一種帶斷零保護的綜合保護器電路的製作方法

2023-12-01 13:16:26

本實用新型涉及一種電路，尤其涉及一種帶斷零保護的綜合保護器電路。

背景技術：

在供電系統中存在斷零現象，特別是住宅區三相四線供電的零線突然斷線，三相火線負載嚴重不平衡導致中性點發生漂移，三相電壓不平衡，負載小的一相的電壓會升高，就會造成部分家庭電壓突然升高到超過250V甚至達到380V左右，人們難以即使發現故障而加以排除，待設備大量燒毀後才發現是「斷零」引起，這時為時以晚，造成經濟損失甚至生命危險。

技術實現要素：

有鑑於此，本實用新型的目的在於提供一種具有斷零保護、滿足安全需求的綜合保護器電路。

為了實現以上目的，本實用新型採用這樣一種帶斷零保護的綜合保護器電路，包括三相採樣電路、中性點電壓採樣電路、三相電源降壓整流電路、單片機、交流電機控制電路，其中，三相採樣電路是採集三相電壓信號，並輸入到單片機；中性點電壓採樣電路是採集中性點信號，並輸入到單片機；三相電源降壓整流電路是將三相電轉化為直流電，給單片機供電；單片機是處理採集的信號，並輸出信號；交流電機控制電路是收到單片機的輸出信號，對交流電機進行控制，三相採樣電路、中性點電壓採樣電路、三相電源降壓整流電路連接到單片機的輸入端子上，交流電機控制電路連接到單片機的輸出端子上。

上述結構把帶斷零保護的綜合保護器電路模塊化，將採集電壓轉化為低電壓信號送到單片機，通過單片機來對電路進行監測和保護。

本實用進一步設置為中性點電壓採樣電路包括電阻R1～R12，電容C1～C3，電感L1，TVS管D1，運算放大器U1，所述電阻R1、R2、R3依次串聯在A相上，電阻R4、R5、R6依次串聯在B相上，電阻R7、R8、R9依次串聯在C相上，電容C1連在零線上，電容C1、電阻R3、R6、R9的另一端連到電感L1的一端，電阻R10、R11、TVS管D1分別並聯在電容C1兩端，電感L1另一端連到電阻R12，電阻R12另一端連到運算放大器U1的正輸入端，電阻R12和運算放大器U1之間分別引出電容C2、C3，電容C2、C3另一端分別接地，運算放大器U1負輸入端連到信號輸出端，信號輸出端輸出中性點電壓信號。

上述電路用電阻R1～R12將三相電匯聚一點，再利用電容C1進行一次濾波，通過R10和R11得到中性點電壓，TVS管D1對中性點信號進行保護，用L1、R12、C2、C3進行二次濾波，最後經運放輸出中性點電壓信號。

本實用進一步設置為三相採樣電路包括電阻R15～R26，電阻R15、R16、R17、R18依次串聯在A相與零線N之間，電阻R19、R20、R21、R22依次串聯在B相與零線N之間，電阻R23、R24、R25、R26依次串聯在C相與零線N之間，電阻R17和電阻R18之間引出A相分壓信號，電阻R21和電阻R22之間引出B相分壓信號，電阻R25和電阻R26之間引出C相分壓信號。

上述電路通過電阻分壓採集到A、B、C相上的電壓信號，使輸出電壓信號大小在單片機能承受的範圍。

本實用進一步設置為三相電源降壓整流電路包括壓敏電阻RV1、RV2、RV3，工頻電子變壓器T1、T2、T3，二極體D2、D3、D4，電容C4、C5，所述工頻電子變壓器T1的原邊分別連接A相和零線N，工頻電子變壓器T2的原邊分別連接B相和零線N，工頻電子變壓器T3的原邊分別連接C相和零線N，壓敏電阻RV1、RV2、RV3分別並聯在工頻電子變壓器T1、T2、T3的原邊上，工頻電子變壓器T1的副邊一端接地，另一端連接D2，工頻電子變壓器T2的副邊一端接地，另一端連接D3，工頻電子變壓器T3的副邊一端接地，另一端連接D4，二極體D2、D3、D4另一端連到匯聚點，匯聚點分別連接電容C4、C5的一端，電容C4、C5另一端接地，二極體D2、D3、D4的匯聚點輸出恆定直流電壓。

上述電路對A、B、C三相與零線N進行降壓，經過D2、D3、D4及C4、C5進行半波整流和濾波，得到恆定的直流穩壓電源給系統供電。

本實用進一步設置為交流電機控制電路包括電阻R13、R14，電容C6、C7，三極體Q1，二極體D8，繼電器K1，電機端子J1，繼電器K1包括K1A和K1B，所述單片機的輸出端子連接到電阻R13一端，電阻R13另一端連接到連到三極體Q1的基極，三極體Q1的發射極接地，電阻R14、電容C6分別並聯在三極體Q1的基極和發射極兩端，三極體Q1的集電極連接繼電器K1B的一端，繼電器K1B另一端連到工作電壓，二極體D8並聯在繼電器K1B上，C相和零線N連到電機端子上，C相上與電機端子J1之間連著繼電器K1A，電容C7連到電機端子J1上。

上述電路收到單片機的輸出信號，給三極體的基極一個小電流，使三極體導通，繼電器通電，K1B連通1,2端，K1A同樣連到1,2端，交流電機就斷電。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例電路原理方框圖。

圖2是本實用新型實施例中性點電壓採樣電路原理圖。

圖3是本實用新型實施例三相採樣電路原理圖。

圖4是本實用新型實施例三相電源降壓整流電路原理圖。

圖5是本實用新型實施例交流電機控制電路原理圖。

圖6是本實用新型實施例單片機接線端電路原理圖。

具體實施方式

如圖1和圖6所示，本實用新型是一種帶斷零保護的綜合保護器電路，包括三相採樣電路、中性點電壓採樣電路、三相電源降壓整流電路、單片機、交流電機控制電路，其中三相採樣電路、中性點電壓採樣電路、三相電源降壓整流電路連接到單片機的輸入端子上，交流電機控制電路連接到單片機的輸出端子上。

如圖2所示，中性點電壓採樣電路包括電阻R1～R12，電容C1～C3，電感L1，TVS管D1，運算放大器U1，所述電阻R1、R2、R3依次串聯在A相上，電阻R4、R5、R6依次串聯在B相上，電阻R7、R8、R9依次串聯在C相上，電容C1連在零線上，電容C1、電阻R3、R6、R9的另一端連到電感L1的一端，電阻R10、R11、TVS管D1分別並聯在電容C1兩端，電感L1另一端連到電阻R12，電阻R12另一端連到運算放大器U1的正輸入端，電阻R12和運算放大器U1之間分別引出電容C2、C3，電容C2、C3另一端分別接地，運算放大器U1負輸入端連到信號輸出端，信號輸出端輸出中性點電壓信號。

如圖3所示，三相採樣電路包括電阻R15～R26，電阻R15、R16、R17、R18依次串聯在A相與零線N之間，電阻R19、R20、R21、R22依次串聯在B相與零線N之間，電阻R23、R24、R25、R26依次串聯在C相與零線N之間，電阻R17和電阻R18之間引出A相分壓信號，電阻R21和電阻R22之間引出B相分壓信號，電阻R25和電阻R26之間引出C相分壓信號。

如圖4所示，三相電源降壓整流電路包括壓敏電阻RV1、RV2、RV3，工頻電子變壓器T1、T2、T3，二極體D2、D3、D4，電容C4、C5，所述工頻電子變壓器T1的原邊分別連接A相和零線N，工頻電子變壓器T2的原邊分別連接B相和零線N，工頻電子變壓器T3的原邊分別連接C相和零線N，壓敏電阻RV1、RV2、RV3分別並聯在工頻電子變壓器T1、T2、T3的原邊上，工頻電子變壓器T1的副邊一端接地，另一端連接D2，工頻電子變壓器T2的副邊一端接地，另一端連接D3，工頻電子變壓器T3的副邊一端接地，另一端連接D4，二極體D2、D3、D4另一端連到匯聚點，匯聚點分別連接電容C4、C5的一端，電容C4、C5另一端接地，二極體D2、D3、D4的匯聚點輸出恆定直流電壓。

如圖5所示，交流電機控制電路包括電阻R13、R14，電容C6、C7，三極體Q1，二極體D8，繼電器K1，電機端子J1，繼電器K1包括K1A和K1B，所述單片機的輸出端子連接到電阻R13一端，電阻R13另一端連接到連到三極體Q1的基極，三極體Q1的發射極接地，電阻R14、電容C6分別並聯在三極體Q1的基極和發射極兩端，三極體Q1的集電極連接繼電器K1B的一端，繼電器K1B另一端連到工作電壓，二極體D8並聯在繼電器K1B上，C相和零線N連到電機端子上，C相上與電機端子J1之間連著繼電器K1A，電容C7連到電機端子J1上。

根據上述實施例，本實用新型的工作方式是通過三相電採樣電路和中性點電壓採集電路，將採集到的三相採樣電壓和中性點採集電壓送到單片機，單片機對信號進行處理，單片機對輸入信號進行處理，判斷三相電壓是否為斷零故障，當三相電壓為斷零故障，單片機輸出信號，使交流電機控制電路分閘。