欠電壓脫扣器的製作方法

2023-06-12 15:23:16

專利名稱：欠電壓脫扣器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種斷路器的欠電壓脫扣器，屬於低壓電器技術領域。
背景技術：
斷路器作為配電保護的基礎設備，對電網的安全、穩定運行起到十分重要的作用， 而斷路器要實現低電壓或斷電自動分閘，斷路器間進行電氣聯鎖，都必須在斷路器中裝有 欠電壓脫扣器，傳統的欠電壓脫扣器為純線圈結構，純線圈結構的電磁鐵的動作電壓精度 差，為了降低線圈功耗，線圈體積龐大，不利於斷路器的小型化。隨著斷路器技術的發展，智 能型、小型化的斷路器日見頻繁，現有的欠電壓脫扣器已不能滿足要求。
發明內容本實用新型的目的克服現有技術的不足，提供一種模擬電子線路、實現對電網的 精確欠電壓保護且使得斷路器小型化的欠電壓脫扣器。本實用新型的目的是這樣來達到的，一種欠電壓脫扣器，其特徵在於包括整流電 路、電壓判斷電路、延時電路、低壓電源電路、電磁鐵啟動電路、脈寬控制電路、振蕩電路和 電磁鐵驅動電路，整流電路與市電和延時電路連接，電壓判斷電路與延時電路、整流電路、 低壓電源電路、脈寬控制電路、電磁鐵啟動電路、電磁鐵驅動電路和振蕩電路連接，低壓電 源電路與延時電路、電磁鐵啟動電路、脈寬控制電路、振蕩電路和斷路器的電磁鐵的一端連 接，振蕩電路與電磁鐵啟動電路、電磁鐵驅動電路和脈寬控制電路連接，電磁鐵驅動電路與 斷路器的電磁鐵的另一端連接，電磁鐵啟動電路與延時電路和脈寬控制電路連接，脈寬控 制電路與延時電路連接。本實用新型所述的電壓判斷電路由電阻附、1 2、1 3、整流二極體07、穩壓管￥02、電 容Cl和MOS管T2組成，電阻Rl的一端B點與整流電路和延時電路連接，電阻Rl的另一端 與整流二極體D7的陽極和電阻R2的一端連接，整流二極體D7的陰極與電容Cl的一端和 穩壓管VD2的陰極連接，穩壓管VD2的陽極與電阻R3的一端和MOS管T2的柵極連接，MOS 管T2的源極與電阻R2、R3、電容Cl的另一端和整流電路連接，MOS管T2的漏極的C點與延 時電路、低壓電源電路、脈寬控制電路、電磁鐵啟動電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路連接。本實用新型所述的低壓電源電路由電阻R5、穩壓管VD3和電解電容El組成，電阻 R5的一端A點與脈寬控制電路、電磁鐵啟動電路、延時電路和斷路器的電磁鐵的一端連接， 電阻R5的另一端與電解電容El的正極和穩壓管VD3的陰極連接並輸出直流電壓VCC，電解 電容El的負極和穩壓管VD3的陽極的C點共同與延時電路、電壓判斷電路、脈寬控制電路、 電磁鐵啟動電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路連接。本實用新型所述的電磁鐵啟動電路由電阻R18-R26、二極體D8、穩壓管VD5、電容 C2、電解電容E2、M0S管T3和比較器Ul組成，電阻R18的一端A點與低壓電源電路、延時電 路和脈寬控制電路連接，電阻R18的另一端與電容C2、與電阻R20的一端和比較器Ul的9 腳連接，電阻R19的一端接直流電壓VCC並與低壓電源電路連接，電阻R19的另一端與電阻R21的一端和比較器Ul的10腳連接，比較器Ul的8腳與MOS管T3的柵極連接，MOS管T3 的漏極接電阻R22的一端，電阻R22的另一端與電解電容E2的正極、電阻R23、R24的一端 和比較器Ul的6腳連接，穩壓管VD5的陰極和電阻似6的一端接直流電壓VCC，穩壓管VD5 的陽極接電阻R23的另一端，電阻似6的另一端與電阻R25的一端和比較器Ul的5腳連接， 比較器Ul的7腳接二極體D8的陽極，二極體D8的陰極與脈寬控制電路和振蕩電路連接， 電容C2、電阻R20、R21、R24、R25的另一端、電解電容E2的負極和MOS管T3的源極共同與 延時電路、電壓判斷電路、脈寬控制電路、低壓電源電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路連接。本實用新型所述的脈寬控制電路由電阻R7-R13和比較器Ul組成，電阻R7的一端 A點與低壓電源電路、延時電路和電磁鐵啟動電路連接，電阻R7的另一端與電阻R9、R11的 一端連接，電阻Rll的另一端與電阻R12的一端和比較器Ul的13腳連接，電阻R12的另一 端與電阻R13的一端和比較器Ul的14腳連接，電阻R13的另一端與振蕩電路和電磁鐵啟 動電路連接，電阻R8的一端接直流電壓VCC並與低壓電源電路連接，電阻R8的另一端與電 阻RlO的一端和比較器Ul的12腳連接，電阻RlO和R9的另一端C點共同與延時電路、電 壓判斷電路、電磁鐵啟動電路、低壓電源電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路連接。本實用新型所述的電磁鐵驅動電路由MOS管Tl組成，MOS管Tl的柵極接振蕩電 路，MOS管Tl的漏極接斷路器的電磁鐵的另一端，MOS管Tl的源極C點與延時電路、電壓判 斷電路、電磁鐵啟動電路、低壓電源電路、振蕩電路和脈寬控制電路連接。本實用新型所述的振蕩電路由電阻R14-R17、二極體D9、D10、電容C4和比較器Ul 組成，電阻R14、R15的一端和比較器Ul的3腳與脈寬控制電路和電磁鐵啟動電路連接，電 容C4的一端與比較器Ul的2腳、二極體D9的陰極和二極體DlO的陽極連接，二極體D9的 陽極接電阻R16的一端，二極體DlO的陰極接電阻R17的一端，比較器Ul的4腳接直流電 壓VCC，直流電壓VCC與低壓電源電路連接，電阻R15、電容C14的另一端和比較器Ul的11 腳的C點共同與延時電路、電壓判斷電路、電磁鐵啟動電路、低壓電源電路、電磁鐵驅動電 路和脈寬控制電路連接，電阻R14、R16、R17的另一端和比較器Ul的1腳接電磁鐵驅動電 路。本實用新型所述的延時電路由電阻R27、R28、R29、電位器R30、電解電容E3、E4、二 極管D6、D12、D13、D14、D15、穩壓管VD6-VD8和MOS管T4、T5組成，電阻R27的一端和二極 管D6、D13的陰極的A點與低壓電源電路、脈寬控制電路和電磁鐵啟動電路連接，電阻R27 的另一端接二極體D12的陽極，二極體D12的陰極與二極體D13的陽極、穩壓管VD6的陰極 和電解電容Ε3的正極連接，電阻似8的一端和二極體D6的陽極的B點與整流電路和電壓判 斷電路連接，電阻R28的另一端與二極體D14的陽極和穩壓管VD7的陰極連接，穩壓管VD7 的陽極與穩壓管VD8的陰極和MOS管Τ4的柵極連接，穩壓管VD8的陽極與二極體D15的陽 極、MOS管Τ4、Τ5的源極、電位器R30的一端、電解電容Ε3、Ε4的負極和穩壓管VD6的陽極 連接，二極體VD14的陰極與電阻R29的一端和電解電容Ε4的正極連接，電阻R29的另一端 與MOS管Τ4的漏極、MOS管Τ5的柵極、電位器R30的另一端和調節端連接，二極體D15的 陰極和MOS管Τ5的漏極的C點共同與振蕩電路、電壓判斷電路、電磁鐵啟動電路、低壓電源 電路、電磁鐵驅動電路和脈寬控制電路連接。本實用新型由於採用上述技術方案，可以對電網電壓實現精確檢測，並控制電磁 鐵的吸合和釋放，使斷路器可以實現對電網的精確欠電壓保護。對電磁的啟動的保持進行電流控制後，可以使電磁的保持電流大大減小，降低電磁鐵保持時的功耗，既可以減小電磁 鐵溫升，又可以使電磁鐵體積做小，利於斷路器的小型化。加上延時電路後，可以使欠電壓 脫扣器可以在電網受到雷擊或電網發生閃爍時不至於發生誤動作，提高欠電壓脫扣器的使
用可靠性。

圖1為本實用新型的框圖。圖2為本實用新型的電路圖。
具體實施方案為了使公眾能充分了解本實用新型的技術實質和有益效果，申請人將在下面結合 附圖對本實用新型的具體實施方式
詳細描述，但申請人對實施例的描述不是對技術方案的 限制，任何依據本實用新型構思作形式而非實質的變化都應當視為本實用新型的保護範圍。請參閱圖1 一種欠電壓脫扣器，包括整流電路、電壓判斷電路、延時電路、低壓電 源電路、電磁鐵啟動電路、脈寬控制電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路。市電由整流電路整流後變成直流電壓U1，再由電壓判斷電路對直流電壓U1進行比 較判斷，當直流電壓U1高於設定的開通電壓則電壓判斷電路開通，當直流電壓U1低於開通 電壓則電壓判斷電路不開通。電壓判斷電路開通後，直流電壓U1送至延時電路、低壓電源電路。低壓電源電路 將電壓U1降壓後變成低壓的電源電壓VCC，提供振蕩電路、電磁鐵啟動電路、脈寬控制電路 作為工作電源。振蕩電路有了工作電源VCC後，開始工作，產生脈衝電壓，輸入給電磁鐵驅動電 路，使電磁鐵工作於脈衝電壓狀態減小功耗。電磁鐵啟動電路在電壓判斷電路開通後一定時間內(0. 5S左右)輸出高電壓，控 制振蕩電路停振，使振蕩電路持續輸出高電平，從而使電磁鐵驅動電路持續導通，使電磁鐵 工作在全電壓狀態，電磁鐵吸合，持續一定時間後(0. 5S左右)，電磁鐵啟動電路輸出低電 平，振蕩電路恢復振蕩，輸出脈衝電壓，電磁鐵工作於脈衝電壓狀態。脈寬控制電路根據直流電壓U1的大小自動調節輸出電壓的大小，從而控制振蕩電 路的輸出脈衝電壓的脈寬，自動控制電磁鐵的吸力及功耗。延時電路調節欠電壓脫扣器的延時時間，且維持電磁鐵的吸合狀態。請參閱圖2本用新型的電路圖，整流電路由整流二極體Dl D4組成，市電由接插 件Xl經整流後變成脈動直流電壓U1。電壓判斷電路由電阻R1、R2、R3、整流二極體D7、穩壓管VD2、電容C1、M0S管T2組 成。脈動直流電壓仏由電阻Rl、R2分壓後取電阻R2上的電壓為採樣電壓，採樣電壓經整 流二極體D7，電容Cl平滑濾波後變成平滑直流電壓，當此直流電壓升高至超過穩壓二極體 VD2反嚮導通電壓時，穩壓二極體VD2導通，推動MOS管T2導通，即電壓判斷電路開通。低壓電源電路由電阻R5、穩壓管VD3、電解電容El組成。電壓判斷電路開通後，電壓U1由電阻R5、穩壓管VD3分壓，經電解電容El平滑濾波後取穩壓管VD3 二端電壓為低壓直流電壓，即VCC，為後續電路供電。電磁鐵啟動電路由電阻R18 R26、二極體D8、穩壓管VD5、電容C2、電解電容E2、 MOS管T3、比較器U1C、UlB組成。電路通電瞬間，比較器UlB正向輸入端電壓(即電阻R25 二端電壓)大於反向輸 入端電壓(即電解電容E2 二端電壓)，此時UlB輸出一個高電平，S卩電磁鐵啟動電路在電壓 判斷電路開通後一定時間內(0. 5S左右)，輸出一個高電平控制振蕩電路停振。隨著電解電 容E2的充電，當反向輸入端電壓大於正向輸入端電壓時，比較器UlB輸出低電平，即在通電 時給電磁鐵一個啟動信號(UB)。當電路斷電瞬間(直流電壓VCC由電解電容El維持)，此 時比較器UlC反向輸入端電壓(即電容C2 二端電壓)大於正向輸入端電壓(即電阻R21 二端電壓)，UlC輸出低電平，隨著電容C2的放電，當正向輸入端電壓大於反向輸入端電壓 時，UlC輸出一個高電平，驅動MOS管T3導通，電解電容E2通過電阻R22、MOS管T3放電， 為下次啟動做準備。脈寬控制電路由電阻R7 R13、比較器UlD組成。電壓仏由R7、R9分壓後取電阻R9上的電壓Ul3為比較器UlD的反向輸入端電壓， 取電阻RlO上的電壓U12為正向輸入端電壓，此時比較器UlD輸出電壓為UD0當電壓U1增 大時，U13增大，U12不變，則輸出電壓UD減小，當電壓U1減小時，U13減小，U12不變，則輸 出電壓UD增大。而在振蕩電路中，隨著UD減小，則Ue減小，使得當Uc大於Ue時，所需的充 電時間減小，即比較器UlA輸出高電平的時間縮短，反之隨著UD增大，則Ue增大，使得當Uc 大於Uk時，所需的充電時間延長，S卩比較器UlA輸出高電平的時間延長，由此來控制脈寬。 電磁鐵驅動電路由MOS管T1組成。振蕩電路由電阻R14 R17、二極體D9、D10、電容C4、比較器UlA組成。當振蕩電路的工作的直流電壓VCC建立後。電阻R15 二端電壓隊大於電容C4 二 端電壓Uc,比較器Uia輸出高電平，此時電容C4通過電阻R16開始充電，當Uc增長到大於Ue 時，比較器UlA輸出低電平，此時電容C4通過電阻R17開始放電，如此周期性的變化。電磁鐵啟動電路在電壓判斷電路開通後一定時間內(0. 5S左右)輸出高電平電壓 Ub，高電平電壓Ub使比較器Uia的正向輸入端保持高電平狀態。控制振蕩電路停振，使振蕩 電路持續輸出高電平，從而使電磁鐵驅動電路持續導通，使電磁鐵工作在全電壓狀態，電磁 鐵吸合，持續一定時間後(0. 5S左右)，電磁鐵啟動電路輸出低電平，振蕩電路恢復振蕩，輸 出脈衝電壓，電磁鐵工作於脈衝電壓狀態。其中比較器Ul採用集成電路LM324。延時電路由電阻R27 R29、電位器R30、電解電容E3、E4、二極體D6、D12、D13、 D14、D15、穩壓管VD6 VD8、M0S管T4、T5組成。其中電解電容Ε3為高壓大電容，用於貯存 欠壓延時時的能量供應，電解電容Ε4為欠壓延時的定時電容。當電路有正常工作電壓時， 電壓判斷電路開通。UAC、UBe均為高電壓，Uac電壓通過電阻R27，二極體D12對電解電容E3 充電，Ubc電壓通過電阻R28，二極體D14對電解電容E4充電，並通過穩壓管VD7，VD8分壓 使MOS管T4導通，T4導通時，MOS管T5截止，使電解電容E3電解電容的電壓不能通過二極 管D13、A點、C點，MOS管T5迴路放電，保證電解電容E3的充電。當電路的電源電壓欠壓 或斷電時，電壓判斷電路關斷，Ubc為零電壓，從而使MOS管T4處於截止狀態，T4截止後，電 解電容E4由於沒有充電電壓而通過電阻似9、電位器R30放電，在放電時間內電位器R30上 的電壓使MOS管T5導通，電解電容E3通過二極體D13、A點、C點、MOS管T5迴路放電，使A、C點之間的電壓Uac保持有電解電容E3的電壓，保證電路的延時供電，維持電磁鐵吸合。 電解電容E4放電結束後，MOS管T5截止，切斷電解電容E3的放電迴路，延時結束。電位器 R30調節電解電容E4的放電快慢，控制電解電容E4的放電時間，從而調節欠壓脫扣器的延 時時間。
權利要求1.一種欠電壓脫扣器，其特徵在於包括整流電路、電壓判斷電路、延時電路、低壓電源 電路、電磁鐵啟動電路、脈寬控制電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路，整流電路與市電和延 時電路連接，電壓判斷電路與延時電路、整流電路、低壓電源電路、脈寬控制電路、電磁鐵啟 動電路、電磁鐵驅動電路和振蕩電路連接，低壓電源電路與延時電路、電磁鐵啟動電路、脈 寬控制電路、振蕩電路和斷路器的電磁鐵的一端連接，振蕩電路與電磁鐵啟動電路、電磁鐵 驅動電路和脈寬控制電路連接，電磁鐵驅動電路與斷路器的電磁鐵的另一端連接，電磁鐵 啟動電路與延時電路和脈寬控制電路連接，脈寬控制電路與延時電路連接。
2.根據權利要求1所述的欠電壓脫扣器，其特徵在於所述的電壓判斷電路由電阻R1、 R2、R3、整流二極體D7、穩壓管VD2、電容Cl和MOS管T2組成，電阻Rl的一端B點與整流電 路和延時電路連接，電阻Rl的另一端與整流二極體D7的陽極和電阻R2的一端連接，整流 二極體D7的陰極與電容Cl的一端和穩壓管VD2的陰極連接，穩壓管VD2的陽極與電阻R3 的一端和MOS管T2的柵極連接，MOS管T2的源極與電阻R2、R3、電容Cl的另一端和整流電 路連接，MOS管T2的漏極的C點與延時電路、低壓電源電路、脈寬控制電路、電磁鐵啟動電 路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路連接。
3.根據權利要求1所述的欠電壓脫扣器，其特徵在於所述的低壓電源電路由電阻R5、 穩壓管VD3和電解電容El組成，電阻R5的一端A點與脈寬控制電路、電磁鐵啟動電路、延 時電路和斷路器的電磁鐵的一端連接，電阻R5的另一端與電解電容El的正極和穩壓管VD3 的陰極連接並輸出直流電壓VCC，電解電容El的負極和穩壓管VD3的陽極的C點共同與延 時電路、電壓判斷電路、脈寬控制電路、電磁鐵啟動電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路連接。
4.根據權利要求1所述的欠電壓脫扣器，其特徵在於所述的電磁鐵啟動電路由電阻 R18-R26、二極體D8、穩壓管VD5、電容C2、電解電容E2、M0S管T3和比較器Ul組成，電阻R18 的一端A點與低壓電源電路、延時電路和脈寬控制電路連接，電阻R18的另一端與電容C2、 與電阻R20的一端和比較器Ul的9腳連接，電阻R19的一端接直流電壓VCC並與低壓電源 電路連接，電阻R19的另一端與電阻R21的一端和比較器Ul的10腳連接，比較器Ul的8腳 與MOS管T3的柵極連接，MOS管T3的漏極接電阻R22的一端，電阻R22的另一端與電解電 容E2的正極、電阻R23、R24的一端和比較器Ul的6腳連接，穩壓管VD5的陰極和電阻R26 的一端接直流電壓VCC，穩壓管VD5的陽極接電阻R23的另一端，電阻R26的另一端與電阻 R25的一端和比較器Ul的5腳連接，比較器Ul的7腳接二極體D8的陽極，二極體D8的陰 極與脈寬控制電路和振蕩電路連接，電容C2、電阻R20、R21、R24、R25的另一端、電解電容E2 的負極和MOS管T3的源極共同與延時電路、電壓判斷電路、脈寬控制電路、低壓電源電路、 振蕩電路和電磁鐵驅動電路連接。
5.根據權利要求1所述的欠電壓脫扣器，其特徵在於所述的脈寬控制電路由電阻 R7-R13和比較器Ul組成，電阻R7的一端A點與低壓電源電路、延時電路和電磁鐵啟動電路 連接，電阻R7的另一端與電阻R9、R11的一端連接，電阻Rll的另一端與電阻R12的一端和 比較器Ul的13腳連接，電阻R12的另一端與電阻R13的一端和比較器Ul的14腳連接，電 阻R13的另一端與振蕩電路和電磁鐵啟動電路連接，電阻R8的一端接直流電壓VCC並與低 壓電源電路連接，電阻R8的另一端與電阻RlO的一端和比較器Ul的12腳連接，電阻RlO 和R9的另一端C點共同與延時電路、電壓判斷電路、電磁鐵啟動電路、低壓電源電路、振蕩 電路和電磁鐵驅動電路連接。
6.根據權利要求1所述的欠電壓脫扣器，其特徵在於所述的電磁鐵驅動電路由MOS管 Tl組成，MOS管Tl的柵極接振蕩電路，MOS管Tl的漏極接斷路器的電磁鐵的另一端，MOS 管Tl的源極C點與延時電路、電壓判斷電路、電磁鐵啟動電路、低壓電源電路、振蕩電路和 脈寬控制電路連接。
7.根據權利要求1所述的欠電壓脫扣器，其特徵在於所述的振蕩電路由電阻R14-R17、 二極體D9、D10、電容C4和比較器Ul組成，電阻R14、R15的一端和比較器Ul的3腳與脈寬 控制電路和電磁鐵啟動電路連接，電容C4的一端與比較器Ul的2腳、二極體D9的陰極和 二極體DlO的陽極連接，二極體D9的陽極接電阻R16的一端，二極體DlO的陰極接電阻R17 的一端，比較器Ul的4腳接直流電壓VCC，直流電壓VCC與低壓電源電路連接，電阻R15、電 容C14的另一端和比較器Ul的11腳的C點共同與延時電路、電壓判斷電路、電磁鐵啟動電 路、低壓電源電路、電磁鐵驅動電路和脈寬控制電路連接，電阻R14、R16、R17的另一端和比 較器Ul的1腳接電磁鐵驅動電路。
8.根據權利要求1所述的欠電壓脫扣器，其特徵在於所述的延時電路由電阻R27、R28、 R29、電位器 R30、電解電容 E3、E4、二極體 D6、D12、D13、D14、D15、穩壓管 VD6-VD8 和 MOS 管 T4、T5組成，電阻R27的一端和二極體D6、D13的陰極的A點與低壓電源電路、脈寬控制電路 和電磁鐵啟動電路連接，電阻R27的另一端接二極體D12的陽極，二極體D12的陰極與二極 管D13的陽極、穩壓管VD6的陰極和電解電容E3的正極連接，電阻R28的一端和二極體D6 的陽極的B點與整流電路和電壓判斷電路連接，電阻R28的另一端與二極體D14的陽極和 穩壓管VD7的陰極連接，穩壓管VD7的陽極與穩壓管VD8的陰極和MOS管T4的柵極連接， 穩壓管VD8的陽極與二極體D15的陽極、MOS管T4、T5的源極、電位器R30的一端、電解電 容E3、E4的負極和穩壓管VD6的陽極連接，二極體VD14的陰極與電阻R29的一端和電解電 容E4的正極連接，電阻R29的另一端與MOS管T4的漏極、MOS管T5的柵極、電位器R30的 另一端和調節端連接，二極體D15的陰極和MOS管T5的漏極的C點共同與振蕩電路、電壓 判斷電路、電磁鐵啟動電路、低壓電源電路、電磁鐵驅動電路和脈寬控制電路連接。
專利摘要一種欠電壓脫扣器，屬於低壓電器技術領域。包括整流電路、電壓判斷電路、延時電路、低壓電源電路、電磁鐵啟動電路、脈寬控制電路、振蕩電路和電磁鐵驅動電路，整流電路與市電和延時電路連接，電壓判斷電路與延時電路、整流電路、低壓電源電路、脈寬控制電路、電磁鐵啟動電路、電磁鐵驅動電路和振蕩電路連接，低壓電源電路與延時電路、電磁鐵啟動電路、脈寬控制電路、振蕩電路和斷路器的電磁鐵的一端連接，振蕩電路與電磁鐵啟動電路、電磁鐵驅動電路和脈寬控制電路連接，電磁鐵驅動電路與斷路器的電磁鐵的另一端連接，電磁鐵啟動電路與延時電路和脈寬控制電路連接，脈寬控制電路與延時電路連接。優點實現對電網的精確欠電壓保護且使得斷路器小型化。
文檔編號H02H3/247GK201887423SQ201020652440
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者俞曉峰, 應益飛, 朱冬明, 毛振風, 陳英 申請人:常熟開關製造有限公司(原常熟開關廠)