三相保護繼電器的製作方法

2023-05-05 09:13:51 1

專利名稱：三相保護繼電器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種三相保護繼電器，尤其涉及一種對三相電缺相、錯相、電壓不平衡時起保護作用的三相保護繼電器。
背景技術：
眾所周知，某些不可逆轉機電設備要求三相交流電源按一定的相序與其連接，方能保證其按設計要求運轉。我們知道三相交流電動機在正常工作情況下是三相電視互差120°的，而通常從供電網引下的三相交流相序是未知的，當三相電源發生缺相、錯相或者電壓不平衡時，電動機處於不正常工作狀態下，極易發生燒毀而報廢，因 此保護電動機的安
全可靠運行非常重要。有鑑於此，有必要提供一種新的三相保護繼電器。

發明內容
本發明的目的在於提供一種對缺相、錯相或者電壓不平衡時起保護作用的三相保護繼電器。為實現上述發明目的，本發明提供一種三相保護繼電器，其中，包括比較器電路由三個比較器組成，比較器電路的三個輸入端與三相電源的三相信號分別連接；邏輯判斷電路由四個異或門組成，所述邏輯判斷電路的輸入端與所述比較器電路的輸出端相連接；第一積分電路與所述邏輯判斷電路的輸出端相連接，並將邏輯判斷電路輸出的方波信號進行積分後輸出比例相對應的積分電壓信號；第二積分電路與所述缺相判斷電路的輸出端相連接，並將缺相判斷電路輸出的信號進行積分後輸出比例相對應的積分電壓信號；缺相判斷電路由兩個二極體和一個電阻組成，所述缺相判斷電路連接於所述比較器電路和所述第二積分電路之間；電壓基準源電路提供輸出比較器所需要的基準電壓；輸出比較器所述輸出比較器的輸入端包括兩個，其中一個連接所述電壓基準源電路，另外一個連接所述第一積分電路的輸出端和第二積分電路的輸出端，並將第一積分電路和第二積分電路輸出的積分信號電壓和一基準電壓進行比較，任何一路積分信號電壓超過所述基準電壓後輸出一驅動信號；輸出驅動電路與所述輸出比較器的輸出端相連接，並接受所述輸出比較器輸出的驅動信號，所述輸出驅動電路包括一標準繼電器，當所述驅動信號為低電平信號時斷開所述標準繼電器；電源電路提供各電路模塊工作電源。作為本發明進一步地改進，所述輸出驅動電路包括兩個由發光二極體構成的輸出狀態指示燈，所述輸出狀態指示燈分別為正常狀態指示燈和故障狀態指示燈。作為本發明進一步地改進，當所述驅動信號為高電平時，所述正常狀態指示燈工作，所述故障狀態指示燈不工作；當所述驅動信號為低電平時，所述故障狀態指示燈工作，所述正常狀態指示燈不工作。作為本發明進一步地改進，所述故障狀態指示燈與三極體並聯。作為本發明進一步地改進，所述第一積分電路中包括三個RC電路，每個RC電路由一個電阻和一個電容組成。作為本發明進一步地改進，所述電容為鉭電容。作為本發明進一步地改進，所述電源電路包括一橋式整流電路，所述橋式整流電路由四個二極體組成，分別為兩個穩壓管和兩個矽整流管。作為本發明進一步地改進，所述矽整流管為貼片式二極體。作為本發明進一步地改進，所述三相保護繼電器中設有若干二極體，所述二極體均為貼片式封裝二極體。與現有技術相比，本發明的有益效果是比較器在檢測到比基準電壓高的故障信號後輸出低電平，輸出驅動電路在收到低電平信號後斷開繼電器，起到在電壓不平衡、錯相、缺相時保護作用。


圖I是本發明的具體實施方式
中三相保護繼電器的電路原理框圖。圖2是本發明的具體實施方式
中三相保護繼電器的電路原理示意圖。圖3是本發明的具體實施方式
中三相保護繼電器正常工作時各電路模塊的輸出信號波形圖。圖4是本發明的具體實施方式
中三相保護繼電器電壓不平衡時各電路模塊的輸出信號波形圖。圖5是本發明的具體實施方式
中三相保護繼電器電壓缺相時各電路模塊的輸出信號波形圖。圖6是本發明的具體實施方式
中三相保護繼電器電壓錯相時各電路模塊的輸出信號波形圖。
具體實施例方式以下將結合附圖對本發明的具體實施方式
中的三相保護繼電器進行詳細地描述。請參照圖I和圖2，在本實施方式中，三相保護繼電器包括以下幾個電路組成電源電路21、比較器電路22、邏輯判斷電路23、缺相判斷電路24、積分電路、電壓基準源電路28、輸出比較器27、輸出驅動電路29，其中，所述積分電路包括第一積分電路25和第二積分電路26。所述電源電路給整個電路進行供電，所述比較器電路22採用的是晶片LM324，晶片LM324包括四個比較器U2A、U2B、U2C、U2D，其中U2A、U2B、U2D構成所述比較器電路22，比較器U2C構成輸出比較器27，所述邏輯判斷電路23由晶片4070構成，晶片4070包括四個異或門U1A、U1B、U1C、U1D，所述缺相判斷電路24由二極體D2、D3和電阻R2組成，所述第一積分電路25由三個RC電路組成，其中每個RC電路均由一個電阻和一個電容所組成，所以所述第一積分電路25就包括電阻R24、R4、R15和電容Cl、C2、C3所組成，第二積分電路26由電阻R3和電容C4構成。其中，在本實施方式中，所述電容Cl、C2、C3均採用鉭電容，由於鉭電容相較於普通電解電容，精度和穩定性都有很大優越性，所以採用鉭電容用作積分電路使得整體電路的工作性能更好。參照圖I和圖2，在本實施方式中，所述比較器電路22的三個比較器U2A、U2B、U2D的輸入端分別與三相電源L1、L2、L3 —一連接，其中每一相的電壓均通過電阻進行降壓，所述比較器電路22中的U2A、U2B、U2D的輸出端與所述邏輯判斷電路23中異或門U1A、U1B、UlC的輸入端相連。所述缺相判斷電路24連接於所述比較器電路22和所述第二積分電路26之間，所述缺相判斷電路24的輸入端包括兩個，其中之一通過二極體D2與所述電源電路21相連，並且還連接到所述三相電源的L2端，另外一個通過二極體D3與所述比較器U2A的輸出端相連接，其中，需要注意的是，所述二極體D2、D3的正極連接所述電阻R2。所述邏輯判斷電路23中的異或門U1A、U1C、UlD的輸出端通過電阻R4、R15、R24連接到第一積分電路25，所述缺相判斷電路24的輸出端連接到第二積分電路26 (R3、C4)，所述第一積分電路25將邏輯判斷電路23輸出的方波信號進行積分後輸出比例相對應的積分電壓信號；第二積分電路26將缺相判斷電路24輸出的信號進行積分後輸出比例相對應的積分電壓信號。所述第一積分電路25和第二積分電路26的輸出端分別通過二極體D1、D4、D5、D6連接到輸出比較器27(比較器U2C)的一輸入端，U2C的另一輸入端與電壓基準源電路28相連，所述比較器U2C將第一積分電路25和第二積分電路26輸出的積分信號電壓和一基準電壓進行比較，任何一路積分信號電壓超過所述基準電壓後輸出一驅動信號，U2C的輸出端連接到所述輸出驅動電路29。本實施方式中，所述二極體01、02、03、04、05、06等器件均採用貼片式封裝二極體，具體地，採用封裝型號為1206封裝的二極體來代替現有技術中採用的4148封·裝的二極體，由於4148封裝的二極體是圓柱形的，加工時容易產生不良品，現在改用1206封裝的_■極管，廣品一次成品率得到大大提聞。參照圖I和圖2，在本實施方式中，所述電源電路21包括一橋式整流電路，所述橋式整流電路由四個二極體組成，其中包括兩個第一穩壓管D13、D14和兩個矽整流管D10、D12。所述第一穩壓管D13、D14均為43V的穩壓管，所述電源電路21採用電容降壓電路，由於電容降壓的橫流特性及工作電流和電容容量成正比的特性，為了縮小體積，電源部分的二極體D10、D12均採用貼片式封裝元件，整個繼電器的工作電壓採用直流43V，並且為了減少元件個數，電源電路21選擇直接在所述橋式整流電路中用2個43V的穩流管代替普通的整流二極體，使得整流電路直接輸出直流43V電壓。所述電源電路21還包括一第二穩壓管，其為8. 2V的穩壓管，以提供一 8. 2V的供電電壓。在本實施方式中，所述電壓基準源電路28提供給輸出比較器27所需要的基準電壓，所述基準電壓由電阻R7和R12分壓所得到(如圖2)，電壓值大概為2. 9V，並且，在電壓不平衡時，所述基準電壓會發生改變。如圖2所示，所述U2C得到的所述驅動信號直接輸出給驅動電路29，所述輸出驅動電路29包括輸出狀態指示燈,該輸出狀態指示燈為發光二極體,所述輸出狀態指示燈包括正常狀態指示燈D8和故障狀態指示燈D15，所述正常狀態指示燈D8與故障狀態指示燈D15串聯連接，兩者不同時點亮或熄滅，具體地，當所述輸出驅動電路29接受到的驅動信號為高電平時，所述故障狀態指示燈D15被短路，所述正常狀態指示燈D8正嚮導通；當所述三相電源出現故障(缺相、錯相、電壓不平衡)時，此時輸出驅動電路29接受到的驅動信號為低電平時，所述故障狀態指示燈D15正嚮導通，所述正常狀態指示燈D8反向截止。並且在出現故障時，輸出驅動電路29在收到低電平信號後斷開標準繼電器RY211048，起到電壓不平衡、錯相、缺相保護作用。需要說明的是，在本實施方式中，所述故障狀態指示燈D15和一三極體Ql進行並聯連接，當輸出高電平信號是，所述三極體Ql構成連接在D15兩端的迴路，所以此時D15被短路，當然本領域技術容易理解的是，這僅僅代表本發明的一個優選的實施方式，在其它實施方式中，D8和D15不同時點亮和熄滅的功能還可以通過其它的電路來實現。請參照圖3至圖6，圖中d0、dl、d3 :分別為三個比較器的輸出波形；d2 :輸出比較器的輸出波形；d4、d6、d7 :邏輯判斷電路的三個方波輸出波形；d5 :缺相判斷電路的輸出波形。在本實施方式中，在正常工作或錯相時，比較器電路22輸出與輸入的三相電源正弦波同步的方波信號；電壓不平衡時，由於輸出比較器27的電壓基準發生改變，轉換過後的相位角也隨電壓的變化而改變，缺相時輸入電壓等效於單相電源。邏輯判斷電路23在正常工作時，其引腳3、引腳10、引腳11輸出3個佔空比為1/3的方波信號，電壓不平衡時由於輸入的三相方波信號相位角不同導致輸出的三個方波信號佔空比也隨之變化，電壓低的一相佔空比將隨電壓的降低而增大，同時另外二相佔空比減小；錯相時由於輸入的三個方波信號相位角發生改變導致輸出的方波佔空比有一個明顯加大；斷相時基本近似無方波輸出。邏輯判斷電路23輸出的方波信號經過第一積分電路後輸出與輸入信號佔空比成比例的電壓信號；缺相判斷電路24輸出的信號經第二積分電路(R3、C4)輸出與輸入信號佔空比相對應 的電壓信號，兩個積分電路輸出的電壓經過二極體D1、D4、D5、D6後輸出一個電壓信號輸入到輸出比較器27和基準電壓進行比較，與門電路的輸出正常時約為2. 5V，電壓不平衡時約為3V，錯相時約為3. 4V，缺相時約為7. 2V，輸出比較器27在檢測到比基準電壓高的故障信號後輸出低電平。對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。不應將權利要求中的任何附圖標記視為限制所涉及的權利要求。此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。
權利要求
1.一種三相保護繼電器，其特徵在於，包括 比較器電路由三個比較器組成，比較器電路的三個輸入端與三相電源的三相信號分別連接； 邏輯判斷電路由四個異或門組成，所述邏輯判斷電路的輸入端與所述比較器電路的輸出端相連接； 第一積分電路與所述邏輯判斷電路的輸出端相連接，並將邏輯判斷電路輸出的方波信號進行積分後輸出比例相對應的積分電壓信號； 第二積分電路與所述缺相判斷電路的輸出端相連接，並將缺相判斷電路輸出的信號進行積分後輸出比例相對應的積分電壓信號； 缺相判斷電路由兩個二極體和一個電阻組成，所述缺相判斷電路連接於所述比較器電路和所述第二積分電路之間； 電壓基準源電路提供輸出比較器所需要的基準電壓； 輸出比較器所述輸出比較器的輸入端包括兩個，其中一個連接所述電壓基準源電路，另外一個連接所述第一積分電路的輸出端和第二積分電路的輸出端，並將第一積分電路和第二積分電路輸出的積分信號電壓和一基準電壓進行比較，任何一路積分信號電壓超過所述基準電壓後輸出一驅動信號； 輸出驅動電路與所述輸出比較器的輸出端相連接，並接受所述輸出比較器輸出的驅動信號，所述輸出驅動電路包括一標準繼電器，當所述驅動信號為低電平信號時斷開所述標準繼電器； 電源電路提供各電路模塊工作電源。
2.根據權利要求I所述的三相保護繼電器，其特徵在於所述輸出驅動電路包括兩個由發光二極體構成的輸出狀態指示燈，所述輸出狀態指示燈分別為正常狀態指示燈和故障狀態指示燈。
3.根據權利要求2所述的三相保護繼電器，其特徵在於當所述驅動信號為高電平時，所述正常狀態指示燈工作，所述故障狀態指示燈不工作；當所述驅動信號為低電平時，所述故障狀態指示燈工作，所述正常狀態指示燈不工作。
4.根據權利要求2或3所述的三相保護繼電器，其特徵在於所述故障狀態指示燈與三極體並聯。
5.根據權利要求I所述的三相保護繼電器，其特徵在於所述第一積分電路中包括三個RC電路，每個RC電路由一個電阻和一個電容組成。
6.根據權利要求5所述的三相保護繼電器，其特徵在於所述電容為鉭電容。
7.根據權利要求I所述的三相保護繼電器，其特徵在於所述電源電路包括一橋式整流電路，所述橋式整流電路由四個二極體組成，分別為兩個穩壓管和兩個矽整流管。
8.根據權利要求7所述的三相保護繼電器，其特徵在於所述矽整流管為貼片式二極體。
9.根據權利要求I所述的三相保護繼電器，其特徵在於所述三相保護繼電器中設有若干二極體，所述二極體均為貼片式封裝二極體。
全文摘要
本發明提供一種三相保護繼電器，包括比較器電路、邏輯判斷電路、缺相判斷電路、積分電路、電壓基準源電路、輸出比較器、輸出驅動電路以及電源電路，輸出比較器在檢測到比基準電壓高的故障信號後輸出低電平，輸出驅動電路在收到低電平信號後斷開繼電器，起到電壓不平衡、錯相、缺相時對電動機的保護作用。
文檔編號H02H7/09GK102916398SQ20111021833
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月1日 優先權日2011年8月1日
發明者吳國良 申請人:蘇州市恆達電子元件廠