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合闸次数可设定的漏电保护器

[日期:2015-09-30] 来源:  作者:西安 荣祖庚 [字体: ]

  普通漏电保护器不具备自动重合闸功能,需人工推动开关手柄使其复位后才能恢复供电,给偶然漏电情况的使用带来不便。
  
  本文介绍的漏电保护器,可利用4位DIP拨动开关设定为不自动合闸、1~8次自动重复合闸及不间断自动重复合闸。自动重合闸时间间隔的调整也很方便。一次故障排除后,若再次产生漏电故障,则自动重合闸次数仍为原设定。

漏电保护器

 


  
  工作原理

  220V市电经C1降压、VD1整流、VD2稳压和C2滤波后,为控制电路提供12V工作电源。T为漏电取样电流互感器,初级为穿过铁芯的两根电源线,次级为漏电检测线圈。IC1为二输入端四与非门集成电路CC4093B.只用其中三个与非门,其中IC1-1、ICl-2接成反相器(非门),IC1-3由R7、VD4、VD5、VD6扩展成四输入端与非门。IC2为单时基集成电路NE555,接成单稳态触发器工作模式,暂稳态时间即为自动重合闸间隔时间,通常按t≈1.1xRPxC4进行估算,调整电位器RP,可获得0.1~114s范围的暂态时间。IC3为1/2的4位十进制同步加法计数器,作合闸方式设置和自动重合闸次数计数用。S1为漏电检测试验按钮,S2为计数器清零开关,S3为采用DIP微型封装的4位拔码开关。
  
  在负载电器无漏电的正常情况下,流经电流互感器T初级的电流矢量和为零,次级无感生电流,IC1-1输出高电平,IC2处于稳态,其③脚输出低电平,继电器K处于释放状态,常闭触点K-1、K-2闭合,向负载正常供电。此时LED1发光作正常工作指示,而IC3①脚因无计数脉冲输入而不工作。
  
  当负载电器对地发生漏电情况时,电流互感器T初级电流失去平衡,次级感生电压经VD3、C3整流滤波后,使IC1-1输入高电平,其输出低电平触发IC2②脚使IC2进入暂稳态,此时IC2③脚输出翻转为高电平,这个高电平有四个作用:(1)使继电器K吸合,其常闭触点K-1、K-2断开,漏电保护器处于跳闸断电状态;(2)点亮LED2作漏电保护指示;(3)向IC3①脚提供一个上跳变沿计数脉冲;(4)经R5向C6充电,控制反相器IC1-2的工作状态。当IC2暂稳态时间结束时.IC2③脚又翻转为低电平,K释放,K-1、K-2闭合向负载电器送电。如此时漏电故障已排除,则IC2不再动作;如漏电故障仍然存在,则IC2会再次被触发进入暂稳态,K再次吸合使负载断电,直至达到设定的自动重合闸次数时为止。


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  IC3、S3、IC1-3等组成设置电路。IC3有脉冲上升沿触发端①脚CP(并使②脚为高电平)和脉冲下降沿触发端②脚EN(并使①脚为低电平)两个时钟脉冲输入端,⑦脚CR为复位端,③一⑥脚Q0~Q3为输出端,当CP(或EN)端输入O—9个时钟脉冲时,输出端Q3—Q0按0000~1001顺序依次变化。S3是工作方式设置开关,当其内四个开关S3-1~S3-4作不同通、断组合时,可获得:不合闸、重合闸1~8次和不限次合闸工作方式,详见附表所列。上电时IC2③脚输出低电平.IC1-2输出正脉冲经C7加至IC3⑦脚使其复位,输出数据清零(Q3-Q0=0000),作好计数准备。
  
  不合闸设置:将S3-1闭合,S3-2~S3-4断开。当负载电器漏电时,则IC2③脚输出高电平,LED2燃亮,LED1熄灭,K吸合,K—1、K-2断开负载供电。同时IC3获一计数脉冲,其输出状态为Q3—QO=OOOl,与非门ICl-3输出翻转为低电平,即IC2⑥、⑦脚被强制拉低.其③脚输出维持高电平不变,此即无合闸设定,主要用于某些危险场合。

  自动重合闸1~8次设置:将S2-1—S3-4按附表所列进行闭合或断开。例如,设置2次自动重合闸时,可将S3-1、S5-2闭合,S3-3、S3-4断开,则负载电器漏电时,IC3的输出Q3 ~Q0=0001,IC1—3输出高电平,待IC2暂稳态结束时其③脚翻转为低电平,K释放,K-1、K-2闭合向负载试送电。
  
  若漏电故障未排除,IC2又立即被触发,IC3获第2个计数脉冲,此时IC3输出Q3~Q0=0010,IC1仍输出高电平,暂稳态结束IC2③脚翻转为低电平时,K释放第2次向负载试送电。如果试送电仍不成功,则IC2再次被触发③脚输出高电平.K释放使负载断电的同时,IC3获第3个计数脉冲,此时Q3~QO=0011,与非门IC1—3输出变为低电平,将IC2⑥、⑦脚强行拉低,其③脚保持高电平输出不变,K吸合使负载断电。
  
  其它自动重合闸次数可仿此进行,不再赘述。在IC2③脚输出高电平使负载断电时,电容C6经R5充电,当IC2③脚回到低电平试送电失败时,IC2③脚又立即翻转为高电平。在此期间.IC1-2输入始终为高电平,输出维持为低电平,对IC3⑦脚复位端无影响。
  
  若在设定的合闸次数未满时漏电故障已排除,则IC2③脚稳定地输出低电平,C6经R5放电,当C6电压降至使IC1一2输入端为低电平时,IC1-2输出变为高电平,经C7、R6给IC3 -个正脉冲使其复位,即Q3~Q0=0000,作好下一次漏电计数准备。再有漏电故障发生时,消除累计效应。若已达到设定合闸次数,则IC2③脚输出高电平,IC1-2输入高电平,输出低电平,不会使IC3复位。按一下复位按钮S2.可解除锁定状态。
  
  自动不限次重合闸设置:将S3-1—S3-4全部闭合。此时在IC3输出Q3~Q0的0000-1001计数范围内,四输入端与非门IC1-3的输入至少有一个以上低电平存在,根据与非门的逻辑关系,IC1-3的输出均为高电平,即IC2⑥、⑦脚始终为高电平,不影响单稳态电路IC2触发翻转,故可在漏电未排除前,可无数次试送电。
  
  元件选择与制作

  电路皆为普通元件,但要求质量可靠。K可根据负载电器功率选用12V继电器,或通过中间继电器控制交流接触器。电流互感器T可用一般漏电保护开关中的互感器代替。电路板置于胶木或塑料盒中,安装在配电箱内,S1、S2、LED1、LED2安装在面板上。接线时应分清火线L和零线N,以保证调试安全。RP大小,可改变自动重合闸间歇时间。


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