低壓整流柜輸出端的短路保護

低壓整流柜輸出端的短路保護
摘要介紹了低壓整流柜輸出端短路保護的方法,并詳細分析了保護電路的工作原理。
關鍵詞短路保護保護電路檢測
1引言
低壓整流柜采用降壓變壓器將380V三相交流電降為三相低壓交流電,并經大功率二極管進行三相橋式整流,得到低壓直流電供給需要大功率直流電源的場合使用,低壓整流柜在工礦企業中使用非常廣泛。上柴揚動股份有限公司是專業生產多缸柴油機的大型企業,柴油機起動的動力均采用12V直流起動電機,每臺柴油機在出廠前都必須使其起動運轉一段時間,以確保質量。
因此我公司大量采用12V低壓整流柜,用作直流起動電機的動力以驅動柴油機運轉,由于整流柜輸出端經常發生短路現象,并且直流起動電機工作電流較大(約300A),輸出端采用大電流快速熔斷器進行短路保護。但快速熔斷器只能一次性使用,熔斷后必須更換新的,由于每只快速熔斷器價格不菲(近2個專業課程的學費歡迎查看),并且熔斷頻繁,因此每年累計要花費大量的資金。
針對這種情況,本文介紹一種低壓整流柜輸出端的短路保護電路,所需元件少、使用方便、成本低,具有較大的實用價值。
2短路保護電路組成與原理
2.1短路保護電路簡介
短路保護電路見附圖。檢流片P1檢測到大電流,轉變為直流電壓,再通過集成運算放大器IC進行電壓比較,當輸出端發生短路時,使繼電器K吸合,切斷交流接觸器KM線圈的交流電源,KM釋放, 終切斷主回路380V三相電源,達到保護低壓整流柜的目的。
2.2短路保護電路原理
需要使用整流柜時,閉合空氣開關QS,按一下起動按鈕SB1,接觸器KM得電動作,吸合并保持,使得KM的主觸點閉合,接通三相交流電源,變壓器T1二次側輸出12V交流電,并經VD1～VD6橋式整流,輸出12V直流電供給直流起動電機工作電壓。
集成運算放大器IC用作電壓比較器,調節可變電阻R2阻值,使得檢流片流過的電流大于700A時,IC的3腳電位高于2腳電位P1流過的電流小于700A時,IC的3腳電位低于2腳電位。直流起動電機正常起動時,其工作電流約300A,檢流片P1將此電流轉變為電壓信號輸入到集成運算放大器IC的同相輸入端3腳,此時IC的3腳電位低于反相輸入端2腳的電位,IC的輸出端1腳為低電平,三極管V7截止,繼電器K不吸合,其常閉觸點處于閉合狀態,接觸器KM仍處于吸合狀態,整流柜正常工作。
假如整流柜輸出端對地短路,則檢流片P1流過的電流很大(大于700A),IC的3腳電位高于2腳電位,IC的1腳由低電平變為高電平,三極管V7導通,繼電器K得電吸合,其常閉觸點斷開,切斷KM線圈的380V交流電源,KM斷電釋放,主觸點斷開,從而切斷整流柜380V交流電源,對整流柜進行有效保護。短路故障排除后,只要按一下常開按鈕SB,整流柜又能正常工作。
3短路保護電路元器件的選擇
變壓器T2采用380/16V、5W小型交流變壓器,V1～V4均為1N4007整流二極管,IC選用通用單電源四運算放大器CF124,本電路只采用其中的一組運放。V7選用3DK4開關三極管,繼電器K采用4088、12V直流繼電器,KM為CJ10-20、20A,線圈電壓380V交流接觸器,P1采用0.01Ω大功率檢流片。其余元件型號與數據所示。
圖元件型號與數據
4保護電路的調試
電路制成后,只有經過認真的調試才能可靠工作,本電路設定整流柜輸出電流大于700A時,就應可靠動作。使用數字萬用表測量IC的2腳對11腳電壓,并仔細調節可變電阻R2,使得2腳對11腳電壓為7V,即可滿足短路保護要求。整流柜在實際使用時,只要過載(大于700A)或短路,就能自動切斷其交流電源,經人為短路試驗,證明該短路保護電路能可靠工作。
5結束語
采用本文介紹的低壓整流輸出端短路保護電路,能有效及時地進行過載(大于700A)、短路保護。保護電路所需元器件少,成本低,不容易損壞,大大延長了整流柜的使用壽命,進一步保證了本公司的正常生產,使企業節省了大量的資金,取得了顯著的經濟效益,具有較高的推廣價值。
作者單位：上柴揚動股份有限公司225500