過(guò)欠電壓保護(hù)電路)

1、 成績(jī)?cè)u(píng)定： 傳感器技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 題 目 過(guò)欠電壓保護(hù)電路 摘要當(dāng)異動(dòng)的電網(wǎng)電壓高于或低于用電設(shè)備的正常工作電壓范圍時(shí)，過(guò)欠電壓報(bào)警裝置能自動(dòng)切斷用電設(shè)備的電源，從而起到保護(hù)用電設(shè)備的作用。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)到正常范圍內(nèi)后，當(dāng)異動(dòng)的電網(wǎng)電壓高于或低于用電設(shè)備的正常工作電壓范圍時(shí)，過(guò)欠電壓報(bào)警裝置能自動(dòng)切斷用電設(shè)備的電源，從而起到保護(hù)用電設(shè)備的作用。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)到正常范圍內(nèi)后。經(jīng)過(guò)過(guò)欠電壓報(bào)警裝置電路的延遲，將自動(dòng)恢復(fù)電網(wǎng)電壓對(duì)用電設(shè)備的供電，保證了用電設(shè)備正常安全地運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)交流電壓250V或180V時(shí)，經(jīng)本裝置將切斷用電設(shè)備的交流供電。在電網(wǎng)交流電壓恢復(fù)正常后，經(jīng)過(guò)本裝置恢復(fù)用電設(shè)備的交流

2、供電。關(guān)鍵詞：電壓傳感器，晶閘管，繼電器。目 錄一 、設(shè)計(jì)目的1二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求12.1設(shè)計(jì)任務(wù)12.2設(shè)計(jì)要求1三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析13.1設(shè)計(jì)方法13.2設(shè)計(jì)步驟23.3設(shè)計(jì)原理分析5四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)6五、參考文獻(xiàn)7一 、設(shè)計(jì)目的 當(dāng)異動(dòng)的電網(wǎng)電壓高于或低于用電設(shè)備的正常工作電壓范圍時(shí)，過(guò)欠電壓報(bào)警裝置能自動(dòng)切斷用電設(shè)備的電源，從而起到保護(hù)用電設(shè)備的作用。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)到正常范圍內(nèi)后，經(jīng)過(guò)過(guò)欠電壓報(bào)警裝置電路的延遲，將自動(dòng)恢復(fù)電網(wǎng)電壓對(duì)用電設(shè)備的供電，保證了用電設(shè)備正常安全地運(yùn)行。二、設(shè)計(jì)任務(wù)與要求2.1設(shè)計(jì)任務(wù)1、 查閱傳感器有關(guān)方面的相關(guān)資料，了解此方面的發(fā)展?fàn)顩r。 2、掌握

3、所用器件的特性。 3、采用合理的設(shè)計(jì)方案。 4、設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。 2.2設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)一個(gè)過(guò)欠電壓保護(hù)電路，當(dāng)電網(wǎng)交流電壓大于250V或小于180V時(shí)，經(jīng)34s本裝置將切斷用電設(shè)備的交流供電，并用LED發(fā)光警示。在電網(wǎng)交流電壓恢復(fù)正常后，經(jīng)本裝置延時(shí)35分鐘后恢復(fù)用電設(shè)備的交流供電三、設(shè)計(jì)步驟及原理分析3.1設(shè)計(jì)方法本例電源過(guò)欠電壓保護(hù)電路采用電位器調(diào)節(jié)上下限保護(hù)電壓，通過(guò)觸發(fā)單向晶閘管的導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器來(lái)切斷工作電源，實(shí)現(xiàn)對(duì)電路的保護(hù)。 本電路的組成分過(guò)電壓保護(hù)和欠電壓保護(hù)兩部分，均有單向晶閘管，繼電器和保護(hù)電壓調(diào)節(jié)電位器組成。3.2設(shè)計(jì)步驟 圖1 單相橋式整流電路3.2.1整流電路在工作時(shí)

4、，電路中的四只二極管都是作為開(kāi)關(guān)運(yùn)用，根據(jù)圖1的電路圖可知： 當(dāng)正半周時(shí)，二極管D1、D3導(dǎo)通（D2、D4截止），在負(fù)載電阻上得到正弦波的正半周； 當(dāng)負(fù)半周時(shí)，二極管D2、D4導(dǎo)通（D1、D3截止），在負(fù)載電阻上得到正弦波的負(fù)半周。3.2.2繼電器的特性 繼電器是一種電子控制器件，它具有控制系統(tǒng)（又稱輸入回路）和被控制系統(tǒng)（又稱輸出回路），通常應(yīng)用于自動(dòng)控制電路中，它實(shí)際上是用較小的電流去控制較大電流的一種“自動(dòng)開(kāi)關(guān)”。故在電路中起著自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。 3.2.3電磁繼電器的工作原理和特性 電磁式繼電器一般由鐵芯、線圈、銜鐵、觸點(diǎn)簧片等組成的。只要在線圈兩端加上一定的電壓，線

5、圈中就會(huì)流過(guò)一定的電流，從而產(chǎn)生電磁效應(yīng)，銜鐵就會(huì)在電磁力吸引的用下克服返回彈簧的拉力吸向鐵芯，從而帶動(dòng)銜鐵的動(dòng)觸點(diǎn)與靜觸點(diǎn)（常開(kāi)觸點(diǎn)）吸合。當(dāng)線圈斷電后，電磁的吸力也隨之消失，銜鐵就會(huì)在彈簧的反作用力返回原來(lái)的位置，使動(dòng)觸點(diǎn)與原來(lái)的靜觸點(diǎn)（常閉觸點(diǎn)）吸合。這樣吸合、釋放，從而達(dá)到了在電路中的導(dǎo)通、切斷的目的。對(duì)于繼電器的“常開(kāi)、常閉”觸點(diǎn)，可以這樣來(lái)區(qū)分：繼電器線圈未通電時(shí)處于斷開(kāi)狀態(tài)的靜觸點(diǎn)，稱為“常開(kāi)觸點(diǎn)”；處于接通狀態(tài)的靜觸點(diǎn)稱為“常閉觸點(diǎn)”。3.2.4繼電器主要產(chǎn)品技術(shù)參數(shù) 1)額定工作電壓 是指繼電器正常工作時(shí)線圈所需要的電壓。根據(jù)繼電器的型號(hào)不同，可以是交流電壓，也可以是直流電壓

6、。 2）直流電阻 是指繼電器中線圈的直流電阻，可以通過(guò)萬(wàn)能表測(cè)量。 3）吸合電流 是指繼電器能夠產(chǎn)生吸合動(dòng)作的最小電流。在正常使用時(shí)，給定的電流必須略大于吸合電流，這樣繼電器才能穩(wěn)定地工作。而對(duì)于線圈所加的工作電壓，一般不要超過(guò)額定工作電壓的1.5倍，否則會(huì)產(chǎn)生較大的電流而把線圈燒毀。 4）釋放電流 是指繼電器產(chǎn)生釋放動(dòng)作的最大電流。當(dāng)繼電器吸合狀態(tài)的電流減小到一定程度時(shí)，繼電器就會(huì)恢復(fù)到未通電的釋放狀態(tài)。這時(shí)的電流遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于吸合電流。 5）觸點(diǎn)切換電壓和電流 是指繼電器允許加載的電壓和電流。它決定了繼電器能控制電壓和電流的大小，使用時(shí)不能超過(guò)此值，否則很容易損壞繼電器的觸點(diǎn)。3.2.5繼電器測(cè)

7、試 1)測(cè)觸點(diǎn)電阻 用萬(wàn)能表的電阻檔，測(cè)量常閉觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)電阻，其阻值應(yīng)為0；而常開(kāi)觸點(diǎn)與動(dòng)點(diǎn)的阻值就為無(wú)窮大。由此可以區(qū)別出那個(gè)是常閉觸點(diǎn)，那個(gè)是常開(kāi)觸點(diǎn)。 2) 測(cè)線圈電阻 可用萬(wàn)能表R×10檔測(cè)量繼電器線圈的阻值，從而判斷該線圈是否存在著開(kāi)路現(xiàn)象。 3)測(cè)量吸合電壓和吸合電流 找來(lái)可調(diào)穩(wěn)壓電源和電流表，給繼電器輸入一組電壓，且在供電回路中串入電流表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。慢慢調(diào)高電源電壓，聽(tīng)到繼電器吸合聲時(shí)，記下該吸合電壓和吸合電流。為求準(zhǔn)確，可以試多幾次而求平均值。 4)測(cè)量釋放電壓和釋放電流 也是像上述那樣連接測(cè)試，當(dāng)繼電器發(fā)生吸合后，再逐漸降低供電電壓，當(dāng)聽(tīng)到繼電器再次發(fā)生釋放聲音時(shí)，記

8、下此時(shí)的電壓和電流，亦可嘗試多幾次而取得平均的釋放電壓和釋放電流。一般情況下，繼電器的釋放電壓約在吸合電壓的1050，如果釋放電壓太小（小于1/10的吸合電壓），則不能正常使用了，這樣會(huì)對(duì)電路的穩(wěn)定性造成威脅，工作不可靠。3.2.6晶閘管簡(jiǎn)介 晶體閘流管簡(jiǎn)稱晶閘管，也稱為可控硅整流元件(SCR)，是由三個(gè)PN結(jié)構(gòu)成的一種大功率半導(dǎo)體器件。在性能上，晶閘管不僅具有單向?qū)щ娦?，而且還具有比硅整流元件更為可貴的可控性，它只有導(dǎo)通和關(guān)斷兩種狀態(tài)。 晶閘管的優(yōu)點(diǎn)很多，例如：以小功率控制大功率，功率放大倍數(shù)高達(dá)幾十萬(wàn)倍，反應(yīng)極快，在微秒級(jí)內(nèi)開(kāi)通、關(guān)斷、無(wú)觸點(diǎn)運(yùn)行，無(wú)火花、無(wú)噪聲、效率高，成本低等。因此，特

9、別是在大功率UPS供電系統(tǒng)中，晶閘管在整流電路、靜態(tài)旁路開(kāi)關(guān)、無(wú)觸點(diǎn)輸出開(kāi)關(guān)等電路中得到廣泛的應(yīng)用。晶閘管的弱點(diǎn)：靜態(tài)及動(dòng)態(tài)的過(guò)載能力較差，容易受干擾而誤導(dǎo)通。晶閘管從外形上分類主要有：螺栓形、平板形和平底形。 晶閘管的工作條件有如下幾點(diǎn)： (1)晶閘管承受反向陽(yáng)極電壓時(shí)，無(wú)論門極承受何種電壓、晶閘管都處于關(guān)斷狀態(tài)。 (2)晶閘管承受正向陽(yáng)極電壓時(shí)，僅在門極承受正向電壓的情況下晶閘管才導(dǎo)通。 通,即晶閘管導(dǎo)通后，門極失去作用。 (3) 晶閘管在導(dǎo)通情況下，當(dāng)主回路電壓(或電流)減小到接近于零時(shí),晶閘管關(guān)斷。3.3設(shè)計(jì)原理及分析電路中，繼電器K1、晶閘管VDH1與RP1組成過(guò)電壓保護(hù)電路，繼電器

10、K2、晶閘管VDH2與RP2組成欠電壓保護(hù)電路。交流電源經(jīng)過(guò)降壓變壓器T降壓、橋式全波整流，變?yōu)榈蛪褐绷麟妷汉螅ㄟ^(guò)R1、R2的分壓，輸出電源電壓變化的取樣電壓。一路通過(guò)調(diào)節(jié)電位器RP1取出上限控制電壓，加至晶閘管VDH1的觸發(fā)端，當(dāng)電源電壓超過(guò)最高限制電壓后，VDH1被觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器K1通電吸合，通過(guò)常閉觸點(diǎn)將被控電源切斷。 另一路通過(guò)RP2取出下限控制電壓，加至晶閘管VDH2的觸發(fā)端，當(dāng)電源電壓在正常范圍內(nèi)時(shí)，晶閘管VDH2被觸發(fā)導(dǎo)通，繼電器K2通電吸合，將被控電源接通，當(dāng)電源電壓為設(shè)定的最低電壓時(shí)，晶閘管VDH2因觸發(fā)電壓降低而截止。繼電器K2斷電釋放，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)被控工作電源。與繼電

11、器K1、K2并聯(lián)的二極管VD1、VD2為單向晶閘管的續(xù)流二極管，用來(lái)保護(hù)單向晶閘管，SB為復(fù)位開(kāi)關(guān)。圖2 過(guò)欠電壓保護(hù)電路 電壓傳感器是一種將被測(cè)電量參數(shù)轉(zhuǎn)換成直流電流、直流電壓并隔離輸出模擬信號(hào)或數(shù)字信號(hào)的裝置。電壓傳感器用于測(cè)量電網(wǎng)中波形畸變較嚴(yán)重的電壓或電流信號(hào)，也可以測(cè)量方波，三角波等非正弦波形。電壓傳感器是一種利用霍爾效應(yīng)，將原邊電壓通過(guò)外置或內(nèi)置電阻，將電流限制在10mA,此電流經(jīng)過(guò)多匝繞組之后，經(jīng)過(guò)聚磁材料將原邊電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)被氣隙中的霍爾元件檢測(cè)到，并感應(yīng)出相應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該電動(dòng)勢(shì)經(jīng)過(guò)電路調(diào)整后反饋給補(bǔ)償線圈進(jìn)而補(bǔ)償，該補(bǔ)償線圈產(chǎn)生的磁通與原邊電流（被測(cè)電壓通過(guò)限流電阻產(chǎn)生）產(chǎn)生的

12、磁通大小相等，方向相反，從而在磁芯中保持磁通為零。實(shí)際上霍爾電壓傳感器利用的是和磁平衡閉環(huán)霍爾電流傳感器一樣的技術(shù)，即零磁通霍爾電流傳感器。電壓傳感器分直流電壓傳感器和交流電壓傳感器，交流電壓傳感器是一種能將被測(cè)交流電流（交流電壓）轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，廣泛應(yīng)用于電力、郵電、石油、煤炭、冶金、鐵道、市政等部門的電氣裝置、自動(dòng)控制以及調(diào)度系統(tǒng)。交流電壓傳感器具有單路、三路組合結(jié)構(gòu)形式。直流電壓傳感器是一種能將被測(cè)直流電壓轉(zhuǎn)換成按線性比例輸出直流電壓或直流電流的儀器，也廣泛應(yīng)用在電力、遠(yuǎn)程監(jiān)控、儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、工業(yè)自控等各個(gè)需要電量隔離測(cè)控的行業(yè)。四、課程設(shè)計(jì)小結(jié)與體會(huì)中小型設(shè)備在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)異常的情況下往往會(huì)因無(wú)法正常工作而損壞，本課題的內(nèi)容是當(dāng)異動(dòng)的電網(wǎng)電壓高于或低于用電設(shè)備的正常工作電壓范圍時(shí)，過(guò)欠電壓報(bào)警裝置能自動(dòng)切斷用電設(shè)備的電源，從而起到保護(hù)用電設(shè)備的作用。當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)到正常范圍內(nèi)后，經(jīng)過(guò)過(guò)欠電壓報(bào)警裝置電路的延遲，將自動(dòng)恢復(fù)電網(wǎng)電壓對(duì)用電設(shè)備的供電，保證了用電設(shè)備正常安全地運(yùn)行。當(dāng)電網(wǎng)交流電壓250V或180V時(shí)，經(jīng)本裝置將切斷用電設(shè)備的交流