專利名稱：電壓自動監(jiān)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于繼電保護領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的公知技術(shù)中，對使用在三相四線供電網(wǎng)路中的，且以一相一零為供電回路(如額定工作電壓為220V、110V)各種用電設備，如空調(diào)、冰箱、冰柜、洗衣機、洗碗機、消毒柜、電視機、各種音響、視聽等各種家用或商用設備；電腦、打字機、復印機、UPS等各種辦公設備；工廠、實驗室使用的各種檢測、檢驗、校驗設備；各種教學設備等等。當上述各種設備在遇到各種電網(wǎng)故障、沖擊、浪涌而出現(xiàn)高于或低于設備額定運行電壓時，往往會造成正在運行中的設備損壞。在現(xiàn)有的公知技術(shù)中，雖然也有一些相應的保護技術(shù)，如穩(wěn)壓器、自動穩(wěn)壓器、調(diào)壓器、自動調(diào)壓器；甚至是熔斷器、熱保護電阻、高壓斷電裝置等等。這些設備和保護裝置對供電電網(wǎng)的波動、重載、大功率設備的起、停沖擊等等正常干擾都能起到相應的保護作用。但當供電電網(wǎng)出現(xiàn)故障過電壓或故障低電壓(這是現(xiàn)實生活中不可避免并經(jīng)常出現(xiàn)的問題)時，上述各種保護設備如有自動斷電功能的，在沒有超出其額定工作電壓范圍時尚能善保其身，并使被保護設備得到相應保護；當超出其額定工作電壓范圍時，也是自身難保。而對沒有自動斷電功能的，當供電電網(wǎng)電壓超出或低于其額定工作范圍時，即使有人值守往往也來不及斷電，而無人值守時就很難保證其自身及被保護設備的安全。
其缺陷在于1.有自動斷電功能的裝置，基本都不具備自動恢復功能時如當冰箱中存放若干肉類、食品，外出數(shù)日后返回。但因受到電網(wǎng)的故障電壓沖擊而自動斷電，雖然供電部門在數(shù)十分鐘后即排除了故障和恢復了正常供電，但由于無人再次起動冰箱，返還后冰箱內(nèi)所存放的肉類、食品將會如何？尤其夏天……；2.無自動斷電保護功能的，則可能因設備損壞而要去維修或更換；3.且上述的各種保護裝置均只能在其額定工作電壓范圍內(nèi)起作用，超出其額定工作電壓范圍的故障電壓出現(xiàn)，其自身難?！?。這也就是每年屢見不鮮的全國各地用電用戶，因電網(wǎng)故障電壓而造成設備損壞向供電部門索賠糾紛、訴訟的重要原因之一；
4.由于操作不慎或失誤，如錯將220V(110V)的用電設備或用電回路錯誤接入到380V(190V)的回路中去，公知技術(shù)中的各種保護裝置都將自身難保；5.供電網(wǎng)路中由于種種客觀故障因素，造成220V(110V)回路突然升至380V(110V)甚至更高時，公知技術(shù)中的各種保護裝置也都將自身難保；6.供電網(wǎng)路中由于種種客觀故障因素，造成220V(110V)回路突然跌至各種帶有交流電動機無法承受的低電位時，公知技術(shù)中的各種保護裝置或是熔絲熔斷或是熱保護脫扣，都是無法自動恢復；農(nóng)村邊遠地區(qū)即使是熔絲熔斷修理恢復也很困難。且往往還會造成用電設備損壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的將上述各種在一相一零回路中使用的用電設備，通過本發(fā)明的電壓自動監(jiān)控器自動監(jiān)控和保護。一但網(wǎng)路電壓恢復到被保護設備允許工作的電壓范圍內(nèi)，監(jiān)控器將自動接通電路使設備投入運行并給予明確的電壓正常指示；一但網(wǎng)路電壓高出或低于被保護設備的允許工作電壓時，監(jiān)控器將在毫秒數(shù)量級的時間內(nèi)自動切斷被保護設備的工作電源并給出明確的電壓過高或電壓過低指示。監(jiān)控器對被保護設備工作電源的自動分斷和自動接通，都是在毫秒數(shù)量級的時間內(nèi)自動完成；而監(jiān)控器本身則可長期工作在數(shù)十伏乃至600V以上范圍內(nèi)長期工作。
實現(xiàn)本發(fā)明的方法首先將本發(fā)明的監(jiān)控器本身，設計在數(shù)十伏乃至數(shù)百伏范圍內(nèi)均能正常工作的極寬額定工作電壓。再用電子技術(shù)----電子元件、集成電路快速反映的特點，按被保護設備允許工作電壓范圍劃定區(qū)限，將被保護設備最高工作電壓的極限值、允許值、最佳值、參考值，最低允許工作電壓極限值、允許值、最佳值、參考值等等，都進行有效的數(shù)碼編程。當被監(jiān)控的電網(wǎng)電壓在某一值時，監(jiān)控器內(nèi)部的相應程序自動起動，通過運算對最終執(zhí)行元件----繼電器、電子開關(guān)、雙向可控硅等及指示部分發(fā)出相應的指令，從而達到自動監(jiān)控的目的。
本發(fā)明的優(yōu)點1.本發(fā)明自動監(jiān)控器本身工作電壓范圍極寬；2.被保護設備無論碰到何種故障電壓均能得到有效可靠的保護；3.本發(fā)明自動監(jiān)控器本身按照設計時編入的固定程序自動運行，不受電器使用人員本身素質(zhì)及環(huán)境等任何主觀或客觀因素的影響。
本發(fā)明的積極效果在于有效提高上述工作在一相一零供電回路中的各種電器設備抗沖擊能力，使其正常使用的可靠性和壽命得到進一步提高；也能有效的減少社會上經(jīng)常碰到的部分紛爭、糾紛和不安定因素。


圖1為采用分立元件的電氣原理圖；圖2為外接使用的電壓自動監(jiān)控器與被保護設備電氣聯(lián)接圖；圖3為采用集成電路的電氣原理圖。
圖1、圖2、圖3中1和3＝一相一零電源輸入端，2和4＝一相一零電源輸出端；圖1中的R1、R2、R14＝信號取樣電阻，R3、R5、R6、R9、R10、R12、R16、R17＝偏置鉗位電阻，R4、R8、R15＝提供工作電位電阻，R7、R11、R13、R18、R19＝限流電阻，RW1、RW2、RW3＝調(diào)整電位器，DW1、DW2、DW3、DW4、DW5＝穩(wěn)壓二極管，D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7＝整流二極管，C1、C2、C3、C4、C6、C8、C9、C10＝濾波電容，C5、C7＝降壓電容，3CT1、3CT2＝可控硅，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5＝三極管，J1、J2＝繼電器，J1(常閉)＝繼電器J1的正常工作狀態(tài)，J2(常開)＝繼電器J2的正常工作狀態(tài)，LED高、LED正常、LED低＝工作狀態(tài)指示發(fā)光二極管＝圖2中的5、6、7；圖2中的8＝銘牌。
圖3中的C1、C3＝降壓電容；D1～D8＝整流二極管；D9～D12＝門二極管；R1、R2＝限位電阻；DW1＝穩(wěn)壓二極管；C2＝濾波電容；R3～R10＝門電阻；R11、R12、R14＝限流電阻；R13＝偏置電阻；IC1～IC4＝集成電路塊；IC塊中的+、-＝集成塊的輸入門極性；Q＝三極管；3CT＝三端雙向可控硅；LED1～LED3＝發(fā)光二極管指示燈。
具體實施例方式
為了便于說明工作過程，用分立元件構(gòu)成的電氣原理1說明工作過程。通過C5、C6、C7、C8、D3、D4、D5、D6、DW3、DW4、R10、R12等元件共同構(gòu)成降壓、整流、穩(wěn)壓、濾波工作電源部分，為繼電器J1、J2和各三極管提供工作電源。R1、R2、R14與RW1、RW2、RW3共同構(gòu)成電壓分壓取樣系統(tǒng)。當R1與RW1的分壓高于DW1時，DW1導通，信號經(jīng)D1觸發(fā)3CT1導通，J1得電吸合，切斷后端電路，使被保護設備脫離電網(wǎng)，同時接通LED高，給出了電壓高于被保護設備允許工作電壓的明確指示。
當網(wǎng)路電壓逐步下降，下降到R1與RW2的分壓值低于DW2時，三極管Q3從超出允許電壓狀態(tài)下的邏輯1變?yōu)檫壿?，Q2從邏輯0變?yōu)檫壿?，Q1邏輯1變?yōu)檫壿?，關(guān)斷可控硅3CT1的通路，繼電器J1斷電釋放，接通后端電路，被保護設備得電投入運行，并同時分斷電壓高指示發(fā)光二極管和接通電壓正常指示發(fā)光二極管。
電壓正常時繼電器J1處于釋放狀態(tài)，依靠其長閉接點接通后端電路；繼電器J2處于吸合狀態(tài)，依靠其長開接點吸合后接通后端電路。
當電網(wǎng)電壓受故障影響繼續(xù)下降，下降到R14與RW3的分壓值低于DW5時，三極管Q4從電壓正常狀態(tài)下的邏輯1變?yōu)檫壿?，Q5從邏輯0變?yōu)檫壿?，3CT2從邏輯0變?yōu)檫壿?，將繼電器J2工作電源短接，J2釋放切斷被保護設備電源，并同時分斷電壓正常指示發(fā)光二極管和接通電壓低指示發(fā)光二極管。
當電網(wǎng)電壓逐步恢復，R14與RW3分壓值高于DW5時，三極管Q4從邏輯0變?yōu)檫壿?，Q5從邏輯1變?yōu)檫壿?，3CT2從邏輯1變?yōu)檫壿?，繼電器J2得電吸合，接通后端被保護設備工作電源，并同時分斷電壓低指示發(fā)光二極管和接通電壓正常指示發(fā)光二極管。
使用分立元件的整個電壓自動監(jiān)控器運行過程中的相關(guān)電壓區(qū)段，內(nèi)部運算結(jié)果布爾邏輯編碼如下

再對圖3采用集成電路的工作過程進行說明由C1、D1～D4、R1、DW1、C2共同構(gòu)成為集成塊IC1～IC4和可控硅3CT提供工作電源部分；由C3、D5～D8、R2共同構(gòu)成為集成塊提供信號的信號源部分；R3～R10共同構(gòu)成IC1～IC4限位電位門。
當電網(wǎng)供電電壓在我們設定值所允許的范圍內(nèi)時，其整個電路的邏輯編程為110001001；即IC1＝1、IC2＝1、IC3＝0、IC4＝0、Q＝0、3CT＝1、LED1＝0、LED2＝0、LED3＝1。
當電壓超出我們設定的允許上限值時，IC4信號輸入值高出我們所設置的限位門，IC4輸出由0變?yōu)?、Q由0變1、3CT由1變0，此時的邏輯編碼變?yōu)?10110010，雙向三端雙向可控硅3CT關(guān)斷，切斷被保護設備工作電源。
當電網(wǎng)供電電壓逐漸下降，達到我們允許恢復供電時，IC2輸入信號電壓達到我們允許恢復供電值時，IC2由0變?yōu)?、3CT由0變?yōu)?，此時的邏輯編碼變?yōu)?10001001，三端雙向可控硅導通，恢復對被保護設備的供電。
當電網(wǎng)供電電壓低于我們的設定值時，IC3輸入的信號電壓低于我們所設置的限位門，IC3輸出由0變?yōu)?、Q由0變1、3CT由1變0，此時的邏輯編碼變?yōu)?01010100，雙向三端可控硅3CT關(guān)斷，切斷被保護設備工作電源。
當電網(wǎng)供電電壓逐漸上升，達到我們允許恢復供電時，IC1輸入信號電壓達到我們允許恢復供電值時，IC1由0變?yōu)?、3CT由0變?yōu)?，此時的邏輯編碼變?yōu)?10001001，三端雙向可控硅導通，恢復對被保護設備的供電。
使用集成電路的整個電壓自動監(jiān)控器運行過程中的相關(guān)電壓區(qū)段，內(nèi)部運算結(jié)果布爾邏輯編碼如下

各電壓限值的設定切斷后端被保護設備電源的最高電壓限值，允許恢復的電壓限值；切斷后端被保護設備電源的最低電壓限值及允許恢復電壓限值，均可根據(jù)被保護設備允許工作電壓范圍，在編制程序時予以設定。
對于已在運行中的各種設備，只能采用外接的方式配用本發(fā)明的電壓自動監(jiān)控器加以保護。
權(quán)利要求
1.一種電壓自動監(jiān)控器，是繼電器、雙向可控硅、可控硅、集成塊、三極管、二極管、穩(wěn)壓管、電阻、電容等電子元器件組成，其特征在于集成塊IC1、IC2輸出端通過二極管D9、D10接雙向三端可控硅3CT控制極；集成塊IC3、IC4輸出端通過二極管D11、D12接三極管Q基極，三極管Q集電極接雙向三端可控硅3CT控制極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓自動監(jiān)控器，是由集成塊為主體構(gòu)成的，其特征在于電壓正常運行時布爾邏輯編碼110001001；最高電壓限值布爾邏輯編碼010110010；允許恢復電壓限值布爾邏輯編碼110001001；最低電壓限值布爾邏輯編碼001010100；允許恢復電壓限值布爾邏輯編碼110001001。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電壓自動監(jiān)控器，是由分立元件為主體構(gòu)成的，其特征在于電壓正常運行時布爾邏輯編碼010100011001；最高電壓限值布爾邏輯編碼110110000100；允許恢復電壓限值布爾邏輯編碼101000001001；最低電壓限值布爾邏輯編碼010101100010；允許恢復電壓限值布爾邏輯編碼010100011001。
全文摘要
電壓自動監(jiān)控器，屬于繼電保護領(lǐng)域。目的是為了解決一相一零供電回路中的各種用電設備，在故障過電壓或故障低電壓時所造成的損害。解決問題的技術(shù)方案是通過電子技術(shù)和電子元件、集成電路、雙向可控硅、可控硅、繼電器等，在通過設計時的數(shù)碼編程，使其達到在超出或低于被保護設備額定允許工作電壓范圍時自動切斷電路，當電壓恢復到允許工作范圍時又自動接通電路。廣泛應用于用一相一零作為供電回路的各種用電設備。
文檔編號H02M5/257GK1763680SQ20041008381
公開日2006年4月26日 申請日期2004年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月19日
發(fā)明者闞武 申請人:闞武