低压整流柜输出端的短路保护

低压整流柜输出端的短路保护
摘要介绍了低压整流柜输出端短路保护的方法,并详细分析了保护电路的工作原理。
关键词短路保护保护电路检测
1引言
低压整流柜采用降压变压器将380V三相交流电降为三相低压交流电,并经大功率二极管进行三相桥式整流,得到低压直流电供给需要大功率直流电源的场合使用,低压整流柜在工矿企业中使用非常广泛。上柴扬动股份有限公司是专业生产多缸柴油机的大型企业,柴油机起动的动力均采用12V直流起动电机,每台柴油机在出厂前都必须使其起动运转一段时间,以确保质量。
因此我公司大量采用12V低压整流柜,用作直流起动电机的动力以驱动柴油机运转,由于整流柜输出端经常发生短路现象,并且直流起动电机工作电流较大(约300A),输出端采用大电流快速熔断器进行短路保护。但快速熔断器只能一次性使用,熔断后必须更换新的,由于每只快速熔断器价格不菲(近2个专业课程的学费欢迎查看),并且熔断频繁,因此每年累计要花费大量的资金。
针对这种情况,本文介绍一种低压整流柜输出端的短路保护电路,所需元件少、使用方便、成本低,具有较大的实用价值。
2短路保护电路组成与原理
2.1短路保护电路简介
短路保护电路见附图。检流片P1检测到大电流,转变为直流电压,再通过集成运算放大器IC进行电压比较,当输出端发生短路时,使继电器K吸合,切断交流接触器KM线圈的交流电源,KM释放, 终切断主回路380V三相电源,达到保护低压整流柜的目的。
2.2短路保护电路原理
需要使用整流柜时,闭合空气开关QS,按一下起动按钮SB1,接触器KM得电动作,吸合并保持,使得KM的主触点闭合,接通三相交流电源,变压器T1二次侧输出12V交流电,并经VD1～VD6桥式整流,输出12V直流电供给直流起动电机工作电压。
集成运算放大器IC用作电压比较器,调节可变电阻R2阻值,使得检流片流过的电流大于700A时,IC的3脚电位高于2脚电位P1流过的电流小于700A时,IC的3脚电位低于2脚电位。直流起动电机正常起动时,其工作电流约300A,检流片P1将此电流转变为电压信号输入到集成运算放大器IC的同相输入端3脚,此时IC的3脚电位低于反相输入端2脚的电位,IC的输出端1脚为低电平,三极管V7截止,继电器K不吸合,其常闭触点处于闭合状态,接触器KM仍处于吸合状态,整流柜正常工作。
假如整流柜输出端对地短路,则检流片P1流过的电流很大(大于700A),IC的3脚电位高于2脚电位,IC的1脚由低电平变为高电平,三极管V7导通,继电器K得电吸合,其常闭触点断开,切断KM线圈的380V交流电源,KM断电释放,主触点断开,从而切断整流柜380V交流电源,对整流柜进行有效保护。短路故障排除后,只要按一下常开按钮SB,整流柜又能正常工作。
3短路保护电路元器件的选择
变压器T2采用380/16V、5W小型交流变压器,V1～V4均为1N4007整流二极管,IC选用通用单电源四运算放大器CF124,本电路只采用其中的一组运放。V7选用3DK4开关三极管,继电器K采用4088、12V直流继电器,KM为CJ10-20、20A,线圈电压380V交流接触器,P1采用0.01Ω大功率检流片。其余元件型号与数据所示。
图元件型号与数据
4保护电路的调试
电路制成后,只有经过认真的调试才能可靠工作,本电路设定整流柜输出电流大于700A时,就应可靠动作。使用数字万用表测量IC的2脚对11脚电压,并仔细调节可变电阻R2,使得2脚对11脚电压为7V,即可满足短路保护要求。整流柜在实际使用时,只要过载(大于700A)或短路,就能自动切断其交流电源,经人为短路试验,证明该短路保护电路能可靠工作。
5结束语
采用本文介绍的低压整流输出端短路保护电路,能有效及时地进行过载(大于700A)、短路保护。保护电路所需元器件少,成本低,不容易损坏,大大延长了整流柜的使用寿命,进一步保证了本公司的正常生产,使企业节省了大量的资金,取得了显著的经济效益,具有较高的推广价值。
作者单位：上柴扬动股份有限公司225500

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