专利名称：二线控制综合保护开关的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用微电子技术护控电路二线控制的、结构紧凑的将漏电、数字延时过流、短路、失压、电压缺相、电流缺相、超温等电害保护及“Y-Δ”延时启动、故障声光警示、故障记忆等功能微缩于一体的三相电源开关装置。
本发明特别是一种针对现有的三相交流接触器(开关)，需要“三线二开关”控制及欠缺保护功能等缺点，而首创发明的二线控制综合保护三相电源开关装置。
现有的交流接触器(开关)是自动化控制及三相电动机不可缺少的电源开关，它为了具有失压保护功能及可长距离控制，传统上都需由用户自行装置一个“开”的按纽开关和一个“停”的按钮开关并需用三线连接(三线二开关)，再根据需要及经济代价适当装置过流、短路、缺相，漏电等各种保护装置，较大功率电动机甚至装置“Y-Δ”延时启动开关，这样必然存在安装、检修都麻烦，体积大、造价高及技术参数难准确匹配等缺点。
本发明的主要目的在于提一种采用微电子技术的护控电路，具综合电害保护、警示功能的护控一体化三相电源开关装置。
本发明另一目的在于提供一种以“二线一开关”控制取代传统的“三线二开关”控制和以护控一体化取代传统的护控分体的三相电源开关装置。
本发明再一目的在于提一种结构紧凑、体积小、护控参数匹配准确、造价低、安装、使用、维修都简便的护控一体化三相电源开关装置。
本发明主要由微电子控制、保护电路(01)、电磁开关(02)、外壳(03)等组成；其中微电子控制、保护电路包括二线控制启动触发电路(1)、单片集成电集(2)、后驱电路(3)、漏电保护电路(4)、过流数字延时保护电路(5)、短路保护电路(6)、缺相保护电路(7)、超温保护电路(8)、整流稳压电路(9)、“Y-Δ”数字延时启动电路(10)及声光警示、记忆电路(11)等组成。
其中单片集成电路(2)的内结构框图，如图3它包括输入电路(A)、控制电路(B)、前驱电路(C)、数字延时电路(D)及警示、记忆电路(E)等的逻辑组合。
本发明的工作原理如下使用时按下二线控制开关S将交流电输入整流稳压电路(10)、进行降压、整流、滤波、稳压后作各电路电源。二线控制启动触发电路(1)是一触发脉冲电路，它受到开关S的导通触发即产生触发脉冲，输入单片集成电路IC1入端I1再通过其内部的控制电路(B)、前驱电路(C)的输出端P1，它一路向后驱电路(3)输出启动信号，另一路正回输触发电路，使触发脉冲消失后(C1放电完毕)仍可维持输出启动信号。后驱电路(3)接受前驱动电路的启动信号后即通过电子开关J驱动电磁开关K(02)吸合，为负载电路供电。当负载电路出现某种电故障时，如漏电、短路等即通过相应的保护电路向IC1输入截止信号关闭负载电源，达到安全保护的目的。在此同时亦发出相应的声、光警示、故障记忆方便检修工作。
本发明的控制、记忆核心电路是采用单片集成电路及微型贴片电路技术。因此，具有结构紧凑、体积小，抗机震性强，电特性稳定可靠、造价低等优点，特别适用于三相电动机作一体化护控开关。
图1为本发明的构造剖视2为本发明的电原理框3为本发明单片集成电路(2)的内结构框4为本发明实施例的电路图实施例本实施例是一三相的二线控制综合保护的电源开关装置，其电原理如图4所示，由二线控制启动触发电路(1)、单片集成电路(2)、后驱电路(3)、漏电保护电路(4)、过流数字延时保护电路(5)、短路保护电路(6)、缺相保护电路(7)、超温保护电路(8)、整流稳压电路(9)、“Y-Δ”数字延时启动电路(10)、声光警示、记忆电路(11)等组成。
其中二线控制启动触发电路(1)的R1一端串连保险管Fu接相线L2，R1另一端串连D2正一负极、R2、光电耦合器N入端正-负极、二线控制开关S连接R1、Fu联点，二极管D1正极连接N入端负极、S联点，D1负极连接D2正极，滤波电容C1正极连接D2负极、R2联点，C1负极连接D1正极，Sa、Sb是并接S的二线开关外接长距离控制的插座，N输出端正极接稳压电源+V，N输出端负极串连限流电阻R3连接开关管G基极，分压电阻R5并接G基极、稳压电源负端-V，G发射极串连可调电阻RP1接-V，RP1可调点的输出触发脉冲输往IC1入端I1，R4一端连接IC1启动触发信号出端P1，R4另一端连接SCR门极，R6一端连接P1，R6另一端串连D3正-负极、R3连接G基极正回输触发信号使S导通、C1放电完毕也能维P1输出启动触发信号，当S接通(短路)时外路欠压、再恢复电压，本电路是无法产生触发信号的，只有由人工操作把S从断开状态变为导通状态才可产生触发脉冲，所以此电路亦有失压保护的功能。
单片集成电路IC1(2)，其内结构方框见图3，是一块由输入电路(A)、控制电路(B)、前驱电路(C)、数字延时电路(D)、记忆、警示电路(E)等的逻辑组合。IC1的I1是触发脉冲的入端，当按通S后产生的触发脉冲通过开关管G放大输入I1后，经其内部的控制电路(B)、前驱电路(C)从P1端输出，一路串连R4向后驱电路(3)输出启动触发脉冲，另一路串连R6、D3正一负极、R3连接G基极、正回输触发脉冲，使C3放电完毕后P1仍有自锁的启动脉冲输出。I2为漏电故障信号输入端，I3是L3相过流信号输入端，它具数字延时输出的功能，I4是L3相短路故障信号输入端，它具快速传输功能，I5是L2相过流信号输入端，它具数字延时输出功能，I6是L2相短路故障信号输入端，它具快速传输功能，I7是L1相过流故号输入端，它具数字延时输出功能，I8是L1相短路故障信号输入端，它具快速传输功能，I9为超温故障信号输入端，P2为声响警示输出端，P3为“Y-△”数字延时启动信号输出端，它具有数字延时输出功能，LED1-10是相对应于I1-I9的发光指示、P1的信号发光指示。
后驱动电路(3)的限流电阻R4一端连接IC1的P1端，R4另一端连接晶闸管SCR门极，SCR阴极连接L3相，SCR阳极串连继电器J、降压电阻R8、保护二极管D4负-正极、S、Fu连接L2相，续流二极管D5并接J，J的常开触点J1一端连接L3相，J1另一端串连电磁开关K连接L1相。当使用电设备按通S后P1输出启动触发信号，通过R4使SCR导通J吸合，J1接通、K吸合、K1、K2、K3接通为负载电器供电。
漏电保护电路(4)的零序互感器CT0一端连接-V，另一端连接IC2负入端，IC2正入端连接-V，IC2出端串连RP2连接-V，RP2可调点连接IC1入端I2，滤液电容C2并接RP2，负回输电阻R7并接IC2出端、负入端，如果负载电路出现漏电并超过额定值时，CT0产生感应电压通过IC2、IC1放大输出截止信号，使后驱电路截止，J、K释放中断负载电源以达到漏电保护的目的。
过流数字延时保护电路(5)的L3相电流互感器CT3一端连接-V，另一端串连二极管D6正-负极、RP3连接-V，C3并接RP3，RP3可调点连接IC2入端I3，I3入端是具计数延时输出功能，当L3相过流时，CT3产生过压经过整流、滤波输入I3作计数延时，若过流达到预定持续时间的，则P1输出截止信号，使SCR截止，K切断以达到过流数字延时保护的目的。CT2是L2相电流互感器，CT2一端连接-V，另一端串连二极管D7正一负极、RP5连接-V，C4并RP5，RP5可调点连接IC1入端I5，I5入端具计数延时输出功能，当L2相过流时CT2产生过压、即作计数延时，若达到预定持续时间的，则P1输出截止信号，使SCR截止，K切断以达到过流数字延时保护的目的。CT1是L1相电流互感器，CT1一端连接-V，另一端串连二极管D8正一负极、RP7连接-V，C5并接RP7，RP7可调点连接IC1入端I7，I7入端具计数延时输出功能，当L1相过流时，CT1产生过压输入I7作计数延时，若达到预定持续时间的，则P1输出截止信号，使SCR截止，K切断，以达到过流数字延时保护的目的。
短路保护电路(6)与过流数字延时保护电路(5)共用同相的电流互感器、整流、滤波电路而各自使用并接的可调电阻取得信号，RP4并接RP3，RP4可调点连接IC1入端I4，I4入端具快速传输功能，当L3相短路或超出允许电流值时，CT3感应电压及相应RP4可调点电压大幅增高，输入I4，使IC1快速从P1输出截止信号，驱使J、K释放中断负载电源以达到L3相短路保护的目的。RP6并接RP5，RP6可调点连接IC1入端I6，I6入端具快速传输功能，当L2相短路或超出允许电流值时，CT2感应电压及相应RP6可调点电压大幅增高，输入I6，使IC1快速从P1输出截止信号，驱使J、K释放，中断负载电源以达到L2相短路保护的目的。RP8并接RP7、RP8可调点连接IC1入端I8，I8入端具快速传输功能，当L1相短路或超出允许电流值时，CT1感应电压及相应RP8可调点电压大幅增高，输入I8，使IC1快速从P1输出截止信号，驱使J、K释放，中断负载电源以达到L1相短路保护的目的。
缺相保护电路(7)，其中包括电压缺相和电流缺相，电压缺相保护电路主要由整流稳压电路(10)及后驱动电路(3)兼任。因为整流稳压电路是从L2、L3相获取电源，后驱动电路是从L1、L3相获取电源，所以不管L1、L2、L3那一缺相电磁开关K都不能吸合，负载电路无法获供电，所以达到电压缺相保护的目的。电流缺相保护电路是共用同相的电流互感器、整流、滤波电路，而各自使用并接的可调电阻取得信号，RP10并接RP3、RP4，RP10可调点连接“与非”门IC3入端I2。RP9并接RP5、RP6，RP9可调点连接IC3入端1。RP11并接RP7、RP8，RP11可调点连接IC3入端3；IC3出端串连延时电阻R9连接反相IC4入端，延时电容负极接-V，正极接R9、IC4入端联点，调校开关S2一端接-V，另一端连R9、IC4入端联点，IC4出端连接IC1入端I10。I10是一负入端即当L1、L2、L3任一相出现缺电流时即使IC4输出“0”电平、IC1输出截止信号、J、K、释放、中断负载电源而达到电流缺相保护的目的，S2是在空载试验时接通，免电路出现电流缺相的假象。
超温保护电路(8)的温度传感器Rt一端连接+V，另一端串连RP12连接-V，RP12可调点连接IC1入端I9，Rt是外引贴装在负载电器上，当负载电器出现超温时，IC1入端I9获故障信号经放大P1输出使J、K释放中断负载电源而达到超温保护的目的。
整流稳压电路(9)的降压电容C7一端串连S、Fu连接L2相，C7另一端串连整流二极管D11正一负极、稳压二极DT负-正极连接-V(L3相)，滤波电容C8、C9、泄放电阻R14并接DT二端，负半波放电二极管D12负极连接C7、D11联点，D12正极连接-V，DT二端输出直流稳压+V，供各电路电源。
“Y-Δ”数字延时启动电路(10)的R11一端连接IC1的P3出端、R11另一端连接SCR2门极，SCR2阴极接L3相、SCR2阳极串连保护二极管D9负-正极、降压电阻R12、继电器aJ连接L2相的输出端I2，续流管D10并接aJ，aJ常开触点aJ1通过B1、B2端输往下一级的“Y-Δ”转换启动开关。
声光警示、记忆电路(11)的蜂鸣器Z一端连接IC1故障信号输出端P2，另一端接-V，LED1-9是相应于IC1入端I1-I9的故障、记忆、指示，LED10是正常工作指示，LED1-9正极连接相对的IC1故障信号出端P4-P12，LED10正极连接IC1正常工作指示出端P13，LED1-10负极并联串接R10连接-V，当负载电路出现漏电等故障中断负载电源后相对应的LED1-9仍保存相应的发光指示发声响警示以达到故障警示记忆的目的，方便检修，负载电路出现过流，在延时期间相对应的LED发出低频闪光的警示。
权利要求
1.一种二线控制综合保护的三相电源开关，包括由微电子控制、保护电路及电磁开关等组成，其特征在于微电子控制、保护电路包括二线控制触发启动电路(1)、单片集成电路(2)、后驱电动(3)、漏电保护电路(4)、过流延时保护电路(5)、短路保护电路(6)、缺相保护电路(7)、超温保护电路(8)、整流稳压电路(9)、“Y-Δ”延时启动电路(10)、声光警示、记忆电路(11)等组成。
2.根据权利要求1所述的二线控制触发电路(1)的二线开关S一端串连光电耦合器N入端负-正极、限流电阻R2、二极管D2负-正极、限流电阻R1、保险管Fu连接L2相，S另一端连接Fu、R1联点，二极管D1正极连接S、N入端负极联点，D1负极连接D2正极、R1联点，滤波电容C1正极连接D2负极，C1负极连接D1正极，N出端正极连接电源+V，N出端负极串连限流电阻R3连接开关管G基极，G集电极连接电源+V，G发射串连可调电阻RP1连接-V，RP1可调点连接单片集成电路IC1入端I1，分压电阻R5一端连接G基极，R5另一端连接-V。
3.根据权利要求1所述的单片集成电路IC1(2)，其内部由输入电路(A)、控制电路(B)、前驱电路(C)、延时电路(D)、警示记忆电路(E)的逻辑组合，IC1的I1为启动触发信号入端，I2为漏电故障信号入端，I3、I5、I7为过流信号入端，它具计数延时传输功能，I4、I6、I8为短路故障信号入端，它具快速传输功能，I9为超温信号入端，I10为电流缺相信号入端，它具反相传输功能，P1为前驱信号出端，P2为故障声响信号出端，P3为“Y-Δ”延时启动信号出端，它具计数延时输出功能，P4-P12为故障发光信号出端，P13为P1发光信号出端。
4.根据权利要求1所述的后驱电路(3)的晶闸管SCR阴极连接L3相，门极串连R4连接IC1出端P1，阳极串连J、R8、D4负-正极，S、Fu连接L2相，续流管D5并接J二端，J1一端连接L3相，J1另一端串连K连接L1相，K1、K2、K3一端连接三相电源入端，另一端输出三相电源。
5.根据权利要求1所述的缺相保护电路(7)的电压缺相保护是将整流稳压电路(9)从L2相、L3相获取电源，将电磁开关K从L1相L3相获取电源，以达到L1、L2、L3任一缺相都可达到断电保护的目的。
6.根据权利要求1所述的缺相保护电路(7)的电流缺相保护电路的L3相电流互感器CT3一端连接-V、CT3另一端串连D6正一负极、RP10连接-V，RP10可调点连接“与非”门IC3入端2，CT2一端连接-V，CT2另一端串连D7正一负极、RP9连接-V，RP9可调点连接IC3入端1，CT1一端连接-V、CT1另一端串连D8正一负极、RP11连接-V、RP11可调点连接IC3入端3，C3正极连接D6负极，C3负极连接-V，C4正极连接D7负极、C4负极连接-V，C5正极连接D8负极，C5负极连接-V，IC3出端串连R9连接反相IC4入端，C6正极连接R9、IC4入端联点，C6负极连接-V，S2一端连接R9、IC4入端联点、另一端连-V，IC4出端连接IC1负入端I10。
7.根据权利要求1所述的“Y-Δ”延时启动电路(10)的晶闸管SCR2的阴极连接-V(L3相)，SCR2门极串连R11连接IC1具计数延时输出功能的出端P3，SCR2阳极串连二极管D9负-正极、降压电阻R12、继电器aJ连接L2相出端I2，续流管D10并接aJ，aJ常开触点B1、B2输往下一级电磁开关。
8.根据权利要求1所述的整流稳压电路(9)的降压电容C7一端串连S、Fu连接L2相，C7另一端串连二极管D11正-负极、稳压二极DT负-正极连接L3相(-V)，二极管D12负极连接D11正极、D12正极连接DT正极，滤波电容C8、C9、泄放电阻R14并接DT二端，泄放电阻R13并接C7二端，DT二端输出直流稳压电源。
全文摘要
本发明首创采用“二线一开关”控制取代传统的“三线二开关”控制,以护控一体化取代传统的护控分体装置的三相电源开关装置。本发明采用微电子集成技术将漏电、过流、短路、电压缺相、电流缺相、超温等电害保护、声光警示、记忆及“Y－Δ”计数延时启动等功能、结构微缩于一体,并采用“二线一开关”控制,所以它具结构紧凑、抗机震性强、体积小、电特性匹配准确,造价低、及可大幅节省安装工费、使用、检修都简便等优点。本发明特别适合装置在三相电动机上。
文档编号H02H3/32GK1344050SQ0011742
公开日2002年4月10日 申请日期2000年9月19日 优先权日2000年9月19日
发明者钟汝祥 申请人:钟汝祥