端與一甄別電路內射隨器三極體的輸出端相連，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，其輸出經電阻串分壓，二極體整流，電阻、電容積分處理後，取出直流電平加入由晶體三極體構成的單穩態延時電路的輸入端，該單穩延時電路的輸出經射極跟隨電路阻抗隔離後輸出穩定的限流控制信號至分流開關三極體的基極所構成。
本實用新型不僅可取代現有的熔斷絲，還有可能作為限制工礦企事業單位及家庭、宿舍等使用大容量電器的技術手段，有利於節約電能；如果加接電流互感器和續接接觸器後，還可作為電動機的缺相保護。由於本實用新型價格低廉，性能優越，應用範圍極廣，故有很高的經濟效益和社會效益。
為了深化對本實用新型的理介，下面結合附圖的介釋，對本實用新型的原理及實施例作進一步闡述附圖1是本實用新型的方框原理圖。
附圖3是本實用新型的一個較佳實施例的電原理圖。
圖1中，AC是交流電源，其電壓為UAC，C1是限流電容，D1～4是整流二極體構成的橋整電路，C2是濾波電容，J是直流驅動繼電器，其常合觸點是J′，R′是分流電阻，K是分流開關，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K的正向飽和壓降(分流開關一般採用晶體三極體)以及甄別電路ZB的附加分流因素，設繼電器J的線圈直流電阻為R0，則當分流開關斷開時，電路的電流為I，且I=UACR206+(ω c1)-2]]>，當容抗 1/(ωc1) 〉〉R0時，I＝UAC·ωC1與R0幾乎無關；如果分流開關K閉合，則等於在R0上並接了一個分流電阻R′，其等效電阻為R，R＝R0∥R′ ……(1)由於R〈〈R0，顯然更能滿足 1/(ωc1) 〉〉R條件成立。因此，無論分流開關K的閉合與否，電流I都由限流電容C1的容量所決定，這有點象恆流供電方式，所以稱限流電容C1與整流二極體D1～4及濾波電容C2這部分電路為恆流源IR。
再分析一下繼電器J線圈兩端的電壓URO受分流開關K斷、合變化的影響情況分流開關K斷開時，
分流開關K閉合時，
很明顯，由公式(1)、(2)、(3)看出，因R0＞R，所以分流開關K斷開時，繼電器J線圈兩端的電壓URO大於分流開關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。
選擇適當的分流電阻R′，限流電容C1以及直流驅動繼電器J(直流電阻R0與吸合、釋放電壓值)，使分流開關K斷開時，繼電器J線圈兩端電壓大於其吸合電壓值；而分流開關K閉合時，繼電器J線圈的端電壓小於其釋放電壓值。這就是本實用新型的基本設計思路。
常態下，分流開關K閉合，由於分流作用，繼電器J線圈的端電壓小於其釋放電壓值，故不動作，其常合觸點J′閉合，載荷LD與交流電源AC構成迴路；當載荷電流至限定值時，由甄別電路ZB取出限流信號並轉化為一直流控制電平，使分流開關K斷開，分流作用失去，繼電器J線圈端電壓上升且大於其吸合電壓值，繼電器J動作，切斷了載荷LD的電源，實現了對載荷的過流保護作用。
附圖3中，三極體BG2與BG3構成達林頓管與三極體BG1及電阻R1～3，電容C3，二極體D5～6構成一單穩態延時電路；三極體BG4與電阻R4～5構成一射極跟隨電路；電流互感線圈LH與電阻R6，電位器W，二極體D7及電阻R7、電容C4構成一採樣電路。
常態下，載荷電流低於限定值，互感線圈LH取出此電信號，經電阻R6與電流互感線圈LH的內阻及電位器W分壓，二極體D7整流後加至單穩態延時電路的輸入端即BG3的基極。電阻R7和電容C4構成一積分電路，起了抗幹擾及改善過流－切斷的響應時間的作用。由於D7輸出的直流電平加於BG3的基極，此時，電平的電壓尚達不到BG3的be結導通閥值，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集電極後對其高電平的影響，因此，當BG3輸出高電平時，BG4輸出也是高電平，BG5導通，即分流開關K閉合。電流經分流電阻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，其常合觸點J′閉合，交流電源AC與載荷LD構成迴路。
當載荷電流高於限定值時，D7輸出直流電平升高，達到BG3be結的導通閥值，BG3導通，其集電極電壓下降，R2的BG1基極電流減少，BG1脫離飽和區，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林頓管的be結，這樣導致BG3的集電極電壓進一步下跌，使電路進入暫態；另一方面，BG3的集電極電壓下跌也使分流開關K的三極體BG5從飽和區退出，經分流電阻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態的翻轉速度——進入暫態。翻轉完畢後，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於其吸合電壓值，繼電器J動作(吸合)，其常合觸點J′斷開，載荷LD失電，起到了限流保護作用。這一暫態的持續時間，主要由R1、C3的時間常數決定。過了這一暫態時間，由於C3兩端電壓充電時逐漸提高，而其電流則逐漸減小，使電路重新進入穩態，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J′閉合，恢復了對載荷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，導致過流——翻轉時間延長。
二極體D5～6是為電容C3提供一放電迴路，即D6→C3→D5→BG5(在恢復供電後，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，以備再次過流後馬上動作，再次翻轉。
權利要求
1.一種電子限流開關，包含用作續接弱電控制迴路與交流或直流功率迴路的直流驅動繼電器，其特徵在於前述的直流驅動繼電器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K串接構成的分流支路相並聯，共同作為一恆流源IR的負載。
2.按照權利要求
1所述的電子限流開關，其特徵在於所述的恆流源IR是由一限流電容C1，其一端與交流電源AC相連，另一端與二極體D1～4組成的橋整電路的交流輸入端相連，橋整的直流輸出端並接一濾波電容C2所組成。
3.按照權利要求
1所述的電子限流開關，其特徵在於所述的分流開關K是一晶體三極體BG5，其基極端與一甄別電路ZB內射隨器三極體的輸出端相連，其集電極與電源正端間串接一分流電阻R′。
4.按照權利要求
1或2或3所述的電子限流開關，其特徵在於所述的甄別電路ZB是由一與載荷LD、電源AC線路相連接的電流互感線圈LH，其輸出經電阻R6、電位器W分壓，二極體D7整流，電阻R7、電容C4積分處理後，取出直流電平加入由三極體BG1～3構成的單穩態延時電路的輸入端，該單穩態延時電路的輸出經由BG4構成的射極跟隨電路阻抗隔離後輸出穩定的限流控制信號至分流開關K三極體BG5的基極所組成。
專利摘要
一種電子限流開關，屬於電器過流保護技術。克服了現有緒如熔斷絲、熱繼電器、空氣開關等電器過流保護器件的不足，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，過流斷開後2～3分鐘即自動復位，過流——切斷時間響應連續可調，最大分斷能力＞10安，重複使用＞10萬次等優點的電子限流開關。該開關不僅可取代現有的熔斷絲，還可用作限流節電裝置及對電動機的缺相保護。性能優越，應用範圍很廣。
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
發明者錢耕梓 申請人:寧波市鎮海民生電器廠導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan