一種實驗室交直流電源短路保護裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于：所述保護裝置設置于電源（1）與負載（18）之間，保護裝置主要由熔斷器（2）、中間繼電器、發(fā)光二極管、電阻以及按鈕串并聯(lián)而成，本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)實驗實訓過程中負載短路時需要頻繁更換熔斷器熔芯，使得教學效率低下，而熔斷器熔芯燒毀過程中伴隨產(chǎn)生的現(xiàn)象，又易使學生產(chǎn)生調(diào)試項目恐懼心理，不利于學生專業(yè)課程的學習和實踐技能的提高，且阻礙了學生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。
【專利說明】
一種實驗室交直流電源短路保護裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及電源技術領域，具體涉及一種實驗室交直流電源短路保護裝置。
【背景技術】
[0002]目前很多高等院校，特別是高等職業(yè)院校都投入了大量設備，用來提高學生實踐操作技能，在電氣自動化、機電一體化等專業(yè)的眾多專業(yè)課程實驗實訓項目中，所用執(zhí)行元件(或稱為負載)電壓等級絕大多數(shù)為交流220V或直流24V，一般用熔斷器作為電源短路保護元件。這種保護方式雖然簡單有效，但是在負載發(fā)生短路現(xiàn)象時，通過燒毀熔斷器的熔芯來保護電源。要恢復供電必須更換熔斷器熔芯，既浪費又比較麻煩。同時，在產(chǎn)生短路時還會伴隨以下現(xiàn)象:爆炸、冒煙及焦味。這易造成部分學生，特別是心理素質(zhì)較差的學生在線路或程序調(diào)試時產(chǎn)生一定的恐懼心理，這樣會讓他們在實驗實訓項目中表現(xiàn)出不主動、不積極，更不敢實踐、不敢創(chuàng)新。
[0003]雖然目前已有很多院校采用各種電源保護裝置，在教學過程中起到一定積極作用，但仍存在諸多不足之處:
1、保護范圍窄:很多現(xiàn)有電源保護裝置要么只能保護交流電源，要么只能保護直流電源，而且保護電源電壓等級也較單一。
[0004]2、教學效率低:因保護裝置無明顯的正常供電和負載短路指示，負載在發(fā)生短路時，使用者不容易察覺短路現(xiàn)象的發(fā)生，多為懷疑線路連接或程序編寫錯誤。因線路或程序檢測而浪費較多時間，從而使得實驗實訓課程教學效率較低。
[0005]3、維護不方便:在電源短路裝置發(fā)生故障時，控制電路比較復雜，老師或?qū)W生無法修復，需要專業(yè)技術人員維護，給使用者帶來不便，而且投入成本較高。
[0006]4、功能提升空間小:絕大多數(shù)現(xiàn)有電源短路保護裝置，因線路已固化，功能則無法繼續(xù)拓展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種實驗室交直流電源短路保護裝置，本發(fā)明有效解決了傳統(tǒng)實驗實訓過程中負載短路時需要頻繁更換熔斷器熔芯，使得教學效率低下，而熔斷器熔芯燒毀過程中伴隨產(chǎn)生的現(xiàn)象，又易使學生產(chǎn)生調(diào)試項目恐懼心理，不利于學生專業(yè)課程的學習和實踐技能的提高，且阻礙了學生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。
[0008]本發(fā)明通過以下技術方案實現(xiàn):
一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述保護裝置設置于電源(I)與負載(18)之間，保護裝置主要由熔斷器(2)、中間繼電器、發(fā)光二極管、電阻以及按鈕串并聯(lián)而成;所述中間繼電器包括切斷負載電源中間繼電器KA1、短路動作中間繼電器KA2、電源輸出中間繼電器KA3;所述發(fā)光二極管包括負載短路指示發(fā)光二極管VD1(8)、正常供電指示發(fā)光二極管VD2(12);所述電阻包括負載短路指示阻流電阻1?1(7)、正常供電指示限流電阻1?2
(11);所述按鈕包括短路保護復位按鈕381(3)、短路保護裝置輸出電源起動按鈕582(10)、保護裝置性能測試按鈕SB3( 17)。
[0009 ]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述切斷負載電源中間繼電器KAl包括線圈(5)、常開觸點(6)、常閉觸點(16)，短路動作中間繼電器KA2包括線圈(9)、常開觸點(4)，電源輸出中間繼電器KA3包括線圈(15)、常開觸點(13、14)。
[0010]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述電源(I)與負載(18)之間通過熔斷器(2)、電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點
(13)和切斷負載電源中間繼電器KAl的常閉觸點(16)相連，短路動作中間繼電器KA2線圈
(9)與電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(13)相并聯(lián);性能測試按鈕SB3(17)與負載(18)相并聯(lián)；負載短路指示阻流電阻Rl(7)與負載短路指示發(fā)光二極管VDl(S)相串聯(lián)后與切斷負載電源中間繼電器KAl線圈(5)相并聯(lián)，正常供電指示限流電阻R2(ll)與正常供電指示發(fā)光二極管VD2( 12)相串聯(lián)后與電源輸出中間繼電器KA3線圈(15)相并聯(lián)。
[0011 ]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述短路動作中間繼電器KA2線圈(9)與電源輸出中間繼電器KA3線圈(15)之間通過電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(14)相分離。
[0012]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述負載短路指示發(fā)光二極管VDl(S)為紅色發(fā)光二極管，正常供電指示發(fā)光二極管VD2(12)為綠色發(fā)光二極管。
[0013]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述短路保護復位按鈕SB1(3)為紅色按帽，短路保護裝置輸出電源起動按鈕SB2(10)為綠色按帽，保護裝置性能測試按鈕SB3( 17)為黃色按帽。
[0014]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述中間繼電器KA1、KA2、KA3在線圈得電時內(nèi)部自帶的指示燈亮。
[0015]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述中間繼電器以1、以2、以3的電壓等級可為交流22(^、直流5￥、12￥、24￥，或根據(jù)負載電壓等級需要選擇相應額定電壓等級的中間繼電器。
[0016]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述電源(I)與保護裝置的進線端子連接，負載(18)與保護裝置的出線端子連接。
[0017]本發(fā)明進一步技術改進方案是:
所述保護裝置的元器件可安裝在絕緣板上，通過線路相連構成;或通過印制電路板，將中間繼電器的底座和其他元器件固定在上面，中間繼電器與底座可插拔連接。
[0018]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下明顯優(yōu)點:
本發(fā)明采用按鈕、中間繼電器等低壓電器實現(xiàn)對電氣自動化、機電一體化等專業(yè)實驗室中實驗實訓裝置所提供的交直流電源進行短路保護；
1、教學效率高:在負載發(fā)生短路時，該保護裝置斷開電源與負載的連接，保護了電源，這則無需頻繁更換因負載短路所燒毀的熔斷器熔芯，既節(jié)約實驗實訓成本，又能提高教學效率;因不會產(chǎn)生短路時的伴隨現(xiàn)象，既不會讓學生項目調(diào)試時產(chǎn)生恐懼心理，又能提高學生大膽實驗和勇于實踐創(chuàng)新的能力。
[0019]2、適用負載范圍廣:無論負載為交流負載還是直流負載，只要更換三個中間繼電器的線圈額定電壓就能滿足多種負載不同電壓等級的需要。
[0020]3、安裝維護方便:保護裝置因所用元器件較少，且為電氣線路連接，不涉及電子線路，所以老師和學生都可自行拆卸和安裝，而且一旦發(fā)生異常，老師和學生均能快速檢測與維修，使用非常方便。
[0021]4、可視性好:保護裝置為負載正常供電和發(fā)生短路現(xiàn)象時提供指示，使用者通過紅、綠發(fā)光二極管便可很容易辨別項目在調(diào)試過程中所接連的負載是否存在短路現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明電源短路保護裝置電路原理圖。
【具體實施方式】
[0023]如圖1所示，本發(fā)明包括電源1、熔斷器2、按鈕、中間繼電器、電阻、發(fā)光二極管和負載18;所述電源I為實驗實訓裝置所提供的交流電源或直流電源;所述熔斷器2為防止該裝置長期使用，中間繼電器觸點動作不迅速而使電源短路;所述按鈕包括短路保護復位按鈕SBl 3、短路保護裝置輸出電源起動按鈕SB2 10、保護裝置性能測試按鈕SB3 17;所述中間繼電器包括負載短路發(fā)生時切斷負載電源中間繼電器KA1、短路動作中間繼電器KA2、電源輸出中間繼電器KA3，切斷負載電源中間繼電器KAl包括線圈(5)、常開觸點(6)、常閉觸點
(16),短路動作中間繼電器KA2包括線圈(9 )、常開觸點(4 )，電源輸出中間繼電器KA3包括線圈(15)、常開觸點(13、14);所述電阻包括負載短路指示阻流電阻Rl 7、正常供電指示限流電阻R2 11;所述發(fā)光二極管包括負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8、正常供電指示發(fā)光二極管VD2 12，負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8為紅色發(fā)光二極管，正常供電指示發(fā)光二極管VD2 12為綠色發(fā)光二極管;所述負載18為實驗實訓裝置所提供的交接接觸器、中間繼電器、電磁閥、指示燈等負載或執(zhí)行元件。
[0024]所述電源I與負載18之間通過熔斷器2、電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點13和切斷負載電源中間繼電器KAl的常閉觸點16相連，正常使用時，電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點13閉合給負載供電，負載短路發(fā)生時，切斷負載電源中間繼電器KAl的常閉觸點16斷開，從而使電源與負載相分離，保護了電源;短路動作中間繼電器KA2線圈9與電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點13相并聯(lián)，負載短路時，電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點13斷開，短路動作中間繼電器KA2線圈9得電，其常開觸點4閉合使切斷負載電源中間繼電器KAl的線圈5得電;保護裝置性能測試按鈕SB3 17與負載18相并聯(lián)，通過按下保護裝置性能按鈕SB3 17來模擬負載短路現(xiàn)象，檢測保護裝置是否能迅速切換負載供電電源；負載短路指示阻流電阻Rl 7與負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8相串聯(lián)后與切斷負載電源中間繼電器KAl線圈5相并聯(lián)，負載短路時，負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8亮;正常供電指示限流電阻R211與正常供電指示綠色發(fā)光二極管VD2 12相串聯(lián)后與電源輸出中間繼電器KA3線圈15相并聯(lián)，正常供電時，正常供電指示綠色發(fā)光二極管VD2 12亮;所述短路保護復位按鈕SBl 3為紅色按帽、短路保護裝置輸出電源起動按鈕SB2 10為綠色按帽、保護裝置性能測試按鈕SB317為黃色按帽；所述中間繼電器KA1、KA2、KA3均為帶底座的8腳小型中間繼電器，并且線圈得電時內(nèi)部自帶的指示燈亮，其線圈額定電壓等級為最常用交流220V、直流5V、12V、24V，也可根據(jù)實驗實訓裝置上負載電壓等級需要選擇其他額定電壓等級的中間繼電器;所述短路動作中間繼電器KA2線圈9與電源輸出中間繼電器KA3線圈15之間通過電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點14相分離，這樣即使該保護裝置接通供電電源而不工作時，短路動作中間繼電器KA2線圈9與電源輸出中間繼電器KA3線圈15也不會串聯(lián)接入電路而浪費電能且縮短自身使用壽命;所述保護裝置所有元器件既可安裝在絕緣板上，通過線路相連構成，這樣便于拆卸；也可通過印制電路板，將中間繼電器的底座和其他元器件固定在上面，但中間繼電器可插拔;所述保護裝置設有電源進線端子和電源輸出端子，便于使用連接供電電源及負載。
[0025]結合圖1簡述本發(fā)明的工作原理:
使用者首先斷開實驗實訓裝置電源，然后將實驗實訓裝置所提供的交流或直流電源接入該電源保護裝置，再將所有負載按相應連接方式接入該電源保護裝置的電源輸出端。當使用者需要調(diào)試線路或編寫的程序時，將實驗實訓裝置電源開關合上，然后按下短路保護裝置輸出電源起動按鈕SB2 1，電源輸出中間繼電器KA3線圈15得電，其常開觸點13、14閉合，此時電源經(jīng)熔斷器2、短路保護復位按鈕SBl 3、電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點13和切斷負載電源中間繼電器KAl的常閉觸點16向負載供電，因其常開觸點13、14閉合，使得電源輸出中間繼電器KA3實現(xiàn)了自鎖功能，這樣則能給負載持續(xù)供電。同時，正常供電指示發(fā)光二極管VD2 12亮，表明該保護裝置向負載供電正常。
[0026]當負載發(fā)生短路時，電源輸出中間繼電器KA3線圈15兩端等電位且為OV，這時電源輸出中間繼電器KA3線圈15失電，其常開觸點13、14斷開;因此時負載仍然為短路狀態(tài)，給短路動作中間繼電器KA2線圈9提供了電源回路，電源回路為:“電源一端經(jīng)熔斷器2、短路保護復位按鈕SBl 3、短路動作中間繼電器KA2線圈9、切斷負載電源中間繼電器KAl的常閉觸點16、使負載短路的連續(xù)線至電源另一端”，使得短路動作中間繼電器KA2線圈9得電，其常開觸點4閉合，又使得切斷負載電源中間繼電器KAl線圈5得電，其常開觸點6閉合實現(xiàn)自鎖功能，其常閉觸點16斷開，從而切斷了供電電源與負載之間的連接，保護了電源。同時，負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8亮，表明使用者所連接的負載存在短路現(xiàn)象，提醒使用者斷開電源開關，排除負載短路問題。使用者將短路問題排除后，再次合上電源和按下短路保護裝置輸出電源起動按鈕SB2 10,給負載提供電源，其工作過程同上所述。
[0027]使用者在未切斷實驗實訓裝置電源情況下，可通過按下短路保護復位按鈕SBl3，使得切斷負載電源中間繼電器KAl的線圈5失電，其常開觸點6斷開，常閉觸點16閉合。同時，負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8熄滅。或通過直接切斷實驗實訓裝置電源開關使得負載短路指示紅色發(fā)光二極管VDl 8熄滅。
[0028]在保護裝置長期未使用且即將投入使用之前，或使用者想測試一下保護裝置的性能時，首先按下短路保護裝置輸出電源起動按鈕SB2 10，使保護裝置正常向負載供電，當然此時不連接任何負載，按下保護裝置性能測試按鈕SB3 17，模擬所接負載發(fā)生短路，觀察短路動作中間繼電器KA2線圈9是否動作，若動作，則切斷負載電源中間繼電器KAl的線圈5是否動作，若動作，短路動作中間繼電器KA2線圈9是否又立刻失電，同時，負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8是否被點亮，如果負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8被點亮，再按下短路保護復位按鈕SBl 3，觀察此時切斷負載電源中間繼電器KAl的線圈5是否失電，負載短路指示發(fā)光二極管VDl 8是否熄滅，若熄滅則說明保護裝置保護性能良好，可以投入使用。
[0029]使用者可根據(jù)實驗實訓室裝置中負載電壓等級的需要，更換與之電壓等級相匹配的三個中間繼電器，即拔即插即用，相當方便。同時，因保護裝置組成元器件較少，且線路連接比較簡單，所以維護亦相當方便。
[0030]本發(fā)明方案所公開的技術手段不僅限于上述實施方式所公開的技術手段，還包括由以上技術特征任意組合所組成的技術方案。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述保護裝置設置于電源(I)與負載(18)之間，保護裝置主要由熔斷器(2)、中間繼電器、發(fā)光二極管、電阻以及按鈕串并聯(lián)而成;所述中間繼電器包括切斷負載電源中間繼電器KA1、短路動作中間繼電器KA2、電源輸出中間繼電器KA3;所述發(fā)光二極管包括負載短路指示發(fā)光二極管VD1(8)、正常供電指示發(fā)光二極管VD2(12);所述電阻包括負載短路指示阻流電阻Rl(7)、正常供電指示限流電阻R2(11);所述按鈕包括短路保護復位按鈕381(3)、短路保護裝置輸出電源起動按鈕582(10)、保護裝置性能測試按鈕SB3( 17)。2.根據(jù)權利要求1所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述切斷負載電源中間繼電器KAl包括線圈(5)、常開觸點(6)、常閉觸點(16)，短路動作中間繼電器KA2包括線圈(9)、常開觸點(4)，電源輸出中間繼電器KA3包括線圈(15)、常開觸點(13、14)。3.根據(jù)權利要求2所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述電源(I)與負載(18)之間通過熔斷器(2)、電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(13)和切斷負載電源中間繼電器K AI的常閉觸點(16 )相連，短路動作中間繼電器KA 2線圈(9 )與電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(13)相并聯(lián);性能測試按鈕SB3(17)與負載(18)相并聯(lián)；負載短路指示阻流電阻Rl(7)與負載短路指示發(fā)光二極管VDl(S)相串聯(lián)后與切斷負載電源中間繼電器KAl線圈(5)相并聯(lián)，正常供電指示限流電阻R2(ll)與正常供電指示發(fā)光二極管VD2(12)相串聯(lián)后與電源輸出中間繼電器KA3線圈(15)相并聯(lián)。4.根據(jù)權利要求2或3所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述短路動作中間繼電器KA2線圈(9)與電源輸出中間繼電器KA3線圈(15)之間通過電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(14)相分離。5.根據(jù)權利要求1或2所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述負載短路指示發(fā)光二極管VDl(S)為紅色發(fā)光二極管，正常供電指示發(fā)光二極管VD2(12)為綠色發(fā)光二極管。6.根據(jù)權利要求1或2所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述短路保護復位按鈕SB1(3)為紅色按帽，短路保護裝置輸出電源起動按鈕SB2(10)為綠色按帽，保護裝置性能測試按鈕SB3( 17)為黃色按帽。7.根據(jù)權利要求1或2所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述中間繼電器在線圈得電時內(nèi)部自帶的指示燈亮。8.根據(jù)權利要求1或2所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述中間繼電器以1、以2、以3的電壓等級可為交流22(^、直流5￥、12￥、24￥，或根據(jù)負載電壓等級需要選擇相應額定電壓等級的中間繼電器。9.根據(jù)權利要求1或2所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述電源(I)與保護裝置的進線端子連接，負載(18)與保護裝置的出線端子連接。10.根據(jù)權利要求1或2所述的一種實驗室交直流電源短路保護裝置，其特征在于:所述保護裝置的元器件可安裝在絕緣板上，通過線路相連構成;或通過印制電路板，將中間繼電器的底座和其他元器件固定在上面，中間繼電器與底座可插拔連接。
【文檔編號】H02H3/04GK106099839SQ201610667746
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月15日 公開號201610667746.7, CN 106099839 A, CN 106099839A, CN 201610667746, CN-A-106099839, CN106099839 A, CN106099839A, CN201610667746, CN201610667746.7
【發(fā)明人】侍壽永, 居海清, 夏路兵, 薛云星, 楊昊, 程麗, 郭宇凡
【申請人】淮安信息職業(yè)技術學院