专利名称：电压自动监控器的制作方法
技术领域：
本发明属于继电保护领域。
背景技术：
在现有的公知技术中，对使用在三相四线供电网路中的，且以一相一零为供电回路(如额定工作电压为220V、110V)各种用电设备，如空调、冰箱、冰柜、洗衣机、洗碗机、消毒柜、电视机、各种音响、视听等各种家用或商用设备；电脑、打字机、复印机、UPS等各种办公设备；工厂、实验室使用的各种检测、检验、校验设备；各种教学设备等等。当上述各种设备在遇到各种电网故障、冲击、浪涌而出现高于或低于设备额定运行电压时，往往会造成正在运行中的设备损坏。在现有的公知技术中，虽然也有一些相应的保护技术，如稳压器、自动稳压器、调压器、自动调压器；甚至是熔断器、热保护电阻、高压断电装置等等。这些设备和保护装置对供电电网的波动、重载、大功率设备的起、停冲击等等正常干扰都能起到相应的保护作用。但当供电电网出现故障过电压或故障低电压(这是现实生活中不可避免并经常出现的问题)时，上述各种保护设备如有自动断电功能的，在没有超出其额定工作电压范围时尚能善保其身，并使被保护设备得到相应保护；当超出其额定工作电压范围时，也是自身难保。而对没有自动断电功能的，当供电电网电压超出或低于其额定工作范围时，即使有人值守往往也来不及断电，而无人值守时就很难保证其自身及被保护设备的安全。
其缺陷在于1.有自动断电功能的装置，基本都不具备自动恢复功能时如当冰箱中存放若干肉类、食品，外出数日后返回。但因受到电网的故障电压冲击而自动断电，虽然供电部门在数十分钟后即排除了故障和恢复了正常供电，但由于无人再次起动冰箱，返还后冰箱内所存放的肉类、食品将会如何？尤其夏天……；2.无自动断电保护功能的，则可能因设备损坏而要去维修或更换；3.且上述的各种保护装置均只能在其额定工作电压范围内起作用，超出其额定工作电压范围的故障电压出现，其自身难保……。这也就是每年屡见不鲜的全国各地用电用户，因电网故障电压而造成设备损坏向供电部门索赔纠纷、诉讼的重要原因之一；
4.由于操作不慎或失误，如错将220V(110V)的用电设备或用电回路错误接入到380V(190V)的回路中去，公知技术中的各种保护装置都将自身难保；5.供电网路中由于种种客观故障因素，造成220V(110V)回路突然升至380V(110V)甚至更高时，公知技术中的各种保护装置也都将自身难保；6.供电网路中由于种种客观故障因素，造成220V(110V)回路突然跌至各种带有交流电动机无法承受的低电位时，公知技术中的各种保护装置或是熔丝熔断或是热保护脱扣，都是无法自动恢复；农村边远地区即使是熔丝熔断修理恢复也很困难。且往往还会造成用电设备损坏。
发明内容
本发明的目的将上述各种在一相一零回路中使用的用电设备，通过本发明的电压自动监控器自动监控和保护。一但网路电压恢复到被保护设备允许工作的电压范围内，监控器将自动接通电路使设备投入运行并给予明确的电压正常指示；一但网路电压高出或低于被保护设备的允许工作电压时，监控器将在毫秒数量级的时间内自动切断被保护设备的工作电源并给出明确的电压过高或电压过低指示。监控器对被保护设备工作电源的自动分断和自动接通，都是在毫秒数量级的时间内自动完成；而监控器本身则可长期工作在数十伏乃至600V以上范围内长期工作。
实现本发明的方法首先将本发明的监控器本身，设计在数十伏乃至数百伏范围内均能正常工作的极宽额定工作电压。再用电子技术----电子元件、集成电路快速反映的特点，按被保护设备允许工作电压范围划定区限，将被保护设备最高工作电压的极限值、允许值、最佳值、参考值，最低允许工作电压极限值、允许值、最佳值、参考值等等，都进行有效的数码编程。当被监控的电网电压在某一值时，监控器内部的相应程序自动起动，通过运算对最终执行元件----继电器、电子开关、双向可控硅等及指示部分发出相应的指令，从而达到自动监控的目的。
本发明的优点1.本发明自动监控器本身工作电压范围极宽；2.被保护设备无论碰到何种故障电压均能得到有效可靠的保护；3.本发明自动监控器本身按照设计时编入的固定程序自动运行，不受电器使用人员本身素质及环境等任何主观或客观因素的影响。
本发明的积极效果在于有效提高上述工作在一相一零供电回路中的各种电器设备抗冲击能力，使其正常使用的可靠性和寿命得到进一步提高；也能有效的减少社会上经常碰到的部分纷争、纠纷和不安定因素。
图1为采用分立元件的电气原理图；图2为外接使用的电压自动监控器与被保护设备电气联接图；图3为采用集成电路的电气原理图。
图1、图2、图3中1和3＝一相一零电源输入端，2和4＝一相一零电源输出端；图1中的R1、R2、R14＝信号取样电阻，R3、R5、R6、R9、R10、R12、R16、R17＝偏置钳位电阻，R4、R8、R15＝提供工作电位电阻，R7、R11、R13、R18、R19＝限流电阻，RW1、RW2、RW3＝调整电位器，DW1、DW2、DW3、DW4、DW5＝稳压二极管，D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7＝整流二极管，C1、C2、C3、C4、C6、C8、C9、C10＝滤波电容，C5、C7＝降压电容，3CT1、3CT2＝可控硅，Q1、Q2、Q3、Q4、Q5＝三极管，J1、J2＝继电器，J1(常闭)＝继电器J1的正常工作状态，J2(常开)＝继电器J2的正常工作状态，LED高、LED正常、LED低＝工作状态指示发光二极管＝图2中的5、6、7；图2中的8＝铭牌。
图3中的C1、C3＝降压电容；D1～D8＝整流二极管；D9～D12＝门二极管；R1、R2＝限位电阻；DW1＝稳压二极管；C2＝滤波电容；R3～R10＝门电阻；R11、R12、R14＝限流电阻；R13＝偏置电阻；IC1～IC4＝集成电路块；IC块中的+、-＝集成块的输入门极性；Q＝三极管；3CT＝三端双向可控硅；LED1～LED3＝发光二极管指示灯。
具体实施例方式
为了便于说明工作过程，用分立元件构成的电气原理1说明工作过程。通过C5、C6、C7、C8、D3、D4、D5、D6、DW3、DW4、R10、R12等元件共同构成降压、整流、稳压、滤波工作电源部分，为继电器J1、J2和各三极管提供工作电源。R1、R2、R14与RW1、RW2、RW3共同构成电压分压取样系统。当R1与RW1的分压高于DW1时，DW1导通，信号经D1触发3CT1导通，J1得电吸合，切断后端电路，使被保护设备脱离电网，同时接通LED高，给出了电压高于被保护设备允许工作电压的明确指示。
当网路电压逐步下降，下降到R1与RW2的分压值低于DW2时，三极管Q3从超出允许电压状态下的逻辑1变为逻辑0，Q2从逻辑0变为逻辑1，Q1逻辑1变为逻辑0，关断可控硅3CT1的通路，继电器J1断电释放，接通后端电路，被保护设备得电投入运行，并同时分断电压高指示发光二极管和接通电压正常指示发光二极管。
电压正常时继电器J1处于释放状态，依靠其长闭接点接通后端电路；继电器J2处于吸合状态，依靠其长开接点吸合后接通后端电路。
当电网电压受故障影响继续下降，下降到R14与RW3的分压值低于DW5时，三极管Q4从电压正常状态下的逻辑1变为逻辑0，Q5从逻辑0变为逻辑1，3CT2从逻辑0变为逻辑1，将继电器J2工作电源短接，J2释放切断被保护设备电源，并同时分断电压正常指示发光二极管和接通电压低指示发光二极管。
当电网电压逐步恢复，R14与RW3分压值高于DW5时，三极管Q4从逻辑0变为逻辑1，Q5从逻辑1变为逻辑0，3CT2从逻辑1变为逻辑0，继电器J2得电吸合，接通后端被保护设备工作电源，并同时分断电压低指示发光二极管和接通电压正常指示发光二极管。
使用分立元件的整个电压自动监控器运行过程中的相关电压区段，内部运算结果布尔逻辑编码如下
再对图3采用集成电路的工作过程进行说明由C1、D1～D4、R1、DW1、C2共同构成为集成块IC1～IC4和可控硅3CT提供工作电源部分；由C3、D5～D8、R2共同构成为集成块提供信号的信号源部分；R3～R10共同构成IC1～IC4限位电位门。
当电网供电电压在我们设定值所允许的范围内时，其整个电路的逻辑编程为110001001；即IC1＝1、IC2＝1、IC3＝0、IC4＝0、Q＝0、3CT＝1、LED1＝0、LED2＝0、LED3＝1。
当电压超出我们设定的允许上限值时，IC4信号输入值高出我们所设置的限位门，IC4输出由0变为1、Q由0变1、3CT由1变0，此时的逻辑编码变为010110010，双向三端双向可控硅3CT关断，切断被保护设备工作电源。
当电网供电电压逐渐下降，达到我们允许恢复供电时，IC2输入信号电压达到我们允许恢复供电值时，IC2由0变为1、3CT由0变为1，此时的逻辑编码变为010001001，三端双向可控硅导通，恢复对被保护设备的供电。
当电网供电电压低于我们的设定值时，IC3输入的信号电压低于我们所设置的限位门，IC3输出由0变为1、Q由0变1、3CT由1变0，此时的逻辑编码变为001010100，双向三端可控硅3CT关断，切断被保护设备工作电源。
当电网供电电压逐渐上升，达到我们允许恢复供电时，IC1输入信号电压达到我们允许恢复供电值时，IC1由0变为1、3CT由0变为1，此时的逻辑编码变为110001001，三端双向可控硅导通，恢复对被保护设备的供电。
使用集成电路的整个电压自动监控器运行过程中的相关电压区段，内部运算结果布尔逻辑编码如下
各电压限值的设定切断后端被保护设备电源的最高电压限值，允许恢复的电压限值；切断后端被保护设备电源的最低电压限值及允许恢复电压限值，均可根据被保护设备允许工作电压范围，在编制程序时予以设定。
对于已在运行中的各种设备，只能采用外接的方式配用本发明的电压自动监控器加以保护。
权利要求
1.一种电压自动监控器，是继电器、双向可控硅、可控硅、集成块、三极管、二极管、稳压管、电阻、电容等电子元器件组成，其特征在于集成块IC1、IC2输出端通过二极管D9、D10接双向三端可控硅3CT控制极；集成块IC3、IC4输出端通过二极管D11、D12接三极管Q基极，三极管Q集电极接双向三端可控硅3CT控制极。
2.根据权利要求1所述的电压自动监控器，是由集成块为主体构成的，其特征在于电压正常运行时布尔逻辑编码110001001；最高电压限值布尔逻辑编码010110010；允许恢复电压限值布尔逻辑编码110001001；最低电压限值布尔逻辑编码001010100；允许恢复电压限值布尔逻辑编码110001001。
3.根据权利要求1所述的电压自动监控器，是由分立元件为主体构成的，其特征在于电压正常运行时布尔逻辑编码010100011001；最高电压限值布尔逻辑编码110110000100；允许恢复电压限值布尔逻辑编码101000001001；最低电压限值布尔逻辑编码010101100010；允许恢复电压限值布尔逻辑编码010100011001。
全文摘要
电压自动监控器，属于继电保护领域。目的是为了解决一相一零供电回路中的各种用电设备，在故障过电压或故障低电压时所造成的损害。解决问题的技术方案是通过电子技术和电子元件、集成电路、双向可控硅、可控硅、继电器等，在通过设计时的数码编程，使其达到在超出或低于被保护设备额定允许工作电压范围时自动切断电路，当电压恢复到允许工作范围时又自动接通电路。广泛应用于用一相一零作为供电回路的各种用电设备。
文档编号H02M5/257GK1763680SQ20041008381
公开日2006年4月26日 申请日期2004年10月19日 优先权日2004年10月19日
发明者阚武 申请人:阚武