帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器的製作方法
2023-05-16 20:46:21
專利名稱：帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發電機調壓器，尤其涉及一種帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器。
背景技術：
現有技術中的發電機調壓器都是設定的固定電壓輸出，其固定的電壓輸出主要包括單相220V-240V/50Hz-60Hz和三相200V-380V/50Hz_60Hz，其輸出電壓的大小可以通過調節發電機AVR的取樣電壓來實現，勵磁電流是跟據負載的大小自動調整，不能控制勵磁電流的大小。當發電機在啟動是，特別是連接電動機、鼓風機等電動型負載時，啟動電流將大於發電機輸出端的額定電流，這樣就會造成發動機的輸出功率不足，轉速下降，甚至造成動力停機的問題。傳統的調壓器，勵磁線接在轉子碳刷上，勵磁電流跟著負載增大時勵磁電流也跟著增大，負載越大勵磁電流就越大從而造成惡性循環，而且上述的調壓器經常工作在非常惡劣的環境中，如高溫高溼、發電機過載狀態下，都會給發電機及其它部件造成損壞的問題。有鑑於此，需要對調壓器進行進一步的改進。
實用新型內容為解決上述技術問題，本實用新型提供了一種具有取樣電壓範圍寬、功率輸出穩定及工作性能較佳的帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器。本實用新型採用的一個技術方案是:提供一種帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，包括電源電路模塊、比較控制電路模塊及與主電路模塊電連接的勵磁短路保護電路模塊，其特徵在於，還包括主繞組短路保護電路模塊、比較控制電路模塊、真有效值採樣電路模塊及過載勵 磁電流監測控制電路模塊，所述主繞組短路保護電路模塊、真有效值採樣電路模塊及過載勵磁電流檢測控制電路模塊均與比較控制電路電連接，所述主繞組電路保護電路模塊及比較控制電路模塊均與主電路模塊電連接，所述真有效值電路模塊及過載勵磁電流監測控制電路模塊均與電源電路模塊電連接。其中，所述主繞組短路保護電路模塊包括第四電阻、第二十四電阻、第二十七電阻、第十八二極體及第五三極體；所述第五三極體的基極通過第二十四電阻接直流電壓輸入端，其集電極接通過第四電阻接所述主電路模塊，其發射極接地；所述第二十七電阻的一端接在第二十四電阻與第五三極體的基極連接的接點，其另一端接地；所述第十八二極體的負端接在第四電阻與第五三極體的集電極連接的接點，其正端接所述比較控制電路模塊。其中，所述比較控制電路模塊包括第二十電阻、第二 i^一電阻、第二十二電阻、第十一電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第一比較器、第五電容、第十電容、第十六二極體及第四三極體；所述第四三極體的基極接在第十八二極體的正端，其發射極接地，其集電極接所述主電路模塊；所述第十電容的一端接在第四三極體的基極與第十八二極體連接的接點，其另一端通過第十一電阻接所述主電路模塊；所述第二十二電阻的一端接在第四三極體的基極與第十八二極體連接的接點，其另一端接地；所述第一比較器的正輸入端通過第十五電阻接所述真有效值採樣電路模塊，其負輸入端依次通過第十六電阻及第十八電阻接地，其輸出端接第十六二極體的正端，所述第十六二極體的負端通過第二十一電阻接在第四三極體的基極與第十八二極體連接的接點；所述第五電容的一端通過第十七電阻接在第十六電阻與負輸入端連接的接點，其另一端接在輸出端與第十六二極體連接的接點；所述第二十電阻的一端接所述電源電路模塊，其另一端接第十八電阻與第十六電阻連接的接點。其中，所述真有效值採樣電路包括第七二極體、第九電阻、第六電阻、第七電阻、第十二電阻、第十四電阻及第八電容；所述直流電壓輸入端依次通過串接的第六電阻、第七電阻、第十二電阻及第十四電阻後接地；所述第七二極體的正端接所述電源電路模塊，其負端通過第九電阻接在第七電阻與第十二電阻連接的接點，所述第七二極體與第九電阻連接的接點與直流電壓輸入端與第六電阻連接的接點相連接；所述第八電容的一端接在第六電阻與第七電阻連接的接點，其另一端接地。其中，所述第十四電阻為可調電阻，所述可調電阻的調節端通過第十五電阻連接至所述第一比較器的正輸入端。其中，所述真有效值採樣電路模塊的採樣電壓範圍為100-400V。其中，所述過載勵磁電流監測控制電路模塊包括第八電阻、第十九電阻、第十電阻、第二十九電阻、第六電容、第七電容、第二比較器及第十七二極體；所述第二比較器的正輸入端依次通過第二十九電阻及第十電阻接所述勵磁短路保護電路模塊，其負輸入端通過第八電阻接所述電源電路模塊，其輸出端接在第十七二極體的正端，所述第十七二極體的負端接在第十六二極體與第二十一電阻連接的接點，其第一受控端接地，其第二受控端接所述電源電路模塊；所述第十九電阻的一端接在第八電阻與第二比較器負輸入端連接的接點，其另一端接地；所述第六電容的一端接在第十電阻與第二十九電阻連接的接點，其另一端接地；所述第七電容的一端接在第 二十九電阻與第二比較器連接的接點，其另一端接地。本實用新型的有益技術效果是:區別於現有技術中的發電機調壓器取樣電壓範圍較窄及功率輸出不穩定等因素而影響調壓器性能的問題，本實用新型提供了一種帶軟啟動功率過載保護的自動調壓器，包括主繞組輸出短路保護電路模塊、真有效值採樣電路模塊、過載勵磁電流監測控制電路模塊及比較控制電路模塊，該主繞組短路保護電路模塊當繞組L/N端短路時，第五三極體處於截止狀態，第十八二極體導通進而使第四三級管處於導通狀態，達到關閉輸出電壓，保護髮電機的效果；真有效值採樣電路模塊經過由由第九電阻、第六電阻、第七電阻、第十二電阻及第八電容組成的採樣濾波電路採樣100-400V的電壓，因而具有採樣電壓範圍寬；過載勵磁電流監測控制模塊通過第二比較器輸出，能夠控制發電機輸出恆功率輸出。綜上，本實用新型具有採樣電壓範圍寬、功率輸出穩定及工作性能較佳的效果。
圖1是本實用新型帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器改進部分的電路圖；[0014]圖2是本實用新型帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器的電源電路圖；圖3是本實用新型帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器的主電路及勵磁短路保護電路圖。標號說明:A-主繞組短路保護電路模塊、B-比較控制電路模塊、C-真有效值採樣電路模塊、D-過載勵磁電流監測控制電路模塊。
具體實施方式
為詳細說明本實用新型的技術內容、構造特徵、所實現目的及效果，以下結合實施方式並配合附圖詳予說明。本實用新型提供了一種帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，包括電源電路模塊、主電路模塊及與主電路模塊電連接的勵磁短路保護電路模塊，本裝置還包括主繞組短路保護電路模塊A、比較控制電路模塊B、真有效值採樣電路模塊C及過載勵磁電流監測控制電路模塊D，所述主繞組短路保護電路模塊A、真有效值採樣電路模塊C及過載勵磁電流檢測控制電路模塊均與比較控制電路電連接，所述主繞組電路保護電路模塊及比較控制電路模塊B均與主電路模塊電連接，所述真有效值電路模塊及過載勵磁電流監測控制電路模塊D均與電源電路模塊電連接。參閱圖1至圖3，本實施例中，主電路模塊的JPI端和JP2端各自連接電機副繞組，其交流電壓的大小為80V-180V，該交流電壓經過由第一二極體D1、第二二極體D2、第三二極體D3、第四二極體D 4及第一電容Cl組成整流網絡，整流後的勵磁電流經過JP5端接轉子正極，在從轉子負極到JP6端流經第六二極體D6到第一三極體Ql打開，到採樣電阻Rj進行脈衝採樣；轉子正極依次經JP5端、第十二二極體D12及第五二極體D5接地。轉子正極還依次通過第三電阻R3、級聯後的第一三極體Q1、第二三極體Q2及第三三極體Q3接IA端，其中，第二三極體Q2的發射極連接有第二電阻R2，第一三極體Ql的集電極與第六二極體D6連接的節點接有999埠。勵磁短路保護電路模塊包括第三電容C3、第二十二二極體D22、第二十三二極體D23、第二十五電阻R25及第二十六電阻R26。第二十二二極體D22的正端接IA端，其負端通過第二十五電阻R25接第二十三二極體D23的負端，所述第二十三二極體D23的正端接KUZ端。第三電容C3的正端接第二十二二極體D22的負端與第二十五電阻R25連接的接點，其另一端接地。第二十六電阻R26的一端接第二十三二極體D23的負端與第二十五電阻R25連接的接點，其另一端接地。當碳刷用久後摩擦會產生碳粉會引起碳刷兩端短路，當碳刷兩端短路時產生大電流，大電流在採樣電阻兩端產生電壓，當電壓高於0.6V時第二十二二極體D22導通，電壓通過第三電容C3去除幹擾後的電壓觸發到可控矽第二十三二極體D23觸發極使控制點KUZ對地導通，從而關閉第一三極體Ql使勵磁電路斷開，保護勵磁電路器件。電源電路模塊的JP3端及JP4端分別連接L及N端，其輸入電壓在100-400V之間，輸入電壓通過由第一電阻R1、第五電阻R5、第九電容C9與第二十二極體D20組合成的降壓電路降壓後，經過由第十九二極體D19、第二十八電阻R28、第十二極體D10、第二電容C2、第十三電阻R13及第二十三電阻23組成的穩壓電路後，輸出5V電壓，供電路使用。在一具體的實施例中，本方案中自動調壓器的主繞組短路保護電路模塊A包括第四電阻R4、第二十四電阻R24、第二十七電阻R27、第十八二極體D18及第五三極體Q5 ;所述第五三極體Q5的基極通過第二十四電阻R24接直流電壓輸入端，其集電極接通過第四電阻R4接主電路模塊，其發射極接地；所述第二十七電阻R27的一端接在第二十四電阻R24與第五三極體Q5的基極連接的接點，其另一端接地；所述第十八二極體D18的負端接在第四電阻R4與第五三極體Q5的集電極連接的接點，其正端接比較控制電路模塊B。當繞組L/N短路時，第二十四電阻R24的電壓為O，與第二十四電阻R24連接的第五三極體Q5的基極的電壓為O，其集電極的電壓開始升高，當其電壓高於20V時，第十八二極體D18開始導通，第四三極體Q4導通，使控制點KUZ端接地，達到關閉輸出電壓，起到保護髮電機的效果。上述的真有效值採樣電路包括第七二極體D7、第九電阻R9、第六電阻R6、第七電阻R7、第十二電阻R12、第十四電阻R14及第八電容CS ;所述直流電壓輸入端依次通過串接的第六電阻R6、第七電阻R7、第十二電阻R12及第十四電阻R14後接地；所述第七二極體D7的正端接電源電路模塊，其負端通過第九電阻R9接在第七電阻R7與第十二電阻R12連接的接點，所述第七二極體D7與第九電阻R9連接的接點與直流電壓輸入端與第六電阻R6連接的接點相連接；所述第八電容CS的一端接在第六電阻R6與第七電阻R7連接的接點，其另一端接地。上述的第十四電阻R14為滑動電阻，所述滑動電阻的調節端通過第十五電阻R15連接至第一比較器ICl的正輸入端。真有效值採樣電路模塊C的採樣電壓範圍為100-400V。100-400V的採樣電 壓使L端的採樣電壓經過第七二極體D7整流後，通過由第九電阻R9、第六電阻R6、第七電阻R7及第十二電阻R12組成的採樣濾波電路，並且通過第九電阻R9、第六電阻R6、第七電阻R7及第十二電阻R12四個電阻的阻值，可以改變輸出真有效值電壓的電壓數值。第十四電阻R14為滑動電阻，用來調節取樣電壓取值的大小。上述的過載勵磁電流監測控制電路模塊D包括第八電阻R8、第十九電阻R19、第十電阻R10、第二十九電阻R29、第六電容C6、第七電容C7、第二比較器IC2及第十七二極體D17;所述第二比較器IC2的正輸入端依次通過第二十九電阻R29及第十電阻RlO接勵磁短路保護電路模塊，其負輸入端通過第八電阻R8接電源電路模塊，其輸出端接在第十七二極體D17的正端,所述第十七二極體D17的負端接在第十六二極體D16與第二^ 電阻R21連接的接點，其第一受控端接地，其第二受控端接電源電路模塊；所述第十九電阻R19的一端接在第八電阻R8與第二比較器IC2負輸入端連接的接點，其另一端接地；所述第六電容C6的一端接在第十電阻RlO與第二十九電阻R29連接的接點，其另一端接地；所述第七電容C7的一端接在第二十九電阻R29與第二比較器IC2連接的接點，其另一端接地。IA端的基準電壓為0.076V，脈衝勵磁電流為2A，輸出功率為額定的輸出功率，當轉子匝間短路時，勵磁電流迅速的增大，經過採樣電阻Rj的兩端電壓不斷升高，當採樣電阻Rj高於0.076V時，第十七二極體D17輸出高電壓3.76V，關閉勵磁繞組，能夠保護電機繞組，防止燒毀的問題。當輸出功率超出額定的功率時，電機開始發熱，發動機動力不足，這時勵磁電流開始增大，當電流大與額定功率時，第十七二極體D17輸出高電壓3.76V，關閉勵磁繞組，能夠保護髮動機和電機，防止其損壞。因此，控制恆流勵磁脈衝電流能夠控制發電機輸出恆功率輸出。上述的比較控制電路模塊B包括第二十電阻R20、第二^^一電阻R21、第二十二二電阻R22、第i^一電阻R11、第十五電阻R15、第十六電阻R16、第十七電阻R17、第十八電阻R18、第一比較器IC1、第五電容C5、第十電容C10、第十六二極體D16及第四三極體Q4 ;所述第四三極體Q4的基極接在第十八二極體D18的正端，其發射極接地，其集電極通過KUZ端接主電路模塊；所述第十電容ClO的一端接在第四三極體Q4的基極與第十八二極體D18連接的接點，其另一端通過第i^一電阻Rll接999埠 ；所述第二十二二電阻R22的一端接在第四三極體Q4的基極與第十八二極體D18連接的接點，其另一端接地；所述第一比較器ICl的正輸入端通過第十五電阻R15接真有效值採樣電路模塊C，其負輸入端依次通過第十六電阻R16及第十八電阻R18接地，其輸出端接第十六二極體D16的正端，所述第十六二極體D16的負端通過第二十一電阻R21接在第四三極體Q4的基極與第十八二極體D18連接的接點；所述第五電容C5的一端通過第十七電阻R17接在第十六電阻R16與負輸入端連接的接點，其另一端接在輸出端與第十六二極體D16連接的接點；所述第二十電阻R20的一端接電源電路模塊，其另一端接第十八電阻R18與第十六電阻R16連接的接點。第十四電阻R14用於調節第二比較器IC2正輸入端的電壓大小，並將其正輸入端的電壓與負輸入端的電壓比較，若正輸入端的電壓高於負輸入端的電壓，第十六二極體D16輸出為3.76V,關閉勵磁繞組，能夠保護髮動機和電機，防止其損壞；如果正輸入端的電壓低於負輸入端的電壓，第十六二極體D16輸出為0V，則使勵磁繞組繼續工作。本實用新型提供的一種帶軟啟動功率過載保護自動調壓器，包括主繞組輸出短路保護電路模塊、真有效值採樣電路模塊、過載勵磁電流監測控制電路模塊及比較控制電路模塊，該主繞組短路保護電路模塊當繞組L/N端短路時，第五三極體處於截止狀態，第十八二極體導通進而使第四三級管處於導通狀態，達到關閉輸出電壓，保護髮電機的效果；真有效值採樣電路模塊經過由由第九電阻、第六電阻、第七電阻、第十二電阻及第八電容組成的採樣濾波電路採樣100-400V的電壓，因而具有採樣電壓範圍寬；過載勵磁電流監測控制模塊通過第二比較器輸出，能夠控制發電機輸出恆功率輸出。綜上，本實用新型具有採樣電壓範圍寬、功率輸出穩定及工作性能較佳的效果。以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理`包括在本實用新型的專利保護範圍內。
權利要求1.一種帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，包括電源電路模塊、主電路模塊及與主電路模塊電連接的勵磁短路保護電路模塊，其特徵在於，還包括主繞組短路保護電路模塊、比較控制電路模塊、真有效值採樣電路模塊及過載勵磁電流監測控制電路模塊，所述主繞組短路保護電路模塊、真有效值採樣電路模塊及過載勵磁電流檢測控制電路模塊均與比較控制電路電連接，所述主繞組電路保護電路模塊及比較控制電路模塊均與主電路模塊電連接，所述真有效值電路模塊及過載勵磁電流監測控制電路模塊均與電源電路模塊電連接。
2.根據權利要求1所述的帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，其特徵在於，所述主繞組短路保護電路模塊包括第四電阻、第二十四電阻、第二十七電阻、第十八二極體及第五三極體；所述第五三極體的基極通過第二十四電阻接直流電壓輸入端，其集電極接通過第四電阻接所述主電路模塊，其發射極接地；所述第二十七電阻的一端接在第二十四電阻與第五三極體的基極連接的接點，其另一端接地；所述第十八二極體的負端接在第四電阻與第五三極體的集電極連接的接點，其正端接所述比較控制電路模塊。
3.根據權利要求2所述的帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，其特徵在於，所述比較控制電路模塊包括第二十電阻、第二 i^一電阻、第二十二電阻、第i^一電阻、第十五電阻、第十六電阻、第十七電阻、第十八電阻、第一比較器、第五電容、第十電容、第十六二極體及第四三極體；所述第四三極體的基極接在第十八二極體的正端，其發射極接地，其集電極接所述主電路模塊；所述第十電容的一端接在第四三極體的基極與第十八二極體連接的接點，其另一端通過第十一電阻接所述主電路模塊；所述第二十二電阻的一端接在第四三極體的基極與第十八二極體連接的接點，其另一端接地；所述第一比較器的正輸入端通過第十五電阻接所述真有效值採樣電路模塊，其負輸入端依次通過第十六電阻及第十八電阻接地，其輸出端接第十六二極體的正端，所述第十六二極體的負端通過第二十一電阻接在第四三極體的基極與第十八二極體連接的接點；所述第五電容的一端通過第十七電阻接在第十六電阻與負輸入端連接的接點，其另一端接在輸出端與第十六二極體連接的接點；所述第二十電阻的一端接所述電源電路模塊，其另一端接第十八電阻與第十六電阻連接的接點。
4.根據權利要求3所述的帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，其特徵在於，所述真有效值採樣電路包括第七二極體、第九電阻、第六電阻、第七電阻、第十二電阻、第十四電阻及第八電容；所述直流電壓輸入端依次通過串接的第六電阻、第七電阻、第十二電阻及第十四電阻後接地；所述第七二極體的正端接所述電源電路模塊，其負端通過第九電阻接在第七電阻與第十二電阻連接的接點，所述第七二極體與第九電阻連接的接點與直流電壓輸入端與第六電阻連接的接點相連接；所述第八電容的一端接在第六電阻與第七電阻連接的接點，其另一端接地。
5.根據權利要求4所述的帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，其特徵在於，所述第十四電阻為滑動電阻，所述滑動電阻的調節端通過第十五電阻連接至所述第一比較器的正輸入端。
6.根據權利要求4所述的帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，其特徵在於，所述真有效值採樣電路模塊的採樣電壓範圍為100-400V。
7.根據 權利要求6所述的帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，其特徵在於，所述過載勵磁電流監測控制電路模塊包括第八電阻、第十九電阻、第十電阻、第二十九電阻、第六電容、第七電容、第二比較器及第十七二極體；所述第二比較器的正輸入端依次通過第二十九電阻及第十電阻接所述勵磁短路保護電路模塊，其負輸入端通過第八電阻接所述電源電路模塊，其輸出端接在第十七二極體的正端，所述第十七二極體的負端接在第十六二極體與第二十一電阻連接的接點，其第一受控端接地，其第二受控端接所述電源電路模塊；所述第十九電阻的一端接在第八電阻與第二比較器負輸入端連接的接點，其另一端接地；所述第六電容的一端接在第十電阻與第二十九電阻連接的接點，其另一端接地；所述第七電容的一端接在·第二十九電阻與第二比較器連接的接點，其另一端接地。
專利摘要本實用新型公開了一種帶軟啟動功率過載保護的發電機自動調壓器，包括電源電路模塊、主電路模塊及與主電路模塊電連接的勵磁短路保護電路模塊，本裝置還包括主繞組短路保護電路模塊、比較控制電路模塊、真有效值採樣電路模塊及過載勵磁電流監測控制電路模塊，所述主繞組短路保護電路模塊、真有效值採樣電路模塊及過載勵磁電流檢測控制電路模塊均與比較控制電路電連接，所述主繞組電路保護電路模塊及比較控制電路模塊均與主電路模塊電連接，所述真有效值電路模塊及過載勵磁電流監測控制電路模塊均與電源電路模塊電連接。本實用新型具有採樣電壓範圍寬、功率輸出穩定及工作性能較佳的優點。
文檔編號H02H7/06GK203151076SQ201320176138
公開日2013年8月21日 申請日期2013年4月10日 優先權日2013年4月10日
發明者劉代松, 任小剛 申請人:福州漢晶電子科技有限公司