本实用新型涉及电源技术领域，具体涉及一种实验室交直流电源短路保护装置。
背景技术：
目前很多高等院校，特别是高等职业院校都投入了大量设备，用来提高学生实践操作技能，在电气自动化、机电一体化等专业的众多专业课程实验实训项目中，所用执行元件（或称为负载）电压等级绝大多数为交流220V或直流24V，一般用熔断器作为电源短路保护元件。这种保护方式虽然简单有效，但是在负载发生短路现象时，通过烧毁熔断器的熔芯来保护电源。要恢复供电必须更换熔断器，既浪费又比较麻烦。同时，在产生短路时还会伴随以下现象：爆炸、冒烟及焦味。这易造成部分学生，特别是心理素质较差的学生在线路或程序调试时产生一定的恐惧心理，这样会让他们在实验实训项目中表现出不主动、不积极，更不敢实践、不敢创新。
虽然目前已有很多院校采用各种电源保护装置，在教学过程中起到一定积极作用，但仍存在诸多不足之处：
1、保护范围窄：很多现有电源保护装置要么只能保护交流电源，要么只能保护直流电源，而且保护电源电压等级也较单一。
2、教学效率低：因保护装置无明显的正常供电和负载短路指示，负载在发生短路时，使用者不容易察觉短路现象的发生，多为怀疑线路连接或程序编写错误。因线路或程序检测而浪费较多时间，从而使得实验实训课程教学效率较低。
3、维护不方便：在电源短路装置发生故障时，控制电路比较复杂，老师或学生无法修复，需要专业技术人员维护，给使用者带来不便，而且投入成本较高。
4、功能提升空间小：绝大多数现有电源短路保护装置，因线路已固化，功能则无法继续拓展。
技术实现要素：
本实用新型要解决的技术问题是提供一种实验室交直流电源短路保护装置，本实用新型有效解决了传统实验实训过程中负载短路时需要频繁更换熔断器，使得教学效率低下，而熔断器熔芯烧毁过程中伴随产生的现象，又易使学生产生调试项目恐惧症，不利于学生专业课程的学习和实践技能的提高，且阻碍了学生创新性思维的培养。
本实用新型通过以下技术方案实现：
一种实验室交直流电源短路保护装置，其特征在于：所述保护装置设置于电源（1）与负载（18）之间，保护装置主要由熔断器（2）、中间继电器、发光二极管、电阻以及按钮串并联而成；所述中间继电器包括切断负载电源中间继电器KA1、短路动作中间继电器KA2、电源输出中间继电器KA3，中间继电器均为带底座的8脚中间继电器；所述发光二极管包括负载短路指示发光二极管VD1（8）、正常供电指示发光二极管VD2（12）；所述电阻包括负载短路指示阻流电阻R1（7）、正常供电指示限流电阻R2（11）；所述按钮包括短路保护复位按钮SB1（3）、短路保护装置输出电源起动按钮SB2（10）、保护装置性能测试按钮SB3（17）。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述切断负载电源中间继电器KA1包括线圈（5）、常开触点（6）、常闭触点（16），短路动作中间继电器KA2包括线圈（9）、常开触点（4），电源输出中间继电器KA3包括线圈（15）、常开触点（13、14）。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述电源（1）与负载（18）之间通过熔断器（2）、电源输出中间继电器KA3的常开触点（13）和切断负载电源中间继电器KA1的常闭触点（16）相连，短路动作中间继电器KA2线圈（9）与电源输出中间继电器KA3的常开触点（13）相并联；性能测试按钮SB3（17）与负载（18）相并联；负载短路指示阻流电阻R1（7）与负载短路指示发光二极管VD1（8）相串联后与切断负载电源中间继电器KA1线圈（5）相并联，正常供电指示限流电阻R2（11）与正常供电指示发光二极管VD2（12）相串联后与电源输出中间继电器KA3线圈（15）相关联。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述短路动作中间继电器KA2线圈（9）与电源输出中间继电器KA3线圈（15）之间通过电源输出中间继电器KA3的常开触点（14）相分离。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述负载短路指示发光二极管VD1（8）为红色发光二极管，正常供电指示发光二极管VD2（12）为绿色发光二极管。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述短路保护复位按钮SB1（3）为红色按帽，短路保护装置输出电源起动按钮SB2（10）为绿色按帽，保护装置性能测试按钮SB3（17）为黄色按帽。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述中间继电器在线圈得电时内部自带的指示灯亮。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述中间继电器KA1、KA2、KA3的电压等级为交流220V、直流5V、12V、24V，或根据负载电压等级需要选择相应额定电压等级的中间继电器。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述电源（1）与保护装置的进线端子连接，负载（18）与保护装置的出线端子连接。
本实用新型进一步技术改进方案是：
所述保护装置的元器件可安装在绝缘板上，通过线路相连构成；或通过印制电路板，将中间继电器的底座和其他元器件固定在上面，中间继电器与底座可插拔连接。
本实用新型与现有技术相比，具有以下明显优点：
本实用新型采用按钮、中间继电器等低压电器实现对电气自动化、机电一体化等专业实验室中实验实训装置所提供的交直流电源进行短路保护；
1、教学效率高：在负载发生短路时，该保护装置断开电源与负载的连接，保护了电源，这则无需频繁更换因负载短路所烧毁的熔断器熔芯，既节约实验实训成本，又能提高教学效率；因不会产生短路时的伴随现象，既不会让学生项目调试时产生恐惧心理，又能提高学生大胆实验和勇于实践创新的能力。
2、适用负载范围广：无论负载为交流负载还是直流负载，只要更换三个中间继电器的线圈额定电压就能满足多种负载不同电压等级的需要。
3、安装维护方便：保护装置因所用元器件较少，且为电气线路连接，不涉及电子线路，所以老师和学生都可自行拆卸和安装，而且一旦发生异常，老师和学生均能快速检测与维修，使用非常方便。
4、可视性好：保护装置为负载正常供电和发生短路现象时提供指示，使用者通过红、绿发光二极管便可很容易辨别项目在调试过程中所接连的负载是否存在短路现象。
附图说明
图1为本实用新型电源短路保护装置电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型包括电源1、熔断器2、按钮、中间继电器、电阻、发光二极管和负载18；所述电源1为实验实训装置所提供的交流电源或直流电源；所述熔断器2为防止该装置长期使用，中间继电器触点动作不迅速而使电源短路；所述按钮包括短路保护复位按钮SB1 3、短路保护装置输出电源起动按钮SB2 10、保护装置性能测试按钮SB3 17；所述中间继电器包括负载短路发生时切断负载电源中间继电器KA1、短路动作中间继电器KA2、电源输出中间继电器KA3，切断负载电源中间继电器KA1包括线圈5、常开触点6、常闭触点16，短路动作中间继电器KA2包括线圈9、常开触点4，电源输出中间继电器KA3包括线圈15、常开触点13、14；所述电阻包括负载短路指示阻流电阻R1 7、正常供电指示限流电阻R2 11；所述发光二极管包括负载短路指示发光二极管VD1 8、正常供电指示发光二极管VD2 12，负载短路指示发光二极管VD1 8为红色发光二极管，正常供电指示发光二极管VD2 12为绿色发光二极管；所述负载18为实验实训装置所提供的交接接触器、中间继电器、电磁阀、指示灯等负载或执行元件。
所述电源1与负载18之间通过熔断器2、电源输出中间继电器KA3的常开触点13和切断负载电源中间继电器KA1的常闭触点16相连，正常使用时，电源输出中间继电器KA3的常开触点13闭合给负载供电，负载短路发生时，切断负载电源中间继电器KA1的常闭触点16断开，从而使电源与负载相分离，保护了电源；短路动作中间继电器KA2线圈9与电源输出中间继电器KA3的常开触点13相并联，负载短路时，电源输出中间继电器KA3的常开触点13断开，短路动作中间继电器KA2线圈9得电，其常开触点4闭合使切断负载电源中间继电器KA1的线圈5得电；保护装置性能测试按钮SB3 17与负载18相并联，通过按下保护装置性能按钮SB3 17来模拟负载短路现象，检测保护装置是否能迅速切换负载供电电源；负载短路指示阻流电阻R1 7与负载短路指示发光二极管VD1 8相串联后与切断负载电源中间继电器KA1线圈5相关联，负载短路时，负载短路指示发光二极管VD1 8亮；正常供电指示限流电阻R2 11与正常供电指示绿色发光二极管VD2 12相串联后与电源输出中间继电器KA3线圈15相关联，正常供电时，正常供电指示绿色发光二极管VD2 12亮；所述短路保护复位按钮SB1 3为红色按帽、短路保护装置输出电源起动按钮SB2 10为绿色按帽、保护装置性能测试按钮SB3 17为黄色按帽；所述中间继电器KA1、KA2、KA3均为带底座的8脚小型中间继电器，并且线圈得电时内部自带的指示灯亮，其线圈额定电压等级为最常用交流220V、直流5V、12V、24V，也可根据实验实训装置上负载电压等级需要选择其他额定电压等级的中间继电器；所述短路动作中间继电器KA2线圈9与电源输出中间继电器KA3线圈15之间通过电源输出中间继电器KA3的常开触点14相分离，这样即使该保护装置接通供电电源而不工作时，短路动作中间继电器KA2线圈9与电源输出中间继电器KA3线圈15也不会串联接入电路而浪费电能且缩短自身使用寿命；所述保护装置所有元器件既可安装在绝缘板上，通过线路相连构成，这样便于拆卸；也可通过印制电路板，将中间继电器的底座和其他元器件固定在上面，但中间继电器可插拔；所述保护装置设有电源进线端子和电源输出端子，便于使用连接供电电源及负载。
结合图1简述本实用新型的工作原理：
使用者首先断开实验实训装置电源，然后将实验实训装置所提供的交流或直流电源接入该电源保护装置，再将所有负载按相应连接方式接入该电源保护装置的电源输出端。当使用者需要调试线路或编写的程序时，将实验实训装置电源开关合上，然后按下短路保护装置输出电源起动按钮SB2 10，电源输出中间继电器KA3线圈15得电，其常开触点13、14闭合，此时电源经熔断器2、短路保护复位按钮SB1 3、电源输出中间继电器KA3的常开触点13和切断负载电源中间继电器KA1的常闭触点16向负载供电，因其常开触点13、14闭合，使得电源输出中间继电器KA3实现了自锁功能，这样则能给负载持续供电。同时，正常供电指示发光二极管VD2 12亮，表明该保护装置向负载供电正常。
当负载发生短路时，电源输出中间继电器KA3线圈15两端等电位且为0V，这时电源输出中间继电器KA3线圈15失电，其常开触点13、14断开；因此时负载仍然为短路状态，给短路动作中间继电器KA2线圈9提供了电源回路，电源回路为：“电源一端经熔断器2、短路保护复位按钮SB13、短路动作中间继电器KA2线圈9、切断负载电源中间继电器KA1的常闭触点16、使负载短路的连续线至电源另一端”，使得短路动作中间继电器KA2线圈9得电，其常开触点4闭合，又使得切断负载电源中间继电器KA1线圈5得电，其常开触点6闭合实现自锁功能，其常闭触点16断开，从而切断了供电电源与负载之间的连接，保护了电源。同时，负载短路指示发光二极管VD1 8亮，表明使用者所连接的负载存在短路现象，提醒使用者断开电源开关，排除负载短路问题。使用者将短路问题排除后，再次合上电源和按下短路保护装置输出电源起动按钮SB2 10，给负载提供电源，其工作过程同上所述。
使用者在未切断实验实训装置电源开关情况下，可通过按下短路保护复位按钮SB1 3，使得切断负载电源中间继电器KA1的线圈5失电，其常开触点6断开，常闭触点16闭合。同时，负载短路指示发光二极管VD1 8熄灭。或通过直接切断实验实训装置电源开关使得负载短路指示红色发光二极管VD1 8熄灭。
在保护装置长期未使用且即将投入使用之前，或使用者想测试一下保护装置的性能时，首先按下短路保护装置输出电源起动按钮SB2 10，使保护装置正常向负载供电，当然此时不连接任何负载，按下保护装置性能测试按钮SB3 17，模拟所接负载发生短路，观察短路动作中间继电器KA2线圈9是否动作，若动作，则切断负载电源中间继电器KA1的线圈5是否动作，若动作，短路动作中间继电器KA2线圈9是否又立刻失电，同时，负载短路指示发光二极管VD1 8是否被点亮，如果负载短路指示发光二极管VD1 8被点亮，再按下短路保护复位按钮SB 13，观察此时切断负载电源中间继电器KA1的线圈5是否失电，负载短路指示发光二极管VD1 8是否熄灭，若熄灭则说明保护装置保护性能良好，可以投入使用。
使用者可根据实验实训室装置中负载电压等级的需要，更换与之电压等级相匹配的三个中间继电器，即拔即插即用，相当方便。同时，因保护装置组成元器件较少，且线路连接比较简单，所以维护亦相当方便。
本实用新型方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。