專利名稱：精密多角度弧光繼電器的制作方法
本項(xiàng)發(fā)明屬于光電控制類的電氣設(shè)備斷路弧光保護(hù)裝置。它可在電力、化工、煤炭等行業(yè)的大型電源配電柜、開關(guān)柜和其它重要電氣設(shè)備出現(xiàn)擊穿放電和短路弧光時(shí)，實(shí)施總電源斷路保護(hù)。
現(xiàn)有技術(shù)在大型的配電柜、開關(guān)柜中沒有此項(xiàng)保護(hù)技術(shù)，因而在開關(guān)柜出現(xiàn)短路弧光后，由于不能夠迅速切斷總電源，而遭致整個(gè)開關(guān)柜或者配電柜燒毀，同時(shí)引起其它范圍的電氣事故及故障。
本項(xiàng)發(fā)明的目的是向大容量電氣設(shè)備提供一種設(shè)備出現(xiàn)擊穿放電和發(fā)生短路弧光的保護(hù)裝置。它具有多角度、多位置、大范圍的監(jiān)控功能；具有弧光強(qiáng)度選擇和微距離可調(diào)功能；具有本保護(hù)裝置動(dòng)作記憶及現(xiàn)場(chǎng)開環(huán)調(diào)試功能。
本項(xiàng)發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的將本發(fā)明分為兩大部分。一部分為弧光探頭，一部分為控制器；兩部分通過電纜連接。如圖2所示，在弧光探頭部分采用雙探頭方式，每個(gè)探頭由高靈敏的光敏二極管、防光罩及帶有萬向節(jié)的支架組成，通過電纜將光敏二極管引入控制器的光電轉(zhuǎn)換電路。由光敏二極管將弧光的變化轉(zhuǎn)變成電阻的變化后引入控制器。探頭的方向和角度是可調(diào)的。按裝時(shí)將裝有光敏二極管的防光罩固定在支架上，支架底部是萬向節(jié)，萬向節(jié)底部是固定螺栓。支架選擇按裝在監(jiān)控點(diǎn)附近。當(dāng)監(jiān)控點(diǎn)出現(xiàn)弧光后，便可通過光敏二極管感光后電阻的變化引起控制器電位的變化。
控制器的入口是光電轉(zhuǎn)換電路，它由鐘表式精密多圈電位器W1(W2)、限位電阻R1(R2)及光敏二極管CU1(CU2)串聯(lián)分壓構(gòu)成。光敏二極管呈暗阻時(shí)分壓點(diǎn)電位最高，當(dāng)光敏二極管由暗阻變?yōu)榱磷钑r(shí)該點(diǎn)電位將從最高的電位下降，從而完成光電轉(zhuǎn)換。下降的電位變化被輸入到由IC1(IC2)構(gòu)成的采樣比較器的同相端。IC1(IC2)的反相端接定值電位器的中心觸頭，定值電位器的另外兩端，一端接電源正極，另一端通過電阻R3接地。當(dāng)IC1(IC2)的輸入端的電位下降到低于定值電位器中心點(diǎn)的電位，則IC1(IC2)的輸出端電位下降。IC1(IC2)的輸出端一方面通過上拉電阻R接至正電源，一方面輸出至電位觸發(fā)器電路。
電位觸發(fā)電路由IC3(IC4)及外圍電路擔(dān)任。它的低電位觸發(fā)輸入端與采樣比較器的輸出端連接。當(dāng)出現(xiàn)弧光時(shí)，采樣比較器輸出低電位使IC3(IC4)翻轉(zhuǎn)為高電位輸出。電位觸發(fā)電路的主輸出端連接著執(zhí)行電路的輸入端，執(zhí)行電路由電阻Rw2(Rw3)、二極管D1(D2)、可控硅SCR1(SCR2)、電磁繼電器構(gòu)成，當(dāng)電位觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)成高電位后，經(jīng)Rw1(Rw2)和二極管D1(D2)觸發(fā)可控硅SCR2(SCR3)的控制極?？煽毓璧年枠O通過阻塞二極管D3(D4)、電磁繼電器的線圈經(jīng)切換開關(guān)觸點(diǎn)接電源正極，可控硅陰極接地。觸發(fā)后可控硅導(dǎo)通，繼電器線圈帶電吸合接點(diǎn)，從而閉合了大型開關(guān)柜或電氣設(shè)備的跳閘回路，完成保護(hù)。電磁繼電器的接點(diǎn)采用雙開雙閉型。應(yīng)當(dāng)還指出的是本發(fā)明從IC3(IC4)的輔助主輸出端引出一個(gè)與主輸出端同步的高電位，經(jīng)電阻Rw6(Rw7)觸發(fā)可控硅SCR3(SCR4)，而SCR3(SCR4)的陽極和陰極分別跨接在電磁繼電器的每對(duì)常開接點(diǎn)上。SCR3(SCR4)的陰極接電磁繼電器常開接點(diǎn)的動(dòng)接點(diǎn)后連接至跳閘回路的線圈一端，跳閘線圈的另一端接跳閘負(fù)電源?？煽毓鑃CR3(SCR4)的陽極接電磁繼電器常開接點(diǎn)的定接點(diǎn)上后與跳閘電電源正極連接。在控制電源系統(tǒng)中負(fù)極為公共端，所以跳閘電源負(fù)極同控制器的工作電源負(fù)極共線，作為控制器電路的參考點(diǎn)即作為公共端。發(fā)明這一電路的目的，是為了解決電磁繼電器接點(diǎn)行程長(zhǎng)，不能迅速接通的問題。所以實(shí)際上當(dāng)SCR3(SCR4)導(dǎo)通后便構(gòu)成了啟動(dòng)跳閘回路時(shí)的無觸點(diǎn)開關(guān)方式。它們?cè)趖＜10ms的時(shí)間接通跳閘回路。而經(jīng)過數(shù)十毫秒后電磁接點(diǎn)方閉合。當(dāng)電磁接點(diǎn)電閉合后便取帶了SCR3(SCR4)，同時(shí)由于接點(diǎn)短路了SCR3(SCR4)的陽極，使SRC3(SCR4)關(guān)斷，完成啟動(dòng)功能。這種復(fù)合接點(diǎn)方式即利用了可控硅無觸點(diǎn)方式動(dòng)作迅速的優(yōu)點(diǎn)去啟動(dòng)電路，也利用有觸點(diǎn)方式的容量大，耐壓高的優(yōu)點(diǎn)接通電路。從而使弧光繼電器動(dòng)作快速、可靠。
當(dāng)SCR1(SCR2)導(dǎo)通的同時(shí)也接通了動(dòng)作記憶電路的LED1(LED2)，由于阻塞二極管D3(D4)的隔離，LED與可控硅及弧光探頭構(gòu)成準(zhǔn)確的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以LED便準(zhǔn)確指示了相應(yīng)的受到感光的弧光探頭并記憶，直到現(xiàn)場(chǎng)人工切除。切除是由切換開關(guān)K來完成的，在切除時(shí)，本發(fā)明利用開關(guān)觸點(diǎn)分離的瞬間切斷了可控硅SCR1(SCR2)陽極電流，關(guān)斷了可控硅。為了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的方便和實(shí)際要求，本發(fā)明設(shè)計(jì)了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試電路。當(dāng)切換開關(guān)從“運(yùn)行”狀態(tài)撥至“調(diào)試”狀態(tài)，繼電器線圈失去了工作電源，SCR3(SCR4)也失去了控制極觸發(fā)電源而不能出現(xiàn)導(dǎo)通工作。當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，在弧光探頭加入等效弧光的試驗(yàn)光，引起SCR1(SCR2)動(dòng)作，但由于串聯(lián)于LED回路的電阻Rw4(Rw5)的限流作用，使可控硅陽極電流小于它的維持電流，而受控制極電流控制，工作在臨界導(dǎo)通狀態(tài)，處于微電流放大工況，這樣可控硅導(dǎo)通電流的大小便正比于觸發(fā)電流，觸發(fā)電流又正比于弧光強(qiáng)度，從而使得LED的亮度也正比于弧光的強(qiáng)度。所以當(dāng)調(diào)整靈敏度電位器W1(W2)時(shí)可通過觀察LED1(LED2)的亮度來確定靈敏度。采用鐘表式精密多圈電位器作為靈敏度調(diào)節(jié)，可從鐘表刻度上指示敏度的位置。這也是本發(fā)明重要的一點(diǎn)。要指出的是切換開關(guān)撥向“調(diào)試”側(cè)時(shí)由于LED1(LED2)與開關(guān)的一組觸點(diǎn)中兩個(gè)定觸點(diǎn)連接在一起，所以LED1、LED2回路經(jīng)過切換開關(guān)接點(diǎn)的瞬間斷開后仍然保持與工作電源連接，做好顯示調(diào)試信號(hào)的準(zhǔn)備。切換開關(guān)的切換動(dòng)作此時(shí)只是切斷了繼電器線圈支路和關(guān)斷可控硅SCR1(SCR2)。切換開關(guān)拔向“運(yùn)行”時(shí)LED1、LED2還將擔(dān)任動(dòng)作記憶功能。因?yàn)樵谀菚r(shí)工作電源經(jīng)切換開關(guān)經(jīng)繼電器線圈、阻塞二極管D3(D4)，也向可控硅SCR1(SCR2)供電，陽極電流將大于維持電流，便飽和導(dǎo)通了。
所以當(dāng)本發(fā)明處于“調(diào)試”工況時(shí)，可在探頭處加入試驗(yàn)光，調(diào)整靈敏度電位器，直到LED發(fā)光即可；當(dāng)本發(fā)明處于“運(yùn)行”工況時(shí)，當(dāng)探頭處出現(xiàn)弧光，經(jīng)探頭引起光電轉(zhuǎn)換，進(jìn)入采樣比較器經(jīng)過電位觸發(fā)電路，引起執(zhí)行器電路動(dòng)作，首先啟動(dòng)無觸點(diǎn)電路接通跳閘電路；隨即啟動(dòng)了有觸點(diǎn)回路，接替了無觸點(diǎn)開關(guān)，同時(shí)導(dǎo)通了記憶電路的LED，提供發(fā)生弧光的位置。


圖1、說明書摘要附2、本發(fā)明電路原理3、本發(fā)明外觀面板示意4、光電轉(zhuǎn)換電路圖5、采樣比較電路圖6、電位觸發(fā)電路圖7、執(zhí)行及動(dòng)作記憶電路圖8、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試電路圖9、復(fù)合接點(diǎn)電路圖10、電源電路圖3所示1、探頭A的靈敏度調(diào)整鈕 2、探頭B的靈敏度調(diào)整鈕 3、記憶指示LED14、記憶指示LED25、探頭A插口 6、探頭B插 7、“調(diào)試”-“運(yùn)行”切換開關(guān) 8、探頭支架 9、萬向節(jié) 10、防光罩 11、接線端子 12、插頭圖4所示從監(jiān)控點(diǎn)弧光探頭來的光信號(hào)經(jīng)電纜分別進(jìn)入A、B兩路光電轉(zhuǎn)換回路。轉(zhuǎn)換電路是由設(shè)定靈敏度的鐘表式精密多圈電位器W1、(W2)，限位電阻R1、(R2)及通過電纜引入電路的光電元件CU1、(CU2)共同構(gòu)成。W1、-W2的中心觸頭同另一端連接后接電源正極，W1、(W2)剩余的一端接限位電阻R1、(R2)的一端，形成分壓點(diǎn)a(b)即采樣點(diǎn)。R1、(R2)的另一端與光敏二極管的正極連接，光敏二極管的負(fù)極接地。從分壓點(diǎn)引出的電信號(hào)Ua(Ub)分別去A(B)兩路采樣比較器電路。電路構(gòu)成后通過對(duì)W1、(W2)的調(diào)整可選擇采樣點(diǎn)的光電轉(zhuǎn)換電位UxE——工作電源電壓R1——限位電阻rcu——光敏二極管電阻W1——靈敏度電位器在沒有弧光時(shí)，rcu呈暗阻為最大，使Ux≈E；出現(xiàn)弧光時(shí)，rcu呈亮阻，阻值變小，Ux相應(yīng)發(fā)生減小，當(dāng)光的強(qiáng)度不同時(shí)，rcu不同，則Ux的數(shù)值也相應(yīng)不同。R1(R2)的作用是決定rcu在亮阻時(shí)的采樣點(diǎn)起點(diǎn)電位，R1(R2)的存在可以反映出光電轉(zhuǎn)換的能力。即在同一亮度下，改變R1(R2)與W1(W2)之間的比例值便可選擇轉(zhuǎn)換電壓程度，實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換率可調(diào)。從公式中可見，當(dāng)選定的轉(zhuǎn)換電位不同便意味著選定的弧光亮度不同，或者說是感光距離不同；同時(shí)不同的光強(qiáng)度和距離通過對(duì)W1(W2)的調(diào)整也可得相同的轉(zhuǎn)換電壓，從而使該電路具備選擇光強(qiáng)度、選擇距離的作用。選定采樣點(diǎn)電位是在探頭加入等效試驗(yàn)光后調(diào)整W1(W2)得到的。由于W1(W2)采用鐘表式精密多圈電位器，調(diào)節(jié)時(shí)可通過鐘表指針在刻度上的數(shù)值指示靈敏的位置。
圖5所示為采樣比較器電路。由集成電路LM393雙比較器(IC1、IC2)及外圍元件構(gòu)成。Ua(Ub)采樣點(diǎn)轉(zhuǎn)換電位分別進(jìn)入LM393的兩個(gè)比較器的同相端；兩個(gè)比較器的反相端共同接至定值電位器Rw1的滑動(dòng)觸點(diǎn)，Rw1的一端接工作電源正極，Rw1的另一端通過電阻R3接地，在Rw1的滑動(dòng)觸點(diǎn)形成了采樣比較定值電位，改變Rw1便可改變定值電位。設(shè)立采樣定值的目的是為了確定比較起點(diǎn)，同時(shí)識(shí)別弧光前沿增強(qiáng)光電轉(zhuǎn)換信號(hào)的變化率，改善信號(hào)前沿，提高靈敏度。電容C2為電路啟動(dòng)抗干擾電容，當(dāng)電路接入電源的瞬間，電容C2相當(dāng)于短路，將LM393的反相端瞬間短路到地，從而保持輸出的高電位。R4、R5為L(zhǎng)M393輸出端的上拉電阻。當(dāng)弧光探頭為暗阻時(shí)，采樣點(diǎn)電位Ua(Ub)為高電位，Ua(Ub)≈E，由于接入了IC1、(IC2)的同相端，所以使IC1(IC2)輸出高電位；當(dāng)弧光探頭為亮阻時(shí)采樣點(diǎn)電位Ua(Ub)為低電位，當(dāng)Ua(Ub)小于反相端定值電位時(shí)，IC1(IC2)輸出為低電位，該低電位輸出至與其連接的電位觸發(fā)電路。
圖6所示為電位觸發(fā)電路它是由集成電路NE556雙時(shí)基電路構(gòu)成了施密特觸發(fā)器。IC3(IC4)的輸入端與采樣比較器的IC1(IC2)的輸出對(duì)應(yīng)連接。IC1的輸出接IC3的低位觸發(fā)端，IC2的輸出接IC4的低位觸發(fā)端，它們的高位觸發(fā)端分別通過R6、C4和R7、C7連接至電源正極。形成低電位觸發(fā)有效的電位觸發(fā)器，其內(nèi)部閥值為1/3E。它們的主輸出端接至各自的執(zhí)行電路，它們的輔助輸出端(放電端)接至復(fù)合接點(diǎn)電路，同時(shí)該輸出端經(jīng)上拉電阻R11、R12、切換開關(guān)與電源正極連接。當(dāng)采樣比較器輸出低電位Uo＜1/3E時(shí)使IC3(IC4)翻轉(zhuǎn)，輸出高電位至執(zhí)行電路和復(fù)合接點(diǎn)電路。
如圖7所示，執(zhí)行電路是由限流電位器Rw2(Rw3)、D1(D2)可控硅SCR1(SCR2)、阻塞二極管D3(D4)、電磁繼電器J及切換開關(guān)K組成。電磁繼電器為兩組常開、兩組常閉接點(diǎn)。切換開關(guān)為雙刀雙擲型。IC3(IC4)的主輸出端經(jīng)限流電阻Rw2(Rw3)和二極管D1(D2)與可控硅SCR1(SCR2)的控制極相連接，SCR1(SCR2)的陽極一方面通過阻塞二極管與電磁繼電器的線圈一端連接，線圈的另一端與輔助輸出端(放電端)的上拉電阻一端一道接到切換開關(guān)的一端定觸點(diǎn)，經(jīng)過開關(guān)連接正電源；另一方面經(jīng)發(fā)光二極管LED1(LED2)、R8(R9)、限流電阻Rw4(Rw5)經(jīng)切換開關(guān)另外一組定觸點(diǎn)接至電源正極?？煽毓鑃CR1(SCR2)的陰極接地。當(dāng)來自IC3(IC4)主輸出端的高電位觸發(fā)了可控硅SCR1(SCR2)后導(dǎo)通，此時(shí)電磁繼電器線圈通過阻塞二極管D3(D4)、可控硅SCR1(SCR2)與電源形成導(dǎo)通回路。電磁繼電器吸合，電磁繼電器的常開接點(diǎn)閉合，啟動(dòng)大型電氣設(shè)備的跳閘回路，切斷其總電源。要說明的是電磁繼電器的線圈分別通過兩支阻塞二極管與兩支可控硅連接，使可控硅SCR1(SCR2)與電磁繼電器之間形成“或”邏輯關(guān)系，或者是SCR1導(dǎo)通或者是SCR2導(dǎo)通均可使繼電器動(dòng)作。而且可控硅導(dǎo)通后只有串在其陽極回路的LED隨即導(dǎo)通發(fā)光，這是由于阻塞二極管的作用，SCR1只可能導(dǎo)通LED1，而SCR2只可能導(dǎo)通LED2，形成與弧光探頭準(zhǔn)確對(duì)應(yīng)的關(guān)系。
當(dāng)可控硅SCR1(SCR2)導(dǎo)通后，LED1(LED2)便導(dǎo)通發(fā)光，形成記憶，只有人工拔動(dòng)切換開關(guān)時(shí)，方可恢復(fù)，人工拔動(dòng)切換開關(guān)時(shí)，運(yùn)用切換開關(guān)K開關(guān)觸點(diǎn)分離的瞬間切斷了可控硅SCR1(SCR2)的陽極電流從而關(guān)斷可控硅。LED1(LED2)隨即熄滅記憶消失，記憶功能的作用可準(zhǔn)確提示檢修人員尋找出現(xiàn)弧光的位置，及時(shí)處理。在電磁繼電器線圈兩端并聯(lián)連接續(xù)流二極管D5以釋放電磁繼電器線圈反激電勢(shì)。
如圖8所示為復(fù)合接點(diǎn)電路。本發(fā)明從電位觸發(fā)電路的輔助輸出端(放電端)引出了一個(gè)與主輸出端同步的高電位信號(hào)，輔助輸出端一方面經(jīng)限流電阻Rw6(Rw7)、二極管D8(D9)觸發(fā)可控硅SCR3(SCR4)的控制極，一方面經(jīng)上拉電阻R11、R12與電磁繼電器線圈一端一同連接經(jīng)切換開關(guān)定觸點(diǎn)接電源正極，SCR3、SCR4的陰極分別接電磁繼電器的兩個(gè)常開接點(diǎn)的動(dòng)接點(diǎn)，并分別至大型開關(guān)柜的跳閘線圈的一端，跳閘線圈的另一端去接跳閘電源負(fù)極?？煽毓桕枠O也分別接電磁繼電器常開接點(diǎn)的定接點(diǎn)并與跳閘直流電源正極連接。(控制系統(tǒng)電源中各直流電源負(fù)極是連接在一起的做為參考端，即公共端。)形成無觸點(diǎn)的可控硅SCR3、SCR4分別并聯(lián)在電磁繼電器的每個(gè)常開接點(diǎn)上，組成有觸點(diǎn)與無觸點(diǎn)開關(guān)并聯(lián)方式。發(fā)明這一電路是為了解決電磁繼電器接點(diǎn)行程時(shí)間長(zhǎng)，不能迅速實(shí)現(xiàn)跳閘的問題。所以實(shí)際上SCR3(SCR4)導(dǎo)通后便構(gòu)成了啟動(dòng)跳閘回路的無觸點(diǎn)開關(guān)方式。它們可在t＜10ms時(shí)間接通跳閘回路而經(jīng)過數(shù)十毫秒后電磁繼電器接點(diǎn)才閉合。電磁繼電器接點(diǎn)閉合后便取帶了SCR3(SCR4)，同時(shí)由于電磁繼電器常開接點(diǎn)閉合短路了SCR3(SCR4)的陽極和陰極，使SCR3(SCR4)關(guān)斷，完成啟動(dòng)使命，而電路的連通則由電磁繼電器的觸點(diǎn)接點(diǎn)取代了。這種復(fù)合接點(diǎn)的方式即利用了可控硅無觸點(diǎn)方式動(dòng)作迅速的優(yōu)點(diǎn)去啟動(dòng)電路。也利用有觸點(diǎn)方式的容量大，耐壓高的優(yōu)點(diǎn)去連通電路。從而使本發(fā)明既啟動(dòng)迅速，又安全可靠。
如圖9所示為現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試電路。該電路由Rw2(Rw3)、可控硅SCR1(SCR2)、LED1(LED2)、R8(R9)限流電阻Rw4(Rw5)及切換開關(guān)K組成。當(dāng)切換開關(guān)撥向“調(diào)試”時(shí)，電磁繼電器從電源正極斷開，SCR3(SCR4)的觸發(fā)電源也被同時(shí)切斷，因輔助觸發(fā)端(放電端)為NE556電路內(nèi)部放電三極管的懸空集電極，工作時(shí)必須由外電路的上拉電阻接正電源。切斷上拉電阻與正電源的連接，則SCR3、SCR4便失去觸發(fā)電源不能導(dǎo)通。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)在探頭加試驗(yàn)光，引起SCR1(SCR2)出現(xiàn)導(dǎo)通，但由于串聯(lián)于LED1(LED2)回路的限流電阻Rw4(Rw5)作用，使可控硅陽極電流處在臨界導(dǎo)通狀態(tài)(處于微電流放大工況，陽極電流依賴于觸發(fā)電流的幅值和存在的時(shí)間，使之對(duì)于觸發(fā)電流有明顯的依賴性)。重要的是當(dāng)弧光探頭采集到弧光時(shí)光敏二極管對(duì)弧光的頻閃敏感，弧光強(qiáng)時(shí)，亮度高，頻閃的幅度變化不明顯；弧光弱時(shí)，亮度低，頻閃幅度變化明顯。所以經(jīng)電位觸發(fā)器內(nèi)部閥電位識(shí)別后，強(qiáng)光時(shí)輸出的方波寬，光線弱時(shí)，由于頻閃明顯，輸出的方波窄，方波寬時(shí)觸發(fā)電流大，方波窄時(shí)觸發(fā)電流小。從而使可控硅導(dǎo)通電流的大小正比于弧光強(qiáng)度。使得LED1(LED2)的亮度也正比于弧光的強(qiáng)度，所以當(dāng)調(diào)整靈敏度電位器W1(W2)時(shí)可通過LED1(LED2)的亮度來確定靈敏度。同樣的光強(qiáng)度，同樣的距離，LED1(LED2)越亮說明光電轉(zhuǎn)換點(diǎn)電位也越高，轉(zhuǎn)換率高。所以在弧光出現(xiàn)的瞬間，其前沿便經(jīng)采樣比較器鑒別后引起可控硅動(dòng)作，而后續(xù)出現(xiàn)的弧光頻閃已無需鑒別，也就是說弧光繼電器靈敏度是指識(shí)別弧光前沿的能力。識(shí)別的越快，靈敏度越高。LED1、LED2具備調(diào)試指示和動(dòng)作記憶的雙重作用，當(dāng)切換開關(guān)撥至“運(yùn)行”時(shí)，由于電磁繼電器線圈回路及阻塞二極管D3(D4)的電阻遠(yuǎn)小于LED1(LED2)、R8(R9)、Rw4(Rw5)支路的電阻，所以在“運(yùn)行”工況可控硅的導(dǎo)通電流遠(yuǎn)大于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)的臨界導(dǎo)通電流而可靠導(dǎo)通。LED1、LED2回路在切換開關(guān)的兩種狀態(tài)均保持同電源正極連接，切換時(shí)只是切除了電磁繼電器線圈及上拉電阻R11、R12和利用切換開關(guān)觸點(diǎn)分離的瞬間關(guān)斷可控硅SCR1、SCR2。清除LED1(LED2)的記憶發(fā)光作用，并使LED1(LED2)進(jìn)入準(zhǔn)備顯示調(diào)試信號(hào)的狀態(tài)。
利用可控硅的此種臨界特性增強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的方便性、準(zhǔn)確性，只要LED發(fā)出微光即已表明可控硅已被觸發(fā)，說明此時(shí)切換開關(guān)撥回“運(yùn)行”狀態(tài)，可控硅即可導(dǎo)通。只要LED發(fā)出微光便意味著此時(shí)試驗(yàn)光處于最弱光狀態(tài)和最遠(yuǎn)監(jiān)測(cè)距離。
如圖10所示為電源電路。本發(fā)明的電源可采用交、直流兩種供電方式，本實(shí)施例中是采用兩級(jí)穩(wěn)壓電源串聯(lián)方式。由現(xiàn)場(chǎng)的48V直流電源，經(jīng)兩級(jí)串聯(lián)穩(wěn)壓集成電路構(gòu)成。第一級(jí)采用LM317典型電路，第二級(jí)采用LM7812典型電路。調(diào)試過程中，調(diào)整LM317可調(diào)電阻Rw8來選擇LM7812的輸入端電壓為19V即可。
如圖2所示本發(fā)明對(duì)電路進(jìn)行較高密度的抗干擾設(shè)計(jì)，采用了電源系統(tǒng)和信號(hào)系統(tǒng)并舉的方式進(jìn)行，從而保證本裝置的抗干擾強(qiáng)度。在電源系統(tǒng)中引入電容器C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9、C10、C11、C12、C13。當(dāng)電源突然投入時(shí)，它們將其所在點(diǎn)的電平在瞬間進(jìn)行抑制。由于電源的投入引起的瞬時(shí)擾動(dòng)。在瞬變響應(yīng)時(shí)容抗值的分壓效果趨于零，扼制了所在點(diǎn)干擾電位的建立，尤其有效地吸收了擾動(dòng)信號(hào)的前沿，減少前沿諧波分量在電路中的擾動(dòng)。信號(hào)系統(tǒng)中引入探頭濾波電容C01、C02、C03、C04，構(gòu)成了信號(hào)擾動(dòng)吸收電路，它們與R1、R2及IC1、IC2的輸入阻抗構(gòu)成雙T型吸收電路，分兩級(jí)對(duì)不同頻率的干擾進(jìn)行吸收。
本發(fā)明的全部元件除探頭外均裝在機(jī)殼內(nèi)，本機(jī)殼采用國(guó)標(biāo)尺寸，規(guī)范統(tǒng)一。在機(jī)殼的面板上裝有鐘表式設(shè)定靈敏度電位器、切換開關(guān)、記憶指示LED和探頭插口。面板封裝在透明有機(jī)面罩內(nèi)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試完畢裝上面罩，既美觀又安全可靠，充分體現(xiàn)其保護(hù)裝置的精密程度及重要責(zé)任。本發(fā)明由于采用帶萬向節(jié)的弧光探頭、多圈的鐘表式靈敏度調(diào)節(jié)、發(fā)光的LED的記憶、復(fù)合接點(diǎn)的輸出方式，及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試功能，使得本發(fā)明具有獨(dú)創(chuàng)、新穎、實(shí)用性。經(jīng)過本發(fā)明實(shí)施例的試裝，已取得很好的效果，有很好的前景。
權(quán)利要求
1.一種精密多角度弧光繼電器，分為弧光探頭和控制器兩部分。其弧光探頭分為防光罩、支架、萬向節(jié)三部分。控制器分為光電轉(zhuǎn)換電路、采樣比較器、電位觸發(fā)器、執(zhí)行電路，記憶電路，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試電路、復(fù)合接點(diǎn)電路、串級(jí)式穩(wěn)壓電路。其特征在于弧光探頭中光敏二極管裝在管型防光罩內(nèi)，防光罩裝在支架上，支架底部與萬向節(jié)連接，萬向節(jié)底部是固定用的螺栓。信號(hào)電纜從管型防光罩尾部引出后同控制器的光電轉(zhuǎn)換電路連接。光電轉(zhuǎn)換電路的出口與采樣比較器電路連接，采樣比較器的輸出端與電位觸發(fā)電路的低電位觸發(fā)端連接，電位觸發(fā)器主輸出端同執(zhí)行電路連接，執(zhí)行電路連接著記憶電路，每個(gè)弧光探頭都與相應(yīng)的發(fā)光二極管LED對(duì)應(yīng)，兩支發(fā)光二極管LED裝在面板上。電位觸發(fā)器的輔助觸發(fā)端連接到復(fù)合接點(diǎn)電路，同執(zhí)行電路中電磁繼電器的常開接點(diǎn)一同構(gòu)成本發(fā)明的輸出接點(diǎn)。將輸出接點(diǎn)接入大型開關(guān)柜、配電裝置的跳閘線圈回路。
2.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器，其特征在于弧光探頭是將光敏二極管裝入管型防光罩內(nèi)，防光罩按裝在支架上，支架底部裝備萬向節(jié)供選擇角度和方向，萬向節(jié)下部是用來固定的螺栓。
3.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器，其特征在于控制器外殼的面板上裝有兩路的弧光探頭的插口。
4.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器，其特征在于控制器外殼的面板上裝有兩個(gè)鐘表式精密多圈電位器。供兩路弧光探頭選擇靈敏度用。
5.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器，其特征在于控制器外殼的面板上裝有兩個(gè)LED發(fā)光二極管，分別記憶兩路弧光探頭的監(jiān)測(cè)點(diǎn)狀態(tài)。
6.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器的光電轉(zhuǎn)換電路，其特征在于限位電阻R1(R2)同光敏二極管CU1(CU2)串聯(lián)后，再同鐘表式精密多圈電位器W1(W2)串聯(lián)構(gòu)成分壓電路。
7.根椐權(quán)利要求6所述精密多角度弧光繼電器的光電轉(zhuǎn)換電路中鐘表式精密多圈電位器的中心觸頭同另外一端連接在一起后構(gòu)成可調(diào)電阻。
8.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器中的采樣比較器，其特征在于由一片LM393的比較器電路與外圍構(gòu)成，LM393的兩個(gè)同相端去接兩路光電轉(zhuǎn)換信號(hào)，兩個(gè)反相端連接后一同接到定值電位器Rw1的中間滑動(dòng)觸點(diǎn)，定值電位器Rw1的一端接正電源，另外一端經(jīng)電阻R3接地。
9.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器中的電位觸發(fā)電路，其特征在于由NE556中的兩個(gè)時(shí)基電路完成，它們各自的低電位觸發(fā)端分別接至兩路采樣比較器的輸出端，它們的主輸出端分別接執(zhí)行電路的限流可調(diào)電阻Rw2、Rw3的一端，Rw2、Rw3的另一端經(jīng)二極管接各自可控硅，它們的輔助觸發(fā)端(放電端)一方面接各自上拉電阻的一端，一方面接復(fù)合接點(diǎn)電路。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器中的執(zhí)行電路，其特征在于由Rw2(Rw3)的一端接二極管D1(D2)正極，二極管D1(D2)負(fù)極接可控硅SCR1(SCR2)的控制極?？煽毓鑃CR1(SCR2)陽極接阻塞二極管D3(D4)負(fù)極，阻塞二極管D3(D4)正極接電磁繼電器線圈的一端。電磁繼電器線圈的另一端接切換開關(guān)的定觸點(diǎn)。
11.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器中的執(zhí)行電路，其特征在于可控硅SCR1(SCR2)的陽極還同記憶電路的LED1(LED2)的負(fù)極連接，LED1(LED2)的正極接電阻R8(R9)的一端，R8(R9)的另一端接在限流可調(diào)電阻Rw4(Rw5)的一端，Rw4、Rw5的另一端連接在一起接切換開關(guān)K的一個(gè)定觸點(diǎn)。
12.根椐權(quán)利要求10所述精密多角度弧光繼電器中執(zhí)行電路的切換開關(guān)K，采用雙刀雙擲型，其中一組的兩個(gè)定觸點(diǎn)連在一起接到兩個(gè)LED記憶支路中的限流電阻Rw4、Rw5的一端，另外一組觸點(diǎn)的一個(gè)定觸點(diǎn)接電磁繼電器線圈的一端。切換開關(guān)的兩個(gè)中心動(dòng)觸點(diǎn)連接在一起接電源正極。切換開關(guān)處于“運(yùn)行”狀態(tài)時(shí)開關(guān)的中心動(dòng)觸點(diǎn)與接電磁繼電器線圈的定觸點(diǎn)接通，發(fā)光二極管LED1、LED2支路無論在“調(diào)試”還是“運(yùn)行”狀態(tài)均通過開關(guān)K切換后同電源正極接通。
13.根椐要求1所述精密多角度弧光繼電器中的復(fù)合接點(diǎn)電路，其特征在于電位觸發(fā)器的兩路輔助輸出端連接限流電阻Rw6、Rw7的一端，Rw6、Rw7的另外一端分別連接至二極管D8、D9正極、D8、D9的負(fù)極分別連接至可控硅SCR3、SCR4的控制極，SCR3、SCR4的陽極分別接電磁繼電器兩個(gè)常開接點(diǎn)的定接點(diǎn)上。陰極分別接兩個(gè)常開接點(diǎn)的動(dòng)接點(diǎn)后接地。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中所述精密多角度弧光繼電器的復(fù)合接點(diǎn)電路中電位觸發(fā)器的兩路輔助輸出端，分別接相應(yīng)的上拉電阻R11、R12的一端，R11、R12的另一端與電磁繼電器線圈的一端一同接至切換開關(guān)K其中一組的一個(gè)定觸點(diǎn)。
15.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器中現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試電路，其特征在于在LED1(LED2)的正極經(jīng)電阻R8(R9)串聯(lián)接至限流電阻Rw4(Rw5)的一端，Rw4(Rw5)的另一端經(jīng)切換開關(guān)另外一組中的兩個(gè)定觸點(diǎn)接正電源。
16.根椐權(quán)利要求15所述精密多角度弧光繼電器中現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中Rw4(Rw5)根據(jù)可控硅的臨界導(dǎo)通電流調(diào)定。使可控硅的導(dǎo)通電流得以限制。
17.根椐權(quán)利要求1所述精密多角度弧光繼電器中的串級(jí)式穩(wěn)壓電源。其特征在于運(yùn)用LM317輸出電壓可調(diào)的特點(diǎn)，將輸出端與LM7812的輸入端連接，調(diào)整Rw8使LM317的輸出為19V，從而保證LM7812的輸出12V。
全文摘要
一種精密多角度弧光繼電器，其特征在于弧光探頭，控制器兩部分。通過電纜連接?；」馓筋^上裝有防光罩及支架，支架底部裝有萬向節(jié)和固定螺栓。探制器外殼上裝有兩路鐘表式靈敏度調(diào)整鈕和對(duì)應(yīng)的兩路記憶指示發(fā)光二極管，還裝有“調(diào)試”—“運(yùn)行”切換開關(guān)和兩路弧光探頭插口。弧光探頭將光信號(hào)引入光電轉(zhuǎn)換電路，經(jīng)采樣比較器輸出至電位觸發(fā)電路送入執(zhí)行電路和復(fù)合接點(diǎn)電路動(dòng)作，切斷大型開關(guān)柜的電源。同時(shí)記憶指示弧光點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H7/00GK1134055SQ9510373
公開日1996年10月23日 申請(qǐng)日期1995年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1995年4月17日
發(fā)明者魯潤(rùn)澤, 蘇智敏 申請(qǐng)人:魯潤(rùn)澤, 蘇智敏