[发明专利]一种断相检测电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种断相检测电路，用于检测三相交流电路是否断相。

背景技术

三相交流工业电气设备尤其是三相电动机在运行过程中有时会发生三相交流电器主回路断相的情况，这会使电气设备不能正常工作，甚至会造成电气设备的毁坏。人们一般通过检测电流变化及电压变化情况来判断是否断相，其检测电路包括电流互感器、变压器，这使得检测电路结构较为复杂，其产品体积较大、成本较高，而且使用不方便。

发明内容

为克服上述不足，本发明提出一种断相检测电路。该检测电路包括一个电压传感器、一个电压波形判别单元和一个电子开关电路。其特征在于：所述的电压传感器为三相桥式整流器，三相桥式整流器由硅二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成，二极管D1、D3、D5的阴极相连接构成输出电压的正极，二极管D2、D4、D6的阳极相连接构成输出电压的地，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连接、二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相连接、二极管D5的阳极与二极管D6的阴极相连接再分别接入三相交流电路；所述的电压波形判别单元电路，由电阻R1、R2、R3、电容C、锗二极管D7组成，电阻R1的一端接于输出电压的正极，电阻R1的另一端与电阻R2、R3的一端连接，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端与电容C的正极、二极管D7的阳极连接，电容C的负级接地，二极管D7的阴极与电阻R2的一端连接；所述的电子开关电路由电阻R4、R5、R6、NPN型三极管BG1、发光二极管LED、TLP521光电耦合器GE组成。电阻R4的一端与电容C的正极连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端、三极管BG1的基极连接，电阻R5的另一端与地连接，三极管BG1的发射极与地连接，三极管BG1的集电极与光电耦合器GE的2脚连接，光电耦合器GE的1脚与发光二极管LED的阴极相连接，发光二极管LED的阳极与电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端与输出电压的正极连接，光电耦合器GE的3、4脚为输出信号。

本发明对现有技术的贡献之处在于用三相桥式整流器取代现有技术中的电流互感器或变压器作为传感器，三相桥式整流器同时兼作电源；针对三相桥式整流器输出电压波形特点设计了充电时间长而放电时间短的电压波形判别单元电路，可正确判别是否断相；考虑到三相桥式整流器与三相交流电路无强电绝缘隔离，设计了带光电耦合器的电子开关电路，输出的开关信号与强电隔离。

本发明现有技术相比，具有以下有益效果：

一将三相桥式整流器作为断相信号传感器兼作本电路的直流电源，其体积小成本低；二结构简单易于模块化；三使用方便。

附图说明

图1是正常时三相交流电路波形及三相桥式整流器输出波形图，图中细实线为三相交流电路波形；

图2是断相时三相交流电路波形及三相桥式整流器输出波形图，图中细实线为缺C相三相交流电路波形；

图3是本发明的电路原理图。

具体实施方式

现结合附图说明具体实施方式及技术原理。

三相桥式整流器由硅二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6组成，二极管D1、D3、D5的阴极相连接构成输出电压的正极，二极管D2、D4、D6的阳极相连接构成输出电压的地，二极管D1的阳极与二极管D2的阴极相连接并由一导线引出接三相交流电路的A相，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极相连接并由一导线引出接三相交流电路的B相，二极管D5的阳极与二极管D6的阴极相连接并由一导线引出接三相交流电路的C相。

电压波形判别单元由电阻R1、R2、R3、电容C、锗二极管D7组成，电阻R1的一端接于输出电压的正极，电阻R1的另一端与电阻R2、R3的一端连接，电阻R2的另一端接地，电阻R3的另一端与电容C的正极、二极管D7的阳极连接，电容C的负级接地，二极管D7的阴极与电阻R2的一端连接；电阻R1、R2构成分压电路、电阻R3、电容C、二极管D7、电阻R2构成充放电电路。

电子开关电路由电阻R4、R5、R6、NPN型三极管BG1、发光二极管LED、TLP521光电耦合器GE组成。电阻R4的一端与电容C的正极连接，电阻R4的另一端与电阻R5的一端、三极管BG1的基极连接，电阻R5的另一端与地连接，三极管BG1的发射极与地连接，三极管BG1的集电极与光电耦合器GE的2脚连接，光电耦合器GE的1脚与发光二极管LED的阴极相连接，发光二极管LED的阳极与电阻R6的一端相连接，电阻R6的另一端与输出电压的正极连接，光电耦合器GE的3、4脚为输出信号。

正常时三相桥式整流器的输出波形如图1中波形1所示其波动小，其电压平均值为线电压UAB的1.35倍、其峰值为线电压UAB的1.4倍。当断一相时三相桥式整流器的输出波形如图2中波形2所示其波动大，其电压平均值为线电压UAB的0.9倍、其峰值也为线电压UAB的1.4倍。波形判别单元对三相桥式整流器的输出电压进行判别，根据波形1的电压平均值是波形2的电压平均值的1.5倍和波形2过零点的特点，采取对电容C充电时间长而放电时间短的方法将二者区分开来，其关键技术手段是电阻R 3的阻值要为电阻R2的阻值3至10倍。在本技术方案中选择电阻R1、R2、R3及电容C的数值分别为250K、2K、10K、20uf，选择电阻R4、R5、R6的数值分别为10K、10K、200K。当断相时波形2上的电压变化点高于电容C的电压时，通过电阻R3对电容C充电，二极管D7不能对电容C充电，由于电阻R3的阻值大因此充电时间长，充电时间约20毫秒；当波形2的电压变化点低于电容C的电压时电容主要通过二极管D7、电阻R2对地放电，由于电阻R 2的阻值相对于电阻R3较小因此放电时间短，放电时间约4毫秒，电容C上电荷的积累少其电压必然低，约0.5V，电子开关电路中三极管BG1截止，发光二极管LED暗，光电耦合器的3、4脚截止。当三相交流电路正常时，由于波形1的电压波动小以至于可以忽略不计，因此其对电容几乎不存在放电的情况，电容C上的电荷积累充足其电压高，约1.8V，电子开关电路中三极管BG1导通，发光二极管LED亮，光电耦合器的3、4脚导通。本实施方式中光电耦合器为光敏三极管输出型，也可以选用光敏二极管输出型、光可控硅输出型。