专利名称：：选相合闸装置的制作方法
技术领域：
：本实用新型是一种选相合闸装置，特别是一种采用窗口比较器对电源电压进行比较以达到选相合闸的选相合闸装置，适用于220V～380V范围的各种低压电器的试验。现有的选相合闸装置，由测试回路及其相位控制线路所组成，其相位控制线路大多采用RC充放电电路进行选相，由于其电容量的变化而影响选相精度，且输出信号不连续，导致测试回路的电压也不连续，因而不能满足大多数交流电器需在连续电压下进行试验的要求；还有的选相合闸装置采用电子计算机进行控制，不仅操作复杂，且造价昂贵。本实用新型的目的就是为了克服上述装置的缺点而研制出一种产生连续输出信号，操作简便的选相合闸装置。本实用新型的目的是按以下方式实现的本实用新型也由测试回路和相位控制线路所组成，而相位控制线路中的过零电路和选相电路均采用窗口比较器，分别以零电压和被选相位电压作为其门限电压，进行选相合闸；精度可达±2.5°；而且其输出信号为连续信号，能持续接通测试回路；还采用数字显示，能直观地显示出合闸瞬间的相位，操作方便，造价低廉。为便于理解本实用新型的构成，以下结合图例进行说明图1为电压比较器的电路图；图2为电压比较器的输出特性曲线图；图3为窗口比较器的电路图；图4为本实用新型的方框图；图5为本实用新型的外形图；图6为本实用新型的电原理图7为对于Sin30°选相过程的电压波形图。表1为窗口比较器的真值表。由图4及图6可知，本实用新型由相位控制线路和测试回路两大部分组成，而相位控制线路包括有触发电路Ⅰ1、信号取样控制门2、信号取样3、过零电路4、触发电路Ⅱ5、选相电路控制门6、选相电路7、触发电路Ⅲ8、光电耦合9、过零控制门10、钟脉冲发生器11、相位显示控制门12、相位显示器13。触发电路Ⅰ1中电阻R2的一端接电源正极。由施密特触发器CH40106与电阻R1、电容C1组成振荡回路，其输出端接至D触发器CH4013的CP端，D触发器的输出端经开关K1接至与门CH4081的输入端，该与门的输出端接至由两个或非门CO39组成的RS触发器的R端，而RS触发器的S端经开关K5接地，其Q端经电阻R3和R4组成的分压器与晶体管BG1的基极连接，而其发射极一方面经电阻R5接地，另方面与充当信号取样控制门2的双向晶闸管SCR1的栅极相连，SCR1的阴极与由变压器B做成的信号取样器3的输入端相连，该信号取样器的一个输出端经电阻器R3与过零电路4输入端相连，另一输出端与作为选相电路控制门6的双向晶闸管SCR2的阳极相连，而过零电路4由两个电压比较器CH4574及一个与非门CO36组成，其输出端接至触发电路Ⅱ5中的与非门CO36的输入端，该与非门的输出端经开关K3接至与门CH4081，该与门的输出端接至由两个或非门CO39组成的RS触发器的R端，RS触发器的S端经开关K5接地，其Q端接至电阻R18、R19组成的分压器上，该分压器与晶体管BG2的基极相连，BG2的发射极一方面经电阻R20接地，另一方面与作为选相电路控制门6的双向晶闸管SCR2的栅极相连。触发电路Ⅱ5中的电阻R10的一端与电源正极相连。SCR2的阴极一方面经电阻R6与信号取样器3的输出端相连，另方面经电阻R7与由两个电压比较器CH4574及一个与非门CO36组成的选相电路7的输入端相连，该选相电路7的输出端接至触发电路Ⅲ8的输入端，该触发器Ⅲ8中的与非门与选相电路7的输入端相连，CO36的输出端经开关K2接至与门CH4081的输入端，与门的输出端与由两个或非门CO39组成的RS触发器的R端相连，该触发器的S端经开关K5接地，其Q端接至光电耦合9的输入端，光电耦合9中的由R11、R12组成的分压器与晶体管BG3的基极相连，BG3的发射极经电阻R13接地，其集电极与光电耦合器CO－12的输入端相连，CO－12的输出端一方面与晶体管BG4的基极相连，另方面经电阻R14与电源的负极相连，电源正极经电阻R16与晶体管BG4的集电极相连，该集电极还经电阻R17与测试回路中的双向晶闸管的栅极相连。过零控制门10由一个电压比较器CH4574做成，其输入端与信号取样3的输出端相连，其输出端与由与门CO31和或非门CO39组成的相位显示控制门12的输入端相连，该输入端还分别与触发电路Ⅲ8的输出端、触发电路Ⅱ5的RS触发器的Q端以及钟脉冲发生器11的输出端相连，其输出端与由4个计数、寄存、译码驱动、显示器组成的相位显示器13的输入端相连，钟脉冲发生器11由电阻R21、R22和电容C2以及通用定时器ICM7556组成。测试回路部分由交流接触器J1、J2、J3，电流表A1、A2电流互感器L1、L2，电阻R23，双向晶闸管SCR3串联而成，其中双向晶闸管SCR3的栅极与相位控制线路中的电阻R17相连。本实用新型的工作原理如下将参考电压VR加到电压比较器(见图1)的反相端，将输入信号VS加到其同相端，这时组件处于开环工作状态，具有很高的开环电压放大倍数。当VS＜VR时，组件输出VO＝V－O；当VS＞VR时，组件输出VO＝V＋O(见图2中的实线)。如果将VR和VS的输入端互换，则将得到一条相反的传输特性曲线(见图2中的虚线)。利用上述原理，用两个电压比较器和一个与非门构成窗口比较器(见图3)，选相电路则采用窗口比较器，以被选相位的电压作为门限电压来判断输入信号是否位于选定的门限电压(窗口)之间，如果输入信号电压位于窗口之内，则输出高电平；反之则输出低电平，其真值表见表1。例如设定Sin32.5°的电压瞬时值为上门限电压VH1，Sin27.5°的电压瞬时值为下门限电压VL1，于是位于Sin27.5°～Sin32.5°之间的电压均能使电路V0输出一个高电平信号，经锁存后作为双向晶闸管的栅极信号电压去触发测试回路中双向晶闸管。假定测试回路电压与选相电压同相，并在双向晶闸管两端已建立电压，此时该晶闸管即被导通，这就表征此时测试回路合闸瞬间的电压位于Sin27.5°～Sin32.5°之间。如果要选Sin30°为合闸相位，可使VH1和VL1均趋向于Sin30°时的电压值，从而达到高精度地选相合闸，其精度可达±2.5°。由于Sin30°和Sin150°的电压幅值一样，要选相Sin30°合闸，就必须去除Sin150°合闸的可能性，于是设置了过零电路4，其结构也是一个窗口比较器，设其上门限电压为VH2，下门限电压为VL2，取VH2＞VL2＞0，且VH2几乎接近0，于是只有在电压过零后才输出一个信号去触发选相电路7，就能保证随着电压的上升，第一个进入窗口比较器的电压必须在Sin30°范围内，经锁存后触发双向晶闸管的必然是Sin30°的电压信号，此时晶闸管处于连续导通状态，随后而来的Sin150°的电压信号也就不起作用了。现结合图4及图6将本实用新型的动作过程说明如下接通触发电路Ⅰ1，若交流电压≤0V时，则信号取样控制门2被打开，于是交流电压信号通过取样控制门2进入信号取样3，再进入过零电路4，如果信号电压位于过零电路的窗口之间，即输出一个连续高电平，打开触发电路Ⅱ5，输出一个触发信号打开选相电路控制门6，于是交流电压信号通过选相电路控制门6进入选相电路7进行选相，如果该信号电压位于选相电路的窗口之间，即输出一个高电平脉冲信号打开触发电路Ⅲ8，经锁存后输出一个连续的高电平信号，再经光电耦合作用后到达测试回路中的双向晶闸管的栅极。如果测试回路的电压与选相电压同相，并在双向晶闸管两端已建立电压的话，此时该晶闸管即被导通，这就表征测试回路合闸瞬间的电压位于Sin27.5°～Sin32.5°之间，其电压波形图如图7所示。若交流电压＞0V时，则选相工作需待下一周期当电压≤0V时再重新开始。当过零电路4的脉冲信号经触发电路Ⅱ5、选相电路7输出的脉冲信号经触发电路Ⅲ8、取样电路3的输出信号经过零控制门10以及钟脉冲发生器11产生的脉冲信号均到达相位显示控制门12时，钟脉冲发生器11输出的脉冲个数进入相位显示器13，对合闸瞬间的相位进行数字显示。表1</tables>权利要求1.一种由相位控制线路和测试回路两大部分组成的选相合闸装置，其特征在于所述的相位控制线路包括有触发电路Ⅰ1、信号取样控制门2、信号取样3、过零电路4、触发电路Ⅱ5、选相电路控制门6、选相电路7、触发电路Ⅲ8、光电耦合9、过零控制门10、钟脉冲发生器11、相位显示控制门12、相位显示器13。2.按权利要求1所述的选相合闸装置，其特征在于所述的过零电路4和选相电路7均采用由两个普通的电压比较器CH4574及一个与非门CO36组成的窗口比较器，过零电路4的输入端经电阻R3分别与信号取样器3的输出端和过零控制门10的输入端相连，其输出端接至触发电路Ⅱ5中的与非门CO36的输入端，触发电路Ⅱ5的一个输出端接至相位显示控制门12的输入端，另一输出端与选相电路控制门6的输入端相连，而选相电路7的输入端经电阻R7与选相电路控制门6的双向晶闸管SCR2的阴极相连，其输出端接至触发电路Ⅲ8的输入端，触发电路Ⅲ8的一个输出端与相位显示控制门12的一个输入端相连，另一个输出端与光电耦合9的R11相连，光电耦合9中的晶体管BG4的集电极经电阻R17与测试回路中的双向晶闸管SCR3的栅极相连，过零控制门10的输出端与相位显示控制门12的一个输入端相连，相位显示控制门12的另一输入端还与钟脉冲发生器11的输出端相连，其输出端与相位显示器13的输入端相连。专利摘要本实用新型是一种选相合闸装置，适用于220伏～380伏范围的各种低压电器的试验。本实用新型采用窗口比较器，以零电压和被选相位电压作为窗口的门限电压，进行选相合闸，其精度可达±2.5°。选相后由相位控制线路输出一个连续的弱信号，去控制测试回路中的双向晶闸管，使测试回路持续接通。由过零电路和选相电路分别输出脉冲信号，经相位显示控制门将钟脉冲发生器输出的脉冲个数送入相位显示器，对合闸瞬间的相位进行数字显示。文档编号H01H9/54GK2033941SQ8721135公开日1989年3月8日申请日期1988年11月3日优先权日1988年11月3日发明者蔡国华,孙凯尧申请人:上海电子元件十五厂