一种过压欠压及延时保护电路的设计.doc

一种过压欠压及延时保护电路的设计
引言
在工业控制中,用电设备通常工作在三相电源中,而很多用电设备在使用中对相应提供的工作电源有着较高的要求。通常电网产生的电压偏高(是指给定的瞬间设备端电压U与设备额定电压Un之差),又因为大功率电动机的起动、电焊机的工作,特别是大型电弧炉和大型轧钢机冲击性负荷的工作,均会引起负荷的急剧变动,使电网电压损耗随之产生相应变动,从而使用户公共供电点的电压出现波动现象。而上述情况所造成的电压波动,又会给用电设备造成不应有的过压、欠压现象。如长时间供给用电设备,则会对用电设备造成损坏。所以在用电设备使用中,会加入相应的保护电路,以保证用电设备在正常的供电状态下使用。当供电线路出现过(欠)压时,如有保护电路进行有效保护,就能确保用电设备安全正常运行。
设计思路
本文中所设计的保护电路通过对所供电设备电压进行取样检测,如电压出现过压、欠压现象时,保护电路内部执行继电器延时,释放,即保护电路在正常工作时无过压、欠压情况下内部执行继电器呈吸合状态,从而达到对用电设备的保护。工作状态图如图1所示。
工作状态图
过压状态
从图1可见,当加入工作电压大于欠压状态最高值,且小于过压状态最小值时,保护电路内部执行继电器呈吸合状态。当电网电压超出过压设定值时,此时保护器进入延时保护工作状态,延时T(时间)到达后,内部执行继电器由吸合状态转为释放。
欠压状态
当加入工作电压小于过压状态最小值,且大于欠压状态最高值时,保护电路内部执行继电器呈吸合工作状态。当电网电压低于欠压设定值时,此时保护电路进入延时保护工作状态,延时T(时间)到达后,内部执行继电器由吸合状态转为释放。
延时工作部分
保护电路根据过压、欠压设定值,对延时保护加入时间可调功能,以满足不同的过压、欠压保护。本例中可采用MC4541摩托罗拉公司的可编程定时集成电路来完成该功能。通过集成
①~③脚为时钟振荡器外接电阻(①脚RTC为定时电阻可调),电容②脚(CTC定时电容)来实现延时。

这里,具体延时时间T=×TC,由于定时集成电路的○12、○13脚为A、B,且A=0,B=0,2n=8192,T=×8192×1×106××10-9=32s。
相应设定时间由RRTC来调整。外围⑥脚MR为手动复位控制端,低电平“0”时,计时器工作延时,高电平“1”时,计时器自动复位导通。⑨脚输出高或低电平选择端,⑩脚MODE单定时或循环定时选择端分别选择“1”和“0”时,则⑧脚Q输出端工作状态为通电吸合,即输出高电平;当⑥脚MR为低电平“0”时,计时器工作延时待延时结束后,⑧脚由高电平跳变为低电平,外控继电器由吸合变为释放。
保护电路技术参数
过压保护参数
保护电路过压参数设置为:412V、424V、436V、448V、460V、472V。可根据需求进行过压值设定。
欠压保护参数
保护电路欠压参数设置为:376V、364V、352V、340V、328V。可根据需求进行欠压值设定。
保护时间参数
保护电路延时时间30s可调。可根据过(欠)压值来设定相应时间。
原理分析
本文设计的保护电路如图2所示。

工作原理图
原理分析
在正常工作情况下,被检测的相电压L1、L2、L3分别经三组电压检测电路,且三组相同。