[发明专利]欠压-过压保护装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种欠压-过压保护装置及方法，尤其涉及一种使用单个脱扣线圈进行欠压和过压双重保护的装置和方法。 

背景技术

一般而言，供电线路上的电压并非一个恒定值，其可能因负荷的变化而相应产生波动。供电线路上的这种电压波动(如欠压或者过压)一旦超出用电设备所能承受的范围，就会对用电设备带来不利的影响，甚或造成用电设备的损坏。因此，通常采用欠压保护或过压保护装置来保证用电设备在正常的供电状态下使用。 

欠压保护一般是指当供电线路电压低于一个预定阈值(例如低于标称电压的80％)时，保护装置自动切断供电线路，待到线路电压恢复到正常范围时，保护装置可再次被手动恢复。相对而言，过压保护是指当线路电压超过一个预定值(例如高于标称电压10％)时，为了防止对用电设备损坏，保护装置同样自动切断线路，且待线路电压恢复正常时可再手动恢复。 

目前市场上的欠压-过压保护装置主要采用2个分立的脱扣线圈来分别实现欠压和过压的检测和保护动作。图1示例性地示出了一种现有的欠压-过压保护装置100的原理图。如图1所示，供电线路L(火线)和N(零线)用来向用电设备150提供电能。保护装置100设置在用电设备侧，且包括两个脱扣线圈110和120以及一个过压检测装置140。这两个脱扣线圈分别用于在检测到欠压或过压时执行脱扣动作。脱扣线圈110和120的脱扣动作进而以机械传动方式驱动断路器130断开供电线路到用电设备150的电连接。 

具体而言，在图1中，脱扣线圈110的两端连接在线路L和N上。当线路电压V低于一个预定阈值Vmin(即欠压)时，脱扣线圈110中的推杆处于位置2，即脱扣状态，并进而使得线路L和N上的断路器处于断开状态。当线路电压V上升到正常范围时，该脱扣线圈110中的推杆从位置2变换到位置1，使得断路器130闭合，线路导通。脱扣线圈120连接到用于检测线路电压是否过压的过压检测电路140。当过压检测电路140检测到线路电压V正常时，脱扣线圈120中的推杆处于位置1，使得断路器130保持闭合，供电线路导通。当过压检测电路140检测到线路电压V超过一个预定阈值Vmax时，其输出一个过压保护触发信号，使得脱扣线圈120中的推杆从位置1变换到位置2，即进入脱扣状态，进而导致线路L和N 上的断路器130断开供电连接。 

采用如图1所示的结构可以实现欠压、过压的双重保护。然而，由图1可见，这种欠压-过压保护装置需要两个独立的脱扣线圈来分别实现欠压、过压两种保护。而每一个脱扣线圈因其机械结构的特点，体积相对较大、成本也较高，特别是与电子元件相比更是如此。这一缺憾显然不能满足当前保护装置小型化、低成本的要求。因此，现有的这种欠压-过压保护装置还需要进一步改进。 

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种体积小、低成本的欠压-过压保护装置和方法。为此，本发明提出了一种使用单个脱扣线圈实现欠压-过压双重保护的装置及方法。这种欠压-过压保护装置因只包含一个脱扣线圈而在体积上和成本上明显优于现有的具有双脱扣线圈的欠压-过压保护装置。 

为实现上述目的，本发明提出的欠压-过压保护装置包括：一个脱扣线圈，连接在供电线路上，用于在线路欠压时处于脱扣状态；过压检测电路，用于在检测到线路电压超过预定阈值时产生过压保护触发信号；控制装置，用于响应于所述过压保护触发信号，使得所述脱扣线圈两端欠压，从而所述脱扣线圈执行脱扣动作。采用这种保护装置可以仅仅使用一个脱扣线圈就可以实现欠压、过压双重保护，由此降低了成本且同时大缩小了保护装置的体积。

根据本发明一个方面，所述控制装置是与所述脱扣线圈并联的开关装置，且该开关装置响应于所述过压保护触发信号而闭合。可选地，该开关装置可以是晶体管、场效应管、可控硅或电子管，或任何其他可控的开关设备。 

根据本发明又一个方面，该欠压-过压保护装置优选地需要开关装置与过压检测电路之间的电隔离。这样的好处在于可避免在脱扣线圈的电源与过压检测电路的电源不同时引起不期望的故障或损伤。优选地，使用光耦或者继电器来实现电隔离。 

根据本发明另一个方面，用于响应于过压保护触发信号来短路脱扣线圈的开关装置可以包括两个三极管。这两个三极管在工作时总是一个导通、另一个截止，由此确保脱扣线圈只有在过压时才被该开关装置强行短路。此外，所述过压检测电路可以包括比较器、电压检测芯片，或其他任何可以确定过压的装置。