專利名稱:一種電子限流開關(guān)的制作方法
本實用新型屬于電器保安技術(shù)，尤其是關(guān)于電器過流的保護裝置。
現(xiàn)有的過流保護技術(shù)一般可分為三類熱熔性保險絲(又稱熔斷器)；熱繼電器；帶過流脫扣裝置的空氣自動開關(guān)?，F(xiàn)對其缺陷分別綜述如下保險絲，要耗費大量低熔點合金材料，只能一次性使用，更換麻煩，對小超量過流不敏感；熱繼電器，本身功耗大，因采用發(fā)熱器件，由于熱慣性反應(yīng)較慢，整定值與實際動作值之間誤差大，對電動機缺相長時間、小超量過流不起保護作用，脫扣后需手動復(fù)位；空氣開關(guān)，生產(chǎn)工藝復(fù)雜，價格高，整定值與動作值之間誤差大，多用于大容量的動力控制，不能使用于小容量的民用電器，脫扣后需手動復(fù)位。
除上述三類常見的過流保護技術(shù)外，還有一種采用電子技術(shù)，通過對載荷線路電流的采樣、甄別來控制一直流驅(qū)動繼電器動作，切斷載荷的電源來實現(xiàn)過流保護的方案，如附圖2所示，圖2中AC是交流電源，LD是載荷，B是隔離變壓器，D是二極管橋整，C是濾波電容，J是直流驅(qū)動繼電器，J′是該繼電器的觸點，K是繼電器的驅(qū)動開關(guān)，ZB是甄別電路。由于這種方案或者采用隔離變壓器B，或者提高所有電子元器件的耐壓等級，最終必然使產(chǎn)品成本提高，所以實際應(yīng)用很少。
本實用新型正是為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供了一種無隔離變壓器，無須提高電子元器件耐壓等級，因而價格低廉且體積小、重量輕；自身功耗很小，在常態(tài)下僅數(shù)十毫瓦且為呈容性電流，于電網(wǎng)多益少害；不用人工處理復(fù)位，過流斷開后延時2～3分鐘后自動復(fù)位；過流——切斷時間響應(yīng)小于1秒或大于1秒連續(xù)可調(diào)，最大分?jǐn)嗄芰_(dá)10安以上；可重復(fù)使用10萬次以上的電子限流開關(guān)。
本實用新型的要點如下有一由分流電阻和受甄別電路輸出控制的分流開關(guān)串連構(gòu)成的分流支路，該分流支路與一直流驅(qū)動繼電器的線圈并聯(lián)，共同作為一恒流源的負(fù)載；所謂恒流源是由一限流電容，一端與交流電源相連，另一端與整流二極管組成的橋整交流輸入端相連，橋整的直流輸出端并接一濾波電容所組成；所謂分流開關(guān)是一晶體三極管，其基極端與一甄別電路內(nèi)射隨器三極管的輸出端相連，其集電極與電源正端間串接一分流電阻；所謂甄別電路是由一與載荷電源線路相連接的電流互感線圈，其輸出經(jīng)電阻串分壓，二極管整流，電阻、電容積分處理后，取出直流電平加入由晶體三極管構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸入端，該單穩(wěn)延時電路的輸出經(jīng)射極跟隨電路阻抗隔離后輸出穩(wěn)定的限流控制信號至分流開關(guān)三極管的基極所構(gòu)成。
本實用新型不僅可取代現(xiàn)有的熔斷絲，還有可能作為限制工礦企事業(yè)單位及家庭、宿舍等使用大容量電器的技術(shù)手段，有利于節(jié)約電能；如果加接電流互感器和續(xù)接接觸器后，還可作為電動機的缺相保護。由于本實用新型價格低廉，性能優(yōu)越，應(yīng)用范圍極廣，故有很高的經(jīng)濟效益和社會效益。
為了深化對本實用新型的理介，下面結(jié)合附圖的介釋，對本實用新型的原理及實施例作進一步闡述附圖1是本實用新型的方框原理圖。
附圖3是本實用新型的一個較佳實施例的電原理圖。
圖1中，AC是交流電源，其電壓為UAC，C1是限流電容，D1～4是整流二極管構(gòu)成的橋整電路，C2是濾波電容，J是直流驅(qū)動繼電器，其常合觸點是J′，R′是分流電阻，K是分流開關(guān)，ZB是甄別電路，LD是載荷。如果忽略D1～4整流橋的正向飽和壓降、分流開關(guān)K的正向飽和壓降(分流開關(guān)一般采用晶體三極管)以及甄別電路ZB的附加分流因素，設(shè)繼電器J的線圈直流電阻為R0，則當(dāng)分流開關(guān)斷開時，電路的電流為I，且I=UACR206+(ω c1)-2]]>，當(dāng)容抗 1/(ωc1) 〉〉R0時，I＝UAC·ωC1與R0幾乎無關(guān)；如果分流開關(guān)K閉合，則等于在R0上并接了一個分流電阻R′，其等效電阻為R，R＝R0∥R′ ……(1)由于R〈〈R0，顯然更能滿足 1/(ωc1) 〉〉R條件成立。因此，無論分流開關(guān)K的閉合與否，電流I都由限流電容C1的容量所決定，這有點象恒流供電方式，所以稱限流電容C1與整流二極管D1～4及濾波電容C2這部分電路為恒流源IR。
再分析一下繼電器J線圈兩端的電壓URO受分流開關(guān)K斷、合變化的影響情況分流開關(guān)K斷開時，
分流開關(guān)K閉合時，
很明顯，由公式(1)、(2)、(3)看出，因R0＞R，所以分流開關(guān)K斷開時，繼電器J線圈兩端的電壓URO大于分流開關(guān)K閉合時，繼電器J線圈兩端的電壓URO＝UR，即分流作用使繼電器J線圈兩端的電壓下降。
選擇適當(dāng)?shù)姆至麟娮鑂′，限流電容C1以及直流驅(qū)動繼電器J(直流電阻R0與吸合、釋放電壓值)，使分流開關(guān)K斷開時，繼電器J線圈兩端電壓大于其吸合電壓值；而分流開關(guān)K閉合時，繼電器J線圈的端電壓小于其釋放電壓值。這就是本實用新型的基本設(shè)計思路。
常態(tài)下，分流開關(guān)K閉合，由于分流作用，繼電器J線圈的端電壓小于其釋放電壓值，故不動作，其常合觸點J′閉合，載荷LD與交流電源AC構(gòu)成回路；當(dāng)載荷電流至限定值時，由甄別電路ZB取出限流信號并轉(zhuǎn)化為一直流控制電平，使分流開關(guān)K斷開，分流作用失去，繼電器J線圈端電壓上升且大于其吸合電壓值，繼電器J動作，切斷了載荷LD的電源，實現(xiàn)了對載荷的過流保護作用。
附圖3中，三極管BG2與BG3構(gòu)成達(dá)林頓管與三極管BG1及電阻R1～3，電容C3，二極管D5～6構(gòu)成一單穩(wěn)態(tài)延時電路；三極管BG4與電阻R4～5構(gòu)成一射極跟隨電路；電流互感線圈LH與電阻R6，電位器W，二極管D7及電阻R7、電容C4構(gòu)成一采樣電路。
常態(tài)下，載荷電流低于限定值，互感線圈LH取出此電信號，經(jīng)電阻R6與電流互感線圈LH的內(nèi)阻及電位器W分壓，二極管D7整流后加至單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸入端即BG3的基極。電阻R7和電容C4構(gòu)成一積分電路，起了抗干擾及改善過流－切斷的響應(yīng)時間的作用。由于D7輸出的直流電平加于BG3的基極，此時，電平的電壓尚達(dá)不到BG3的be結(jié)導(dǎo)通閥值，BG3截止，C3無電流流過。BG4為射隨器，用以提高輸入阻抗，減少接入BG3集電極后對其高電平的影響，因此，當(dāng)BG3輸出高電平時，BG4輸出也是高電平，BG5導(dǎo)通，即分流開關(guān)K閉合。電流經(jīng)分流電阻R′、BG5C→e對繼電器J線圈分流，使其端電壓跌到其釋放電壓值以下，繼電器J處釋放態(tài)，其常合觸點J′閉合，交流電源AC與載荷LD構(gòu)成回路。
當(dāng)載荷電流高于限定值時，D7輸出直流電平升高，達(dá)到BG3be結(jié)的導(dǎo)通閥值，BG3導(dǎo)通，其集電極電壓下降，R2的BG1基極電流減少，BG1脫離飽和區(qū)，其集電極電壓升高，電源電壓通過R1對C3充電，此充電電流同時流過達(dá)林頓管的be結(jié)，這樣導(dǎo)致BG3的集電極電壓進一步下跌，使電路進入暫態(tài)；另一方面，BG3的集電極電壓下跌也使分流開關(guān)K的三極管BG5從飽和區(qū)退出，經(jīng)分流電阻R′的分流量減小，使電源電壓逐漸上升，而這一上升加速了單穩(wěn)態(tài)的翻轉(zhuǎn)速度——進入暫態(tài)。翻轉(zhuǎn)完畢后，分流作用已基本消失，電源電壓即繼電器J線圈的端電壓上升至大于其吸合電壓值，繼電器J動作(吸合)，其常合觸點J′斷開，載荷LD失電，起到了限流保護作用。這一暫態(tài)的持續(xù)時間，主要由R1、C3的時間常數(shù)決定。過了這一暫態(tài)時間，由于C3兩端電壓充電時逐漸提高，而其電流則逐漸減小，使電路重新進入穩(wěn)態(tài)，繼電器J線圈端電壓又跌到其釋放電壓值以下而釋放，常合觸點J′閉合，恢復(fù)了對載荷LD的供電。
D7的輸出加入至BG3的基極，而不是加入至BG2的基極是為了防止引起對C3的充電，導(dǎo)致過流——翻轉(zhuǎn)時間延長。
二極管D5～6是為電容C3提供一放電回路，即D6→C3→D5→BG5(在恢復(fù)供電后，R′有分流，BG5飽和時)→D6，這樣一旦繼電器J釋放，C3電荷很快放完，以備再次過流后馬上動作，再次翻轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
1.一種電子限流開關(guān)，包含用作續(xù)接弱電控制回路與交流或直流功率回路的直流驅(qū)動繼電器，其特征在于前述的直流驅(qū)動繼電器J的線圈兩端與一由分流電阻R′和受甄別電路ZB控制的分流開關(guān)K串接構(gòu)成的分流支路相並聯(lián)，共同作為一恒流源IR的負(fù)載。
2.按照權(quán)利要求
1所述的電子限流開關(guān)，其特征在于所述的恒流源IR是由一限流電容C1，其一端與交流電源AC相連，另一端與二極管D1～4組成的橋整電路的交流輸入端相連，橋整的直流輸出端并接一濾波電容C2所組成。
3.按照權(quán)利要求
1所述的電子限流開關(guān)，其特征在于所述的分流開關(guān)K是一晶體三極管BG5，其基極端與一甄別電路ZB內(nèi)射隨器三極管的輸出端相連，其集電極與電源正端間串接一分流電阻R′。
4.按照權(quán)利要求
1或2或3所述的電子限流開關(guān)，其特征在于所述的甄別電路ZB是由一與載荷LD、電源AC線路相連接的電流互感線圈LH，其輸出經(jīng)電阻R6、電位器W分壓，二極管D7整流，電阻R7、電容C4積分處理后，取出直流電平加入由三極管BG1～3構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸入端，該單穩(wěn)態(tài)延時電路的輸出經(jīng)由BG4構(gòu)成的射極跟隨電路阻抗隔離后輸出穩(wěn)定的限流控制信號至分流開關(guān)K三極管BG5的基極所組成。
專利摘要
一種電子限流開關(guān)，屬于電器過流保護技術(shù)?？朔爽F(xiàn)有緒如熔斷絲、熱繼電器、空氣開關(guān)等電器過流保護器件的不足，提供了一種無隔離變壓器、具有體積小，重量輕，價格低，功耗小，過流斷開后2～3分鐘即自動復(fù)位，過流——切斷時間響應(yīng)連續(xù)可調(diào)，最大分?jǐn)嗄芰Γ?0安，重復(fù)使用＞10萬次等優(yōu)點的電子限流開關(guān)。該開關(guān)不僅可取代現(xiàn)有的熔斷絲，還可用作限流節(jié)電裝置及對電動機的缺相保護。性能優(yōu)越，應(yīng)用范圍很廣。
文檔編號H02H3/08GK87206500SQ87206500
公開日1988年4月20日 申請日期1987年4月9日
發(fā)明者錢耕梓 申請人:寧波市鎮(zhèn)海民生電器廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan