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用分立元件构成的三相电源过流保护电路

[日期:2014-12-29] 来源:  作者:贵川 黄栋 编译 [字体: ]

  利用电流互感器、交流接触器、比较器和可控硅等分立元件构成一个三相电源过流保护器。电路简单,工作稳定可靠,在实际应用中,达到了电源过流保护器的要求。电路结构如下图所示。

电路结构

 


  
  1.主电路
  
  保护器电路中用了交流接触器开闭控制电路。本设计采用CJX2系列的交流接触器。它有四对触点,主触点(三对)用来开闭电路,用辅助触点(一对)来执行控制指令。这四对触点都是常开触点。当交流接触器的线圈通电时,四对触点闭合,外部三相交流电源接入。当交流接触器线圈断电时,四对触头复位,切断外部三相电源。图1中的调压器采用自耦式调压器,用于将380V的高压转换成220V电压(或其他电压)。
  
  2.控制电路
  
  1.电源
  
  过流保护器供电的电源如下图所示。

过流保护器供电的电源


  
  电源变压器将交流220V电压转换为两路15V电压,经桥式整流和滤波后得到两路直流±18V对称电压,该电压通过集成稳压管LM7812和LM7912得到±12V电压,作为检测电路的工作电源。
  
  2.电流检测
  
  在电流检测过程中,需要对主电路中的电流进行取样,并转换成电压后再与基准电压进行比较。三相电源,其中一相的电流检测电路如下图所示。

电流检测电路


  
  三相电源的电流取样,使用电流互感器,其型号为WBCT438402(穿孔式)。设一次回路电流为I1,二次回路电流为I2,电流变比为K,则互感器输入电流与输出电流关系如下:I1-K I2:
  
  本过流保护器保护电流为4A。由上面公式设计的电流互感器输出电流为2mA。图3中的R24为取样电阻,U1A与U1B组成双限比较器,并将双限比较器的门限值电压取±2.4V,考虑到交流电源电压的最大值,R24的阻值取为1kΩ。所以图3中B点电压为+2.4V,D点电压为-2.4V,即基准门限电压设定为-2,4V~+2.4V。当三相交流电源负载小于4A时,C点正弦电压最大值小于AC2.4V,A点输出为高电平;当电源负载大于4A时,C点正弦电压最大值大于AC2.4V,A点输出为低电平。

  3.过流保护
  
  本设计的过流保护部分有显示过流、断开主电路及报警三个功能,其电路如下图所示:

 

 


  
  当电源负载小于4A时,A点(即是上期图3的A连接点)为高电平,三极管Q4截止,集电极为低电平,晶闸管Q1没有正向触发电压,Ql不导通,同时发光二极管D15不发光,继电器线圈不通电,电路正常工作。当电源负载电流大于4A时,A点为低电平,三极管Q4导通,集电极为高电平,晶闸管Q1的控制级与阴级之间为正向触发电压,晶闸管Q1导通,于是发光二极管D7发光、显示过流,继电器线圈通电,导致继电器的常闭触点断开,如下图所示。当继电器的常闭触点断开后,交流接触器的线圈失电,交流接触器的四对触点断开,主电路的三相交流电源被切断,同时开关KM1复位,主电路的控制电路也断开。

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  报警器的主要部件是NE555电路。本设计采用的是间接反馈型无稳类电路,如下图所示,当过流时,继电器的线圈通电.F点被加上+12电压,其输出端有脉冲输出,其振荡周期约为1s,驱动蜂鸣器工作。当按下复位键,图4中的晶闸管Q1的阳极失去正向电压,晶闸管Q1截止。于是发光二极管停止发光,继电器线圈失电,报警电路也停止工作。

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