具有多种保护功能电路的设计

在工业控制中,用电设备通常使用三相电源作为工作电源。但工作电源经常会受到各种因素的干扰，从而产生电压波动，造成过、欠电压等状况。如设备或电器长期工作在该环境中，会受到极大程度的损坏。因此，电源保护器要能对过压、欠压进行有效保护；此外，其还应具备相序鉴别保护功能，以确保用电设备能在各种条件下正常安全地运行。

　　保护分析

　　如图1所示，过压最小值与欠压最小值之间通常被称为正常工作电压（也称正常电压工作带）。电器的工作电压在此范围内波动，如达到过压或欠压设定值时，则保护器开始进行保护。

图1 过欠压保护参数 　　1过压保护状态 　　① 时序图分析 　　当保护器工作电压处在正常工作带时，工作保护触点吸合。如工作电压值超出过压设定值时，吸合工作触点进入设定的延时保护状态。待延时结束后，工作触点释放，由接通变至断开状态，直至工作电压重新回至正常电压工作带。 　　② 工作原理分析 　　如图2所示，IC1A与IC1B构成过压与欠压保护线路。其中，RP1为过欠压保护基准设定电位器，输入电压经R13分别加至IC1A反相输入②端与IC1B同相输入⑤端。取自RP1电位器的基准电压设定值随保护器⑦端电压变化而变化。如过压时，经RP1加至IC1A反相输入②端与IC1B同相输入端⑤的电压值也随之升高。过压保护设定电位器RP3上的电压由IC4三端稳压输出端经RP3分压（由R7、RP3、R8、RP4、R9构成串联回路）后通过R16加至IC1A③端同相输入端，与IC1A反相输入端电压比较。当V③＞V②时，则IC1A输出端①输出"0"电平，从而使IC2⑥端复位为"0"，IC2输出端⑧处于延时工作状态。 图2 工作时序图 　　2欠压保护工作状态 　　① 时序图分析 　　如工作电压超出其欠压设定值时,吸合工作触点进入所设定的延时保护状态(设定时间为0～30s)。待延时结束后，控制器工作触点释放，由接通状态变至断开状态，直至电压重新回至正常电压工作带。在工作时序图中，保护触点状态2、3即为欠压保护工作状态。 　　② 工作原理分析 　　如图3所示，欠压保护机理与过压保护非常相似。RP4是欠压保护设定电位器，IC4三端稳压电压输出电压经RP4分压后通过R17加至IC1B⑥端，与⑤端电压值比较。此时，过压保护基准设定电位器RP1处于欠压状态，RP1取样电压值也随之下降，使得IC1B中V⑤＜V⑥，则IC1B输出端⑦输出 "0"电平，从而将IC2⑥端MR手动控制端置为"0"， IC2输出端⑧端处于延时工作状态。 图3工作原理图 　　在过欠压保护电路设计上，为保证保护线路准确可靠地进行过压或欠压保护，将过欠压设定基准（RP1设定）电压分别接至IC1A反相输入②端和IC1B同相输入⑤端，从而保证了过压或欠压保护的唯一性。另外在电路中增加了VD4、VD3以保证在相应反馈回路中，如出现过压或欠压状态，工作单元能可靠地工作；加入IC2中⑥端的VD1、VD2、VD5构成了"与"门电路，实现了过压、欠压、灵敏度等保护功能。 　　3正常工作状态 　　当保护器外接工作电源在正常电压下工作时，无欠压或过压发生。IC1A输出端①和IC2B输出端⑦均为"1"电平，使得IC2⑥端为"1"，输出端⑧处于延时工作状态（输出高电平），直到下一次过压或欠压情况发生。 　　4相位灵敏度保护 　　在保护器处于正常工作带时（此时三相电源为正相序L1、L2、L3），如灵敏度超出设定值，保护器工作触点进入延时保护状态，直至延时保护触点断开。当检测的电压值逐渐小于设定值且低于最小值时，工作保护触点重新开始接通。 　　在保护器电源输入端⑤、⑥、⑦串接相应的RC移相电路（R4、RP9、C11、RP10、R5、R3）。调整相应电位器RP9、RP10，使加至整流桥输入端M、Q的电压为确定值（在保护器工作电源处于额定电压下进行调整）。如工作电压有波动，则由相应RC移相电路使整流桥电压输入端电压发生变化，从而使IC3A②端电压Vcc也发生变化。在取样电路中加入V1稳压管，则保证电压检测值不得超过V1稳压值。如超出，则IC3A中V③＜V②，输出①端为"0"，并使IC3B⑤端电平为"0"（C6经R28放电，电平下降）；同时，IC3B输入端V⑤＜V⑥（V⑥电平由R24、R23分压取得），输出端⑦亦为"0"，使IC2⑥端电平为"0"，产品处于保护状态。 　　相位灵敏度的调整电路由RP2、RP5组成，其将设定的电压值由R26加至IC3A同相输入端③，与经RC移相处理后所产生的Vcc比较。通常情况下，Vcc电压值应小于V1稳压值。当IC3A中V③＞V②时，IC3A输出①端为"1"，保证IC3B中V⑤＞V⑥（V⑤电压经VD7向C6快速充电），输出端⑦为"1"，使IC2⑥端为"1"，则相位灵敏度保护不工作。