專利名稱：一種可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電器開關技術，特別涉及一種可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器。
背景技術：
眾所周知，凡是有觸點的電力開關在分斷的過程中都有不同程度的電弧產生。長期以來，電力開關的電弧問題是國內外電力開關行業的非常重視的一大研究課題，從電弧的角度講，“無電弧分斷”是國內外電力開關行業追求的最高境界。電弧的危害主要表現在以下幾方面:1、延長了開關電器切斷故障的時間，由于電弧的溫度很高，其表面溫度可達3000 - 4000度，中心溫度可達10000度，如果電弧長時間燃燒，不僅將觸頭表面的金屬熔化或蒸發，而且引起電弧附近電氣絕緣材料燒壞，并且容易引起以下事故:a.使開關的內部溫度和壓力劇增引起爆炸；b.形成飛弧，造成電源短路事故。2、減少了開關的電壽命和機械壽命，3、尤其是在可燃氣體環境中，電弧產生會引起火災，給人民生命財產造成極大損失。目前傳統的有觸點的自復式過欠電壓保護器，其進行合分的執行機構多數為繼電器，并且未采用任何滅弧手段。而目前國內尚無能達到無電弧要求的過、欠電壓保護器產品和文獻報道，因此需要研制一種采用新技術的帶觸點保護器，從根本上解決電弧的問題。
發明內容鑒于現有技術存在的不足，本實用新型的目的是，提供一種解決方案，采用“過零分斷”技術，利用交流電周期性的規律和特點，使保護器在過零點的時刻分斷，有效地解決這一問題，使保護器在動、靜觸頭分離的過程中，從根本上抑制電弧的產生，從而實現“無電弧合分”。為實現上述目的，本實用新型是采用這樣的方案實現的:可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器，其特征在于，包括中央處理器、控制模塊、電源模塊、繼電器模塊、電壓信號采集電路和電流信號采集電路；中央處理器采用PIC16F676單片機，控制模塊包括觸發電路，觸發電路由光電耦合器、電阻和二極管連接組成，繼電器模塊包括繼電器驅動電路和磁保持繼電器，磁保持繼電器的觸點串接在220V AC電源相線上，電壓信號采集電路由四運放LM324、光電耦合器、穩壓二極管和電阻連接組成，電流信號采集電路由電流互感器、穩壓二極管和阻容元件連接組成；其中，用于采集電流信號的電流互感器由線圈和開口式磁環構成，開口式磁環的開口方向與半徑夾角為50度，開口間隙為2.1_。根據上述方法，可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器“合-分”達到30萬次。本實用新型的有益效果:本實用新型是一種避免觸頭合、分時產生電弧的有效方法，即利用交流電周期性特點，交流電壓過零點時刻接通，交流電流過零點時刻分斷，以實現自復式過欠電壓保護器合、分時沒有電弧產生。由于無電弧分斷使觸頭材料不被燒蝕，所以觸點間接觸電阻小，能耗降低。并且減少了貴金屬資源的消耗，使保護器的電壽命提高數十倍，機械壽命也得到較大提高，同時避免了電弧引起的相間短路問題。
圖1、可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器電路框圖；圖2、電壓信號時序坐標圖；圖3、電流信號時序坐標圖；圖4、零合零分程序流程圖；圖5、開口磁環示意圖；圖6、電壓采集電路圖；圖7、電流采集電路圖；圖8、觸發電路圖；圖9、開口磁環立體圖。圖中:1.開口磁環，2.磁環開口。
具體實施方式
以下結合附圖詳細描述本實用新型:如圖1至圖9所示，可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器，包括中央處理器、控制模塊、電源模塊、繼電器模塊、電壓信號采集電路和電流信號采集電路，中央處理器采用PIC16F676單片機。 控制模塊包括觸發電路，觸發電路由光電耦合器、電阻和二極管連接組成。繼電器模塊包括繼電器驅動電路和磁保持繼電器。電壓采集電路由四運放LM324、光電耦合器、穩壓二極管和電阻連接組成。電流采集電路由電流互感器、穩壓二極管和阻容元件連接組成；其中，用于采集電流信號的電流互感器由線圈和開口式磁環構成，開口式磁環的開口方向與半徑夾角為50度，開口間隙為2.1mm。采用以開口式磁環為磁芯體繞制電流互感器可以大大提高磁通量，提高感應電流的精度。電壓信號采集電路的輸入端連接220V AC電源，采集的交流電壓經電阻接到光電率禹合器的輸入端，經光電稱合，光電稱合器的輸出端將稱合電壓信號傳送給中央處理器。如圖2所示電壓信號時序坐標圖中，當交流電壓正常時，中央處理器迅速識別判斷，并在采集到交流電壓第一個過零點時，于t3時刻發出吸合信號輸入到繼電器模塊，經繼電器吸合響應時間后，恰好在交流電壓過零點時吸合；tl為中央處理器接收到電壓正常信號后采集到的第一個零點；tl t2為一個周波；t合為繼電器吸合響應時間，t合=12ms ；t3為從第一個過零點到繼電器執行脫扣瞬間前一段的時間，t3= (20-t合)ms=8ms。電流信號采集電路的電流互感器初級連接220V AC電源，電流感應信號從電流互感器次級輸出，經穩壓二極管穩壓、阻容濾波后送入到中央處理器。如圖3所示電流信號時序坐標圖中，當電壓異常時中央處理器迅速識別判斷，并在采集到第一個交流電流過零點后，于t4時刻發出分斷信號輸入到繼電器模塊，經繼電器分斷響應時間后，恰好在交流電過零點時分斷；tl為CPU接收到電源異常后采集到的第一個零點；tl t2:為一個周波；t分:為繼電器分斷響應時間，t分=8ms ；t4:為從第一個過零點到繼電器執行脫扣瞬間前一段的時間，t4= (20- t分)ms=12ms。本實施例中，磁保持繼電器的平均閉合響應時間為t合=12ms，一個周波為20ms，即t3=8ms ;磁保持繼電器的平均分斷響應時間為t分=8ms,—個周波為20ms,即t4=12ms。與接觸器等低壓控制元件相比，本公司的專用磁保持繼電器的結構不同，觸頭的開距、超程技術參數不同。經過30萬次以上“合-分”的試驗，均在過零點時合分，磁保持繼電器響應時間的變化可忽略不計。由于觸頭材料不燒蝕，所以觸點間接觸電阻小，能耗降低。并且減少了貴金屬資源的消耗，使保護器的電壽命提高數十倍，機械壽命也得到較大提高，同時避免了電弧引起的相間短路問題。根據上述說明，結合本領域技術可實現本實用新型的方案。
權利要求1.一種可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器，其特征在于，包括中央處理器、控制模塊、電源模塊、繼電器模塊、電壓信號采集電路和電流信號采集電路；中央處理器采用PIC16F676單片機；控制模塊包括觸發電路，觸發電路由光電耦合器、電阻和二極管連接組成；繼電器模塊包括繼電器驅動電路和磁保持繼電器，磁保持繼電器的觸點串接在AC220V電源相線上；電壓信號采集電路由四運放LM324、光電耦合器、穩壓二極管和電阻連接組成；電流信號采集電路由電流互感器、穩壓二極管和阻容元件連接組成；其中，用于采集電流信號的電流互感器由線圈和開口式磁環構成，開口式磁環的開口方向與半徑夾角為50度，開口間隙為2.1mm。
專利摘要本實用新型涉及一種可實現過零點合、分的自復式過欠電壓保護器，包括中央處理器、控制模塊、電源模塊、繼電器模塊、電壓和電流采集電路；繼電器模塊包括磁保持繼電器，磁保持繼電器的觸點串接在220VAC電源相線上，電流信號采集電路包括電流互感器，電流互感器由線圈和開口式磁環構成，當交流電壓正常時，中央處理器在采集到交流電壓第一個過零點時，于t3時刻發出吸合信號給繼電器模塊，經繼電器吸合響應時間后，恰好在交流電壓過零點時吸合；當電壓異常時，中央處理器在采集到第一個交流電流過零點后，于t4時刻發出分斷信號給繼電器模塊，經繼電器分斷響應時間后，恰好在交流電過零點時分斷；無電弧分斷使觸頭材料不被燒蝕，觸點間接觸電阻小，能耗降低，電壽命高，機械壽命高，同時避免了電弧引起的相間短路問題。
文檔編號H02H3/24GK202997503SQ20122072722
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月26日 優先權日2012年12月26日
發明者張孟春, 葛志杰 申請人:天津市梭泰電氣技術有限公司