[發明專利]欠壓-過壓保護裝置及方法

有效

• 申請號: 201110108560.5
• 申請日: 2011-04-28
• 公開（公告）號: CN102761096A
• 公開（公告）日: 2012-10-31
• 發明（設計）人: 包章堯;熊燾;黃琦
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H02H3/24
• 分類號: H02H3/24;H02H3/20
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及一種欠壓-過壓保護裝置及方法，尤其涉及一種使用單個脫扣線圈進行欠壓和過壓雙重保護的裝置和方法。?

背景技術

一般而言，供電線路上的電壓并非一個恒定值，其可能因負荷的變化而相應產生波動。供電線路上的這種電壓波動(如欠壓或者過壓)一旦超出用電設備所能承受的范圍，就會對用電設備帶來不利的影響，甚或造成用電設備的損壞。因此，通常采用欠壓保護或過壓保護裝置來保證用電設備在正常的供電狀態下使用。?

欠壓保護一般是指當供電線路電壓低于一個預定閾值(例如低于標稱電壓的80％)時，保護裝置自動切斷供電線路，待到線路電壓恢復到正常范圍時，保護裝置可再次被手動恢復。相對而言，過壓保護是指當線路電壓超過一個預定值(例如高于標稱電壓10％)時，為了防止對用電設備損壞，保護裝置同樣自動切斷線路，且待線路電壓恢復正常時可再手動恢復。?

目前市場上的欠壓-過壓保護裝置主要采用2個分立的脫扣線圈來分別實現欠壓和過壓的檢測和保護動作。圖1示例性地示出了一種現有的欠壓-過壓保護裝置100的原理圖。如圖1所示，供電線路L(火線)和N(零線)用來向用電設備150提供電能。保護裝置100設置在用電設備側，且包括兩個脫扣線圈110和120以及一個過壓檢測裝置140。這兩個脫扣線圈分別用于在檢測到欠壓或過壓時執行脫扣動作。脫扣線圈110和120的脫扣動作進而以機械傳動方式驅動斷路器130斷開供電線路到用電設備150的電連接。?

具體而言，在圖1中，脫扣線圈110的兩端連接在線路L和N上。當線路電壓V低于一個預定閾值Vmin(即欠壓)時，脫扣線圈110中的推桿處于位置2，即脫扣狀態，并進而使得線路L和N上的斷路器處于斷開狀態。當線路電壓V上升到正常范圍時，該脫扣線圈110中的推桿從位置2變換到位置1，使得斷路器130閉合，線路導通。脫扣線圈120連接到用于檢測線路電壓是否過壓的過壓檢測電路140。當過壓檢測電路140檢測到線路電壓V正常時，脫扣線圈120中的推桿處于位置1，使得斷路器130保持閉合，供電線路導通。當過壓檢測電路140檢測到線路電壓V超過一個預定閾值Vmax時，其輸出一個過壓保護觸發信號，使得脫扣線圈120中的推桿從位置1變換到位置2，即進入脫扣狀態，進而導致線路L和N?上的斷路器130斷開供電連接。?

采用如圖1所示的結構可以實現欠壓、過壓的雙重保護。然而，由圖1可見，這種欠壓-過壓保護裝置需要兩個獨立的脫扣線圈來分別實現欠壓、過壓兩種保護。而每一個脫扣線圈因其機械結構的特點，體積相對較大、成本也較高，特別是與電子元件相比更是如此。這一缺憾顯然不能滿足當前保護裝置小型化、低成本的要求。因此，現有的這種欠壓-過壓保護裝置還需要進一步改進。?

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種體積小、低成本的欠壓-過壓保護裝置和方法。為此，本發明提出了一種使用單個脫扣線圈實現欠壓-過壓雙重保護的裝置及方法。這種欠壓-過壓保護裝置因只包含一個脫扣線圈而在體積上和成本上明顯優于現有的具有雙脫扣線圈的欠壓-過壓保護裝置。?

為實現上述目的，本發明提出的欠壓-過壓保護裝置包括：一個脫扣線圈，連接在供電線路上，用于在線路欠壓時處于脫扣狀態；過壓檢測電路，用于在檢測到線路電壓超過預定閾值時產生過壓保護觸發信號；控制裝置，用于響應于所述過壓保護觸發信號，使得所述脫扣線圈兩端欠壓，從而所述脫扣線圈執行脫扣動作。采用這種保護裝置可以僅僅使用一個脫扣線圈就可以實現欠壓、過壓雙重保護，由此降低了成本且同時大縮小了保護裝置的體積。

根據本發明一個方面，所述控制裝置是與所述脫扣線圈并聯的開關裝置，且該開關裝置響應于所述過壓保護觸發信號而閉合。可選地，該開關裝置可以是晶體管、場效應管、可控硅或電子管，或任何其他可控的開關設備。?

根據本發明又一個方面，該欠壓-過壓保護裝置優選地需要開關裝置與過壓檢測電路之間的電隔離。這樣的好處在于可避免在脫扣線圈的電源與過壓檢測電路的電源不同時引起不期望的故障或損傷。優選地，使用光耦或者繼電器來實現電隔離。?

根據本發明另一個方面，用于響應于過壓保護觸發信號來短路脫扣線圈的開關裝置可以包括兩個三極管。這兩個三極管在工作時總是一個導通、另一個截止，由此確保脫扣線圈只有在過壓時才被該開關裝置強行短路。此外，所述過壓檢測電路可以包括比較器、電壓檢測芯片，或其他任何可以確定過壓的裝置。?