专利名称：一种过低压保护装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于低压电器技术领域，具体涉及一种过低压保护装置。
背景技术：
随着用电需求的增加和用电设备的多样化，用电设备的保护功能正在日趋完善。在供电电压异常时，如果不能及时恢复或切断，当持续的时间较长，往往会对用电设备造成损害，严重的甚至会危害人身安全。为解决电压异常造成的问题，低压塑壳断路器可通过采用过压和低压保护模块或装置来对异常的电压进行检测，在主回路的电压与预定值相比过高或过低时使塑壳断路器分断，实现保护下级线路负载和设备的目的。现有的过低压保护模块产品，通常需要接入N相，主要针对四极断路器，对于三极断路器往往不适用，在一定·程度上限制了过低压保护模块在塑壳断路器上的应用范围。现有的过低压保护产品在检测·主回路电压的信号时，有的取自断路器的进线侧，当长时间处于过电压情况下，会造成过低·压保护模块的电子线路部分的损坏，当由于塑壳断路器本体故障而导致断相时，该类产品无法检测出故障；有的检测主回路电压的信号取自断路器的负载侧，在断路器因某种故障分断后，过低压保护模块内的电子线路会失电而停止工作，从而不能指示是过压动作还是低压动作，与过电流保护动作的故障不能区分，会对排查和分析系统故障造成一定的困难。鉴于上述已有技术，有必要对现有的过低压保护装置加以改进，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。
发明内容本实用新型的目的在于提供一种安装简单，方便排查用电系统故障，且三、四极塑壳断路器都能适用的过低压保护装置。本实用新型的目的是这样来达到的，一种过低压保护装置，包括电源电路、电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路，所述电源电路与电压采样电路在主回路断路器的负载侧取电，所述电源电路与电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路连接进行供电，所述电压采样电路与微处理器电路连接，所述微处理器电路连接故障查询电路和输出电路，所述输出电路连接至主回路断路器。在本实用新型的一个具体的实施例中，所述的电压采样电路至少包括一路差分放大电路，每一路差分放大电路的输出端单独连接至微处理器电路。在本实用新型的另一个具体的实施例中，所述的电源电路包括直流电源发生电路和基准电源发生电路，所述的直流电源发生电路为输出电路提供第一直流电源VCC，并分别为电压采样电路、故障查询电路和微处理器电路提供第二直流电源VDD;所述的基准电源发生电路为电压采样电路提供基准电平VREF、为微处理器电路提供基准电压VR。在本实用新型的又一个具体的实施例中，所述过低压保护装置还包括指示电路和设定电路，所述的指示电路和设定电路与所述的微处理器电路连接，指示电路用于指示电压状态和故障信息，设定电路用于电压、时间参数的设定。[0009]在本实用新型的再一个具体的实施例中，所述的故障查询电路至少包括一个双色发光二极管或两个单色发光二极管、一个储能元件和一个查询开关。在本实用新型的还有一个具体的实施例中，所述的故障查询电路中的储能元件为电池或超级电容。在本实用新型的进而一个具体的实施例中，所述的输出电路的输出触点为机械触点或电子触点中的一种。本实用新型由于采用了上述结构，电源电路和电压采样电路在断路器的负载侧取电，在断路器因过压保护分断后，过低压保护装置断电，由此可避免过低压保护装置内部的电子线路因长时间的过电压而损坏，并能检测出因断路器本体故障导致的断相等问题。过低压保护装置取三相的线电压，不接入N相，既适用于三极断路器，也可用于四极断路器，灵活方便，以附件形式扩展断路器功能，安装简单，不改变断路器本体结构，同时能在由于·过压或低压保护而使断路器分断后，提供断电故障查询功能，方便排查用电系统故障。
图I为本实用新型的原理框图。图2为本实用新型的电压采样电路原理图。图3(a)为本实用新型的直流电源发生电路原理图。图3(b)为本实用新型的基准电源发生电路原理图。图4为本实用新型的微处理器电路、设定电路、指示电路和故障查询电路的电原理连接图。图5为本实用新型的输出电路原理图。
具体实施方式
为了使公众能充分了解本实用新型的技术实质和有益效果，申请人将在
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式
详细描述，但申请人对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本实用新型构思作形式而非实质的变化都应当视为本实用新型的保护范围。请参阅图1，一种过低压保护装置，包括电源电路、电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路，所述电源电路与电压采样电路在主回路断路器的负载侧取电，所述电源电路与电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路连接进行供电，所述电压采样电路与微处理器电路连接，所述微处理器电路连接故障查询电路和输出电路，所述输出电路连接至主回路断路器的动作元件。所述的过低压保护装置还包括指示电路和设定电路，所述指示电路和设定电路与微处理器电路连接。所述的微处理器电路根据电压采样电路的输入信号进行判断，控制输出电路的触点闭合或断开，故障查询电路能在断路器分断失电后查询故障类型。所述的电压采样电路至少由一路差分放大电路构成，每一路输出单独地连接至微处理器电路。请参阅图2，在本实用新型中，所述电压采样电路由电阻RfR12和运算放大器N1A、N1B、N1C组成三路差分放大器电路，取主回路断路器负载侧的A、B、C相两两之间的线电压，输出为对应于线电压的测量信号，运算放大器N1A、N1B、N1C采用LM324。所述的电阻Rl的一端接电阻RlO—端并与主回路断路器的出线端(负载侧)的A相线连接，电阻Rl的另一端接电阻R3的一端和运算放大器NlA的2脚，电阻R3的另一端和运算放大器NlA的I脚接微处理器电路中微控制器N4的18脚，运算放大器NlA的3脚接电阻R2的一端和电阻R4的一端，电阻R2的另一端接电阻R5的一端并与主回路断路器的出线端的B相线连接，电阻R5的另一端与电阻R7的一端和运算放大器NlB的6脚连接，电阻R7的另一端和运算放大器NlB的7脚接微处理器电路中微控制器N4的17脚，运算放大器NlB的5脚接电阻R6的一端和电阻R8的一端，电阻R6的另一端接电阻R9的一端并与主回路断路器的出线端的C相线连接，电阻R9的另一端接电阻Rll的一端和运算放大器NlC的9脚连接，电阻Rll的另一端和运算放大器NlC的8脚接微处理器电路中微控制器N4的15脚，运算放大器NlC的10脚接电阻R12的一端和电阻RlO的另一端，电阻R4的另一端、电阻R8的另一端和电阻R12的另一端共同接基准电平VREF，运算放大器NlA的4脚接第二直流电源
VDD，运算放大器 NlA 的 11 脚接地。取 R1=R2=R5=R6=R9=R10，R3=R4=R7=R8=R11=R12。差分放大电路的输出可以运用叠加原理进行计算，将每个信号单独施加于差分放大电路，得到对应的输出，最后将几个信号单独作用的输出进行叠加获得最终的结果。运用模拟电子电路的计算方法，容易得到Uab =—吳 i'UA — UB) + VREF,Ubc =— UC) + VREF,Uca =-化("('-IiA) + VREl',
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!U R5 R9UAB= (UA-UB)，UBC= (UB-UC)，UCA= (UC-UA)，则Uab = KUAB+VREF, Ubc = KUBC+VREF, Uca = KUCA+VREF,可见输出电压和输入电压相对应。所述的电源电路包括直流电源发生电路和基准电源发生电路，所述直流电源发生电路为输出电路提供第一直流电源VCC，为电压采样电路、故障查询电路和微处理器电路提供第二直流电源VDD ;所述基准电源发生电路为电压采样电路提供基准电平VREF，为微处理器电路提供基准电压VR。直流电源发生电路以三相取电为例，采用二相取电的方式时可只在其中一路上使用降压电容和限流电阻。请参阅图3(a)，所述直流电源发生电路包括电容Cl C5、电阻R13 R16，二极管Dl D6，稳压管Zl和电源芯片N2，在本实用新型中，电源芯片N2采用MAX1615。电容Cl的一端接主回路断路器的出线端的A相线，电容Cl的另一端接电阻R13的一端，电阻R13的另一端接二极管Dl的正极和二极管D2的负极，二极管Dl的负极与二极管D3的负极、二极管D5的负极和电阻R16的一端连接，二极管D3的正极与电阻R14的一端和二极管D4的负极连接，电阻R14的另一端接电容C2的一端，电容C2的另一端接主回路断路器的出线端的B相线，二极管D5的正极与电阻R15的一端和二极管D6的负极连接，电阻R15的另一端接电容C3的一端，电容C3的另一端接主回路断路器的出线端的C相线，电阻R16的另一端与稳压管Zl的负极、电容C4的一端、电源芯片N2的I脚和5脚连接并输出第一直流电源VCC，电源芯片N2的3脚与4脚和电容C5的一端连接并输出第二直流电源VDD，二极管D2的正极、二极管D4的正极、二极管D6的正极、稳压管Zl的正极、电容C4的另一端、电源芯片N2的2脚和电容C5的另一端共同接地。其中，由降压电容Cl C3对主回路的电压进行降压并由电阻R13 R15限流后进行桥式整流，输出的脉动直流经限流电阻R16后由稳压管Zl稳压，电容C4滤波，输出第一直流电源VCC，电源芯片N2对第一直流电源VCC进行降压并稳压，稳压后的输出作为第二直流电源VDD，电容C5为滤波电容。请参阅图3(b)，所述基准电源发生电路包括电阻R17、R18、电容C6、基准电压芯片N3和运算放大器N1D，在本实用新型中，基准电压芯片N3采用MAX6004，运算放大器NlD采用LM324。基准电压芯片N3的I脚接第二直流电源VDD，基准电压芯片N3的2脚与电容C6的一端和电阻R17的一端连接并输出基准电压VR，电阻R17的另一端接电阻R18的一端和运算放大器NlD的12脚，运算放大器NlD的13脚与14脚连接并输出基准电平VREF，基准电压芯片N3的3脚、电容C6的另一端和电阻R18的另一端共同接地。基准电压芯片N3 产生基准电压VR，用于校准，电阻R17 R18进行分压，经运算放大器NlD组成的跟随器后产生基准电平VREF，电容C6为滤波电容。考虑实际的功耗等要求，稳压管Zl也可以用功率晶体管组成的稳压电路来实现，电源芯片N2也可以用DC-DC芯片来提高效率。当然也可以不用阻容降压而采用开关电源的方式。所述的过低压保护装置还包括指示电路和设定电路，所述指示电路和设定电路与所述微处理器电路连接。请参阅图4，指示电路由电阻R21、R22和发光二极管H1、H2组成，用于指示电压状态和故障信息，电阻R21、R22的一端分别接微处理器电路中微控制器N4的14、13脚，电阻R21、R22的另一端分别接发光二极管Hl、H2的正极，发光二极管Hl、H2的负极共同接地；设定电路由编码开关S2组成，用于电压、时间参数的设定，在本实施例中，仅以一只为例，可为多只，编码开关S2采用P36S。编码开关S2的1、4、3、6脚分别接微处理器电路中微控制器N4的19、20、1、2脚，编码开关S2的2、5脚接微处理器电路中微控制器N4的9脚。所述的故障查询电路至少包括一个双色发光二极管或两个单色发光二极管、一个储能元件和一个查询开关。请再参阅图4，本实施例的故障查询电路包括电阻R21 R24、发光二级管HI、H2、二极管D9、D10、电容Cll和开关SI，其中二极管D10、电容Cll和电阻R23组成故障查询电路的储能电路，电容Cll为储能元件，所述的储能元件可为电池或超级电容。二极管DlO的负极接微处理器电路中微控制器N4的7脚，二极管DlO的正极、开关SI的一端和电阻R24的一端接微处理器电路中微控制器N4的11脚，开关SI的另一端接二极管D9的负极和电容Cll的一端，二极管D9的正极接电阻R23的一端，电阻R23的另一端接第二直流电源VDD，电阻R21、R22的一端分别接微处理器电路中微控制器N4的14、13脚，电阻R21、R22的另一端分别接发光二极管Hl、H2的正极，发光二极管HI、H2的负极、电容Cll的另一端和电阻R24的另一端共同接地。所述的微处理器电路包括微控制器N4、电阻R19、R20、电容C7 C10、晶振Yl和二极管D7、D8，在本实用新型中，所述的微控制器N4采用M16C。其中，电阻R20、电容C9和二极管D7组成复位电路，保证微控制器N4上电正常工作，当然也可以用复位芯片；电容C7 C8和晶振Yl组成晶振电路，二极管D8为防反二极管。电阻R19、R20的一端、电容ClO的一端、二极管D7的负极和二极管D8的负极接微控制器N4的7脚，电阻R19的另一端接微控制器N4的8脚，电阻R20的另一端、二极管D7的正极和电容C9的一端接微控制器N4的3脚，二极管D8的正极接第二直流电源VDD，晶振Yl的一端和电容C7的一端接微控制器N4的6脚，晶振I的另一端和电容C8的一端接微控制器N4的4脚，微控制器N4的16脚接基准电压VR，微控制器N4的5脚和电容C7 ClO的另一端共同接地。微控制器N4对电压采样电路送来的信号经AD转换后进行处理，控制指示电路指示当前电压的状态，第二直流电源VDD通过二极管D10、电阻R23对储能元件电容Cll进行充电。当发生过压故障或低压故障时，对应的指示电路中的发光二极管点亮，在超过延时阈值后发出指令使输出电路的触点闭合，使串联在触点电路的动作元件得电动作，分断断路器，同时将故障保存在微控制器N4的Flash中，故障记录在断路器重新合闸上电时清除或通过开关SI清除。断路器断开后，过低压保护装置失电，发光二极管熄灭，当需要查询故障时，只需按下查询开关SI，储能元件供电，则微控制器N4重新得电，同时开关SI按下的动作也送到微控制器N4识别，此时对应的故障指示灯、即发光二极管点亮，当然为降低查询时的电流消 耗，此时对微控制器N4可采用降低功耗的低速振荡模式。储能元件也可以采用电池，那样就不需要充电部分。请参阅图5，为本实用新型的输出电路原理图，所述的输出电路的输出触点可以采用电子触点或机械触点，在本实施例中，是采用由电阻R25、晶体管VI、二极管Dll和继电器Kl组成的机械触点输出电路。电阻R25的一端接微处理器电路中微控制器N4的12脚，电阻R25的另一端接晶体管Vl的基极，晶体管Vl的集电极接二极管Dll的正极和继电器Kl的16脚，二极管Dll的负极与继电器Kl的I脚共同接第一直流电源VCC，继电器Kl的5脚和8脚接入主回路断路器的动作元件的一组输入端，晶体管Vl的发射极接地。在KZl为高电平时，经限流电阻R25后晶体管Vl导通，控制继电器Kl的线圈得电，输出触点闭合(或断开)，而当KZl为低电平时，晶体管Vl不导通，继电器Kl线圈不得电，输出触点状态不改变。KZl的电平由微控制器N4控制，在满足要求时电平改变，正常时为低电平。此处也可采用固态继电器或功率晶体管来组成电子触点输出回路，在此不再赘述。在本实施例中，电压采样电路将主回路的电压进行处理变换后送给微处理器电路进行AD转换，得到代表主回路电压的数据。微处理器电路对得到的数据根据设定的阈值判断电压是否异常，当有过电压或低电压发生时，点亮指示电路中对应的发光二极管，并在故障持续超过延时阈值后，控制输出电路的继电器触点闭合，使串联的动作元件得电动作，分断断路器。动作元件可以为分励线圈、电动操作机构等。微处理器电路存储故障信息，在断路器分断后过低压保护装置失电，故障查询电路能在断路器分断失电后查询故障类型。设定电路用于电压、时间参数的设定。本实用新型取三相的线电压，不接入N相，既适用于三极断路器，也可用于四极断路器，灵活方便，以附件形式扩展断路器功能，安装简单，不改变断路器本体结构，同时能在由于过压或低压保护而使断路器分断后，提供断电故障查询功能，方便排查用电系统故障。
权利要求1.一种过低压保护装置，其特征在于包括电源电路、电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路，所述电源电路与电压采样电路在主回路断路器的负载侧取电，所述电源电路与电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路连接进行供电，所述电压采样电路与微处理器电路连接，所述微处理器电路连接故障查询电路和输出电路，所述输出电路连接至主回路断路器。
2.根据权利要求I所述的一种过低压保护装置，其特征在于所述的电压采样电路至少包括一路差分放大电路，每一路差分放大电路的输出端单独连接至微处理器电路。
3.根据权利要求I所述的一种过低压保护装置，其特征在于所述的电源电路包括直流电源发生电路和基准电源发生电路，所述的直流电源发生电路为输出电路提供第一直流电源VCC，并分别为电压采样电路、故障查询电路和微处理器电路提供第二直流电源VDD ;所述的基准电源发生电路为电压采样电路提供基准电平VREF、为微处理器电路提供基准电压VR0
4.根据权利要求I所述的一种过低压保护装置，其特征在于所述过低压保护装置还包括指示电路和设定电路，所述的指示电路和设定电路与所述的微处理器电路连接，指示电路用于指示电压状态和故障信息，设定电路用于电压、时间参数的设定。
5.根据权利要求I所述的一种过低压保护装置，其特征在于所述的故障查询电路至少包括一个双色发光二极管或两个单色发光二极管、一个储能元件和一个查询开关。
6.根据权利要求I所述的一种过低压保护装置，其特征在于所述的故障查询电路中的储能元件为电池或超级电容。
7.根据权利要求I所述的一种过低压保护装置，其特征在于所述的输出电路的输出触点为机械触点或电子触点中的一种。
专利摘要一种过低压保护装置，属于低压电器技术领域。包括电源电路、电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路，电源电路与电压采样电路在主回路断路器的负载侧取电，电源电路与电压采样电路、微处理器电路、故障查询电路和输出电路连接进行供电，电压采样电路与微处理器电路连接，微处理器电路连接故障查询电路和输出电路，输出电路连接至主回路断路器。优点可避免电子线路因长时间的过电压而损坏，并能检测出因断路器本体故障导致的断相等；适用于三极、四极断路器，灵活方便，以附件形式扩展断路器功能，安装简单，不改变断路器本体结构，同时能在由于过压或低压保护而使断路器分断后，提供断电故障查询功能，方便排查用电系统故障。
文档编号H02H3/20GK202696109SQ201220319870
公开日2013年1月23日 申请日期2012年7月4日 优先权日2012年7月4日
发明者孙伟锋, 王国良, 陆吉聪, 殷建强, 管瑞良 申请人:常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂)