三相電源監(jiān)控保護(hù)器控制原理及設(shè)計(jì)

眾所周知用電器如果不能在正常電壓范圍內(nèi)工作，輕則影響用電器的安全，重則損壞用電器。因此，應(yīng)盡量使用電器工作在正常電壓下。但我們由于各種原因不能經(jīng)常檢查電壓的狀況，所以作者設(shè)計(jì)了這款三相電源監(jiān)控器。

下面介紹的這款三相電源監(jiān)控保護(hù)器，能對三相電源過壓、欠壓及缺相做出及時的控制動作，以保護(hù)使用三相電源的負(fù)載工作在安全電壓范圍之內(nèi)。本保護(hù)器的保護(hù)范圍為：220V±10%(根據(jù)需要可作適當(dāng)調(diào)整)。電路典型接線應(yīng)用如下圖所示：

控制電路原理如下圖所示：

控制電路原理

電路組成

U、V、W輸入端后的整流穩(wěn)壓濾波電路產(chǎn)生直流電源，以U相輸入端為例：C1、R1、R6、D2、D3、D4組成整流穩(wěn)壓電路，C12、L1、C7組成丌形濾波電路。其余兩個端口同理，在電感L1端可以得到12V直流電壓作為后級電路的供電電壓。信號取樣電路由D1半波整流，R4、R5分壓及C4濾波后得到(其它兩組相同)?；鶞?zhǔn)參考電路由精密基準(zhǔn)源TL431、RW1(高限調(diào)整)、RW2(低限調(diào)整)及外圍電路組成。比較電路由四運(yùn)放LM224組成的窗口電壓比較器組成。驅(qū)動電路由NE555及外圍電路組成。

裝配選件注意

取樣電阻R4、R5、R8、R9、R10、R11最好采用精度較高的金屬膜電阻;R6、R9、R12選用1W的電阻;電感L的電流不小于100毫安;設(shè)定電位器RW1、RW2最好采用3296系列精密型電位器;電容C1、C2、C3選用耐壓630V質(zhì)量較好的CBB電容，可以保證監(jiān)控器長時間運(yùn)行的可靠性與穩(wěn)定性，其它元件無特殊要求。制作可以使用萬能實(shí)驗(yàn)板，有條件的最好做PCB板，最后找一個塑料外殼把電路板裝進(jìn)去，并把DS1、DS2、DS3露出盒外，以便于觀察保護(hù)器的工作狀態(tài)。

電路工作原理分析

三相電源監(jiān)控器由3組完全相同的單相電源監(jiān)控器組合在一起形成的。每一組的工作原理相同，以U相為例來說明其工作原理，如下圖所示：

電路工作原理圖

當(dāng)送入電壓正常的三相交流電電壓正常時，取樣信號經(jīng)R4、R5分壓后加到U1A的同相輸入端，U2A的反相輸入端，由于取樣電壓低于U1A的反向輸入電壓，高于U2A的同相輸入電壓，所以運(yùn)放U1A、U2A都輸出低電平，Q1截止，電源經(jīng)R19向C10充電，當(dāng)2、6腳電壓達(dá)到2/3電源電壓時NE555輸出低電平，繼電器K1吸和，工作正常指示燈亮;當(dāng)輸入電源電壓過高時，U1A輸出高電平，過壓指示燈點(diǎn)亮，同時由R18向C9充電，當(dāng)充到一定值時Q1飽和導(dǎo)通，NE555輸出高電平繼電器釋放，電壓正常指示燈熄滅，斷開負(fù)載電源;當(dāng)輸入電源電壓過低時，U2A輸出高電平欠壓指示燈點(diǎn)亮，NE555輸出高電平繼電器釋放，電壓正常指示燈熄滅，斷開負(fù)載電源;當(dāng)電源缺相時，輸入電壓會低于正常值，監(jiān)控器會以電源欠壓的方式進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)缺相保護(hù)。

調(diào)試

由于電路未與市電隔離，調(diào)試應(yīng)注意不要觸摸電路元件裸露處防止觸電。在檢查焊接無誤后，將監(jiān)控器接入自耦調(diào)壓器。上圖2中電路參數(shù)的監(jiān)控范圍為：220V±10%(根據(jù)需要可作適當(dāng)調(diào)整)。

調(diào)整自耦調(diào)壓器電壓為198V(低限)，調(diào)節(jié)RW2使DS3剛剛點(diǎn)亮繼電器釋放;調(diào)整白耦調(diào)壓器電壓為242V(高限)，調(diào)節(jié)RWl使DS2剛剛點(diǎn)亮繼電器釋放。適當(dāng)調(diào)整R18、C9、R19、C10的值，可使響應(yīng)時間增加、減少，以適用不同的要求。至此調(diào)節(jié)完成，監(jiān)控器可投入正常使用。

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