CN101699683B

CN101699683B - 欠压脱扣器

Info

Publication number: CN101699683B
Application number: CN200910310119.8A
Authority: CN
Inventors: 吴志祥
Original assignee: Changzhou Institute of Technology
Current assignee: Changzhou Institute of Technology
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2011-11-23
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: CN101699683A

Abstract

本发明涉及一种脱扣器，包括：电容充电助力式启动电源电路、自反馈双限检测电路、继电器切换电路和电磁铁线圈；启动电源电路与自反馈双限检测电路、继电器切换电路和电磁铁线圈相连，自反馈双限检测电路的控制输出端与继电器切换电路的控制输入端相连；继电器切换电路包括继电器；在电网电压达到吸合电压后保持在释放电压及以上时，继电器线圈与电磁铁线圈构成串联回路；在电网电压低于释放电压时，电磁铁线圈断路；在电网电压恢复至吸合电压及以上时，继电器线圈与电磁铁线圈重新构成串联回路。本发明的欠压脱扣器具有发热量小、脱扣瞬时启动力矩大、电路极为简单、工作可靠、效率高等优点。

Description

欠压脱扣器

技术领域

本发明涉及一种欠压脱扣器，尤其是一种电磁型欠压脱扣器。

背景技术

欠压脱扣器是低压开关中的核心部件，欠压脱扣器驱动顶杆的工作方式有电磁型和永磁型两种类型。

与永磁型欠压脱扣器相比，电磁型欠压脱扣器具有电路简单，断电后，顶杆在弹簧力的作用下，具有“自复位”能力。

现有技术的电磁型欠压脱扣器存在如下不足之处：继电器线圈与电磁铁线圈在导通时分别处于不同的回路中，导致流过继电器线圈和电磁铁线圈的电流往往较大，因而导致各线圈发热较大，整体效率较低，既浪费了电能，又影响了脱扣器的使用寿命。现有的电磁型欠压脱扣器还存在启动力矩较小或电路过于复杂等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单、适于大大降低继电器线圈和电磁铁线圈的发热量且欠压脱扣器启动力矩较大的欠压脱扣器。

为解决上述技术问题，本发明的欠压脱扣器包括：用于与电网相连的电容充电助力式启动电源电路、自反馈双限检测电路、继电器切换电路和用于脱扣控制的电磁铁线圈；所述启动电源电路的电源输出端与自反馈双限检测电路的电源检测输入端、继电器切换电路的电源输入端和电磁铁线圈的电源输入端相连，自反馈双限检测电路的控制输出端与继电器切换电路的控制输入端相连；继电器切换电路包括继电器；在电网电压达到吸合电压后保持在释放电压及以上时，继电器线圈与所述电磁铁线圈构成串联回路；在电网电压低于释放电压时，所述电磁铁线圈断路；在电网电压恢复至吸合电压及以上时，所述继电器线圈与所述电磁铁线圈重新构成串联回路。

进一步，所述启动电源电路包括：用于与电网相连的π型滤波电路、与π型滤波电路的电源输出端相连的降压电容、与降压电容的电源输出端相连的整流电路、正极与整流电路的直流输出端相连且负极接地的助力启动电容；助力启动电容的正极即为所述启动电源电路的电源输出端。

进一步，所述自反馈双限检测电路包括：依次串联后设于助力启动电容的正极和地之间的第一分压电阻、第二分压电阻和第三分压电阻，同向输入端与第一分压电阻和第二分压电阻的接点相连的第一比较器、同向输入端与第一比较器的输出端相连的第二比较器、发射极和集电极分别连接在第三分压电阻的两端的PNP三极管；第一比较器的输出端串接第四电阻、第一二极管后接第一比较器的同向输入端，以形成正反馈电路；第一比较器和第二比较器的反向输入端接+5V直流电压；PNP三极管的集电极经第六电阻与第一比较器的输出端相连，PNP三极管的集电极和地之间设有下拉电阻；第二比较器的输出端即为所述自反馈双限检测电路的控制输出端。

进一步，所述继电器切换电路还包括：NPN三极管、与继电器线圈并联的第三二极管、电流输入端与所述助力启动电容的正极相连的稳压限流电阻、设置在+12V直流电压和NPN三极管的基极之间的由第九电阻和第十电阻串联构成的限流分压电路；

进一步，第九电阻和第十电阻的接点与所述第二比较器的输出端相连，NPN三极管的发射极串接第四二极管后接地，NPN三极管的集电极接继电器线圈的电流输出端，继电器线圈的电流输入端接继电器切换开关的静触头，继电器切换开关的两个动触头分别接稳压限流电阻的电流输出端和电磁铁线圈的电流输出端；电磁铁线圈并联有第五二极管。

进一步，所述继电器线圈的电流输入端与由第七电容和第二稳压管并联构成的+12V稳压电路的电源端相连，以提供所述+12V直流电压；第八电阻的一端接所述+12V直流电压，另一端与由第六电容和第一稳压管并联构成的+5V稳压电路的电源端相连，该+5V稳压电路用于提供所述+5V直流电压。

进一步，所述第一比较器的输出端串接第七电阻与+12V稳压电路的输出端相连；第一分压电阻和第二分压电阻的接点串接第五电容后接地。

本发明相对于现有技术具有积极的效果：(1)本发明的欠压脱扣器解决了现有的电磁型欠压脱扣器电路过于复杂、可靠性差、电磁铁线圈发热量高和启动力矩小等的技术问题，本发明的脱扣器具有电容充电助力式启动电源电路，其中的电压较高(电网电压的1.44倍)的启动电容可直接向电磁铁线圈供电，故而在电网电压恢复正常时，脱扣器的起动力矩较大；在电网电压正常时，继电器线圈与电磁铁线圈构成串联回路，耗电量及发热量都较小，本发明的欠压脱扣器适用于自吸式、助吸式等各种低压开关要求的欠压脱扣场合。(2)本发明中，电网电压经滤波电路滤波，再由降压电电容降压后，经桥式整流电路转换成直流电压，然后对启动电容充电。启动电容在继电器的常开触点未闭合之前，先行充电，由自反馈双限检测电路检测其电压值，并根据启动电容的电压判断电网电压，在电网电压达到吸合电压时，通过控制继电器切换电路使继电器线圈与电磁铁线圈构成串联回路。继电器的常开触点闭合(即继电器线圈与电磁铁线圈构成串联回路)瞬间，启动电容上电荷全部释放于电磁铁线圈，起到“助力启动”目的，故而起动力矩较大。在常开触点闭合之后，电磁铁线圈上的电压由降压电容的容量决定，且降压电容不产生有功功率，脱扣器整体发热量可进一步减小。电磁铁线圈中的电流一部分流向继电器线圈的同时，另一部分流向第二稳压管，实现+12V直流自给电源。(3)本发明中，自反馈双限检测电路测得电网电压达到吸合电压后保持在释放电压及以上时，其中的第一比较器输出高电平并通过正反馈保持，以克服“临界抖动”，同时封锁第一三极管，使第三分压电阻加入工作。当电网电压低于释放电压时，自反馈双限检测电路输出低电平，常开触点断开，常闭触点闭合，稳压限流电阻与继电器线圈构成串联回路。(4)本发明中，继电器的常开触点闭合前，自反馈双限检测电路的工作电源来自稳压限流电阻向第二稳压管提供的电流，继电器的常开触点闭合后，电磁铁线圈与继电器线圈串联，最大限度利用了能源，进一步降低了电磁型脱扣器的发热量。因此本发明的电磁型欠压脱扣器，具有发热量小，脱扣瞬时启动力矩大，电路极为简单，工作可靠，效率高等优点。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1为实施例1中欠压脱扣器的电路原理图。

具体实施方式

(实施例1)

见图1，本实施例的欠压脱扣器包括：用于与电网相连的电容充电助力式启动电源电路、自反馈双限检测电路、继电器切换电路和用于脱扣控制的电磁铁线圈；所述启动电源电路的电源输出端与自反馈双限检测电路的电源检测输入端、继电器切换电路的电源输入端和电磁铁线圈的电源输入端相连，自反馈双限检测电路的控制输出端与继电器切换电路的控制输入端相连；继电器切换电路包括继电器；继电器包括：继电器线圈JK、一个静触头和两个动触头；在电网电压达到吸合电压(一般为标准电压的85％)后保持在释放电压(一般为标准电压的50％)及以上时，继电器线圈JK与所述电磁铁线圈构成串联回路；在电网电压低于释放电压时，所述电磁铁线圈断路；在电网电压恢复至吸合电压及以上时，所述继电器线圈与所述电磁铁线圈重新构成串联回路。

启动电源电路包括：用于与电网相连的π型滤波电路、与π型滤波电路的电源输出端相连的降压电容C3、与降压电容C3的电源输出端相连的整流电路BG1、正极与整流电路BG1的直流输出端相连且负极接地的助力启动电容C4；助力启动电容C4的正极即为所述启动电源电路的电源输出端VH。

所述自反馈双限检测电路包括：设于助力启动电容C4的正极和地之间的取样回路(包括依次串联的第一分压电阻R1、第二分压电阻R2和第三分压电阻R3)，同向输入端与第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的接点相连的第一比较器U1A、同向输入端与第一比较器U1A的输出端相连的第二比较器U1B、发射极和集电极分别连接在第三分压电阻R3的两端的PNP三极管T1；第一比较器U1A的输出端串接第四电阻R4、第一二极管D1后接第一比较器U1A、同向输入端，以形成正反馈电路，防止了“临界抖动”，同时封锁PNP三极管T1，使其截止，第三分压电阻R3加入取样回路。第一比较器U1A输出的高电平时，第二比较器U1B“隔离”驱动后续电路，使电磁铁线圈得电。

第一比较器U1A和第二比较器U1B的反向输入端接+5V直流电压；PNP三极管T1的集电极经第六电阻R6与第一比较器U1A的输出端相连，PNP三极管T1的集电极和地之间设有下拉电阻R5；第二比较器U1B的输出端即为所述自反馈双限检测电路的控制输出端。

所述继电器切换电路还包括：NPN三极管T3、与继电器线圈JK并联的第三二极管D3、电流输入端与所述助力启动电容C4的正极相连的稳压限流电阻R11、设置在+12V直流电压和NPN三极管T3的基极之间的由第九电阻R9和第十电阻R10串联构成的限流分压电路；第九电阻R9和第十电阻R10的接点与所述第二比较器U1B的输出端相连，NPN三极管T3的发射极串接第四二极管D4后接地，NPN三极管T3的集电极接继电器线圈JK的电流输出端，继电器线圈JK的电流输入端接继电器切换开关K的静触头，继电器切换开关K的两个动触头分别接稳压限流电阻R11的电流输出端和电磁铁线圈的电流输出端；电磁铁线圈并联有第五二极管D5。

所述继电器线圈JK的电流输入端与由第七电容C7和第二稳压管Z2并联构成的+12V稳压电路的电源端相连，以提供所述+12V直流电压；第八电阻R8的一端接所述+12V直流电压，另一端与由第六电容C6和第一稳压管Z1并联构成的+5V稳压电路的电源端相连，该+5V稳压电路用于提供所述+5V直流电压。

第一比较器U1A的输出端串接第七电阻R7与+12V稳压电路的输出端相连；第一分压电阻R1和第二分压电阻R2的接点串接第五电容C5后接地。

由于电磁铁线圈工作电流较大，得电后，整流后助力启动电容C4正极的直流电压从约300伏迅速下降到几十伏。此时的降压电容C3充当降压作用。

当电网电压下降到低于标准电压的50％时，经整流后的电网电压由电阻R1和R2、R3分压取样，导致第一比较器U1A“反转”，输出低电平，电磁铁失电。

在电网电压上升到标准电压的85％前，整流后的直流电压VH经电阻R11向第二稳压管Z2提供稳压电流，形成+12V电压，供检测回路、延时脱扣回路工作。

当电网电压上升到标准电压的的85％后，经第二比较器U1B隔离输出的高电平，使三极管T3饱和导通，继电器线圈得电，常开触点闭合，使电磁铁线圈和继电器线圈构成串联通路；电磁铁吸合，实现自给电源。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims

1.一种欠压脱扣器，其特征在于包括：用于与电网相连的电容充电助力式启动电源电路、自反馈双限检测电路、继电器切换电路和用于脱扣控制的电磁铁线圈；所述启动电源电路的电源输出端与自反馈双限检测电路的电源检测输入端、继电器切换电路的电源输入端和电磁铁线圈的电源输入端相连，自反馈双限检测电路的控制输出端与继电器切换电路的控制输入端相连；继电器切换电路包括继电器；该继电器包括在电网电压达到吸合电压后保持在释放电压及以上时与所述电磁铁线圈构成串联回路、在电网电压低于释放电压时与所述电磁铁线圈断路、在电网电压恢复至吸合电压及以上时与所述电磁铁线圈重新构成串联回路的继电器线圈（JK）；

所述启动电源电路包括：用于与电网相连的π型滤波电路、与π型滤波电路的电源输出端相连的降压电容（C3）、与降压电容（C3）的电源输出端相连的整流电路（BG1）、正极与整流电路（BG1）的直流输出端相连且负极接地的助力启动电容（C4）；助力启动电容（C4）的正极即为所述启动电源电路的电源输出端（VH）；

所述自反馈双限检测电路包括：依次串联后设于助力启动电容（C4）的正极和地之间的第一分压电阻（R1）、第二分压电阻（R2）和第三分压电阻（R3），同向输入端与第一分压电阻（R1）和第二分压电阻（R2）的接点相连的第一比较器（U1A）、同向输入端与第一比较器（U1A）的输出端相连的第二比较器（U1B）、发射极和集电极分别连接在第三分压电阻（R3）的两端的PNP三极管（T1）；第一比较器（U1A）的输出端串接第四电阻（R4）、第一二极管（D1）后接第一比较器（U1A）的同向输入端，以形成正反馈电路；第一比较器（U1A）和第二比较器（U1B）的反向输入端接+5V直流电压；PNP三极管（T1）的集电极经第六电阻（R6）与第一比较器（U1A）的输出端相连，PNP三极管（T1）的集电极和地之间设有下拉电阻（R5）；第二比较器（U1B）的输出端即为所述自反馈双限检测电路的控制输出端；

所述继电器切换电路还包括：NPN三极管（T3）、与继电器线圈（JK）并联的第三二极管（D3）、电流输入端与所述助力启动电容（C4）的正极相连的稳压限流电阻（R11）、设置在+12V直流电压和NPN三极管（T3）的基极之间的由第九电阻（R9）和第十电阻（R10）串联构成的限流分压电路；第九电阻（R9）和第十电阻（R10）的接点与所述第二比较器（U1B）的输出端相连，NPN三极管（T3）的发射极串接第四二极管（D4）后接地，NPN三极管（T3）的集电极接继电器线圈（JK）的电流输出端，继电器线圈（JK）的电流输入端接继电器切换开关（K）的静触头，继电器切换开关（K）的两个动触头分别接稳压限流电阻（R11）的电流输出端和电磁铁线圈的电流输出端；电磁铁线圈并联有第五二极管（D5）。

2.根据权利要求1所述的欠压脱扣器，其特征在于：所述继电器线圈（JK）的电流输入端与由第七电容（C7）和第二稳压管（Z2）并联构成的＋12V稳压电路的电源端相连，以提供所述+12V直流电压；第八电阻（R8）的一端接所述+12V直流电压，另一端与由第六电容（C6）和第一稳压管（Z1）并联构成的＋5V稳压电路的电源端相连，该＋5V稳压电路用于提供所述+5V直流电压。

3.根据权利要求2所述的欠压脱扣器，其特征在于：所述第一比较器（U1A）的输出端串接第七电阻（R7）与＋12V稳压电路的输出端相连；

第一分压电阻（R1）和第二分压电阻（R2）的接点串接第五电容（C5）后接地。