专利名称：交流多相带零整流器及使用其的电源缺相监视器的制作方法
技术领域：
本发明为一种整流器及使用其的电源监视器，它涉及到一种交流多相整流器及使用其的电源监视器，特别涉及到一种交流多相带零整流器及使用其电源缺相、缺零监视器和电源语音提示器。
在现有技术中，对整流而言，工业上广泛应用的三相桥式整流的电路是从三相半波整流电路发展而来的，如果在三相整流中发生缺一相，一般电压跌落40％左右，如果严重缺相(二相)，整流系统就无电压输出。以上二种情况的发生，对整流后级的直流电源没有保证，还会造成事故的扩大。对整流器的这种情况，人们似乎已习以为常，很少有人对整流器本身作更多的研究，往往将注意力集中到电源缺相保护，三相电气设备保护或整流器保护，这方面的例子多得不可胜举。如一种“整流器电路”的中国专利(申请号为98117571.6)公开的就是整流器在电网、反相器等出故障时如何得到可靠保护；再如“三相电气设备的保护方法及其电器自动保护器”(申请号93100791.9)，“三相电错相、缺相保护”(申请号为97214630.X)。当然，这些专利对保护技术的发展都有不同程度启迪和推动作用。但经过对他们的分析其结构都显得较为复杂。
本发明有如下几个发明目的第一个目的就在于克服现有整流器的缺点，提供一种在严重缺相(二相)下尚可工作的交流多相带零整流器；第二个目的就在于克服现有交流电源缺相、缺零保护的缺点，提供一种采用交流多相带零整流器构成的结构较为简单的电源缺相、缺零监视器；第三个目的就在于克服现有技术的缺点，提供一种采用交流多相带零整流器构成的性能可靠，结构较简单的三相电源的配电柜(箱)内电源语音提示器。
本发明的目的是通过如下技术来实现的第一个目的是这样实现的一种交流多相带零整流器，包括分别以交流电源各相为单端输入，而以共同正、负极为双端输出的各由二个极性相反二极管构成的“相线”全波整流器，其特征在于在各“相线”整流器的共同输出端的正、负极与零线之间设有二个极性相反的二极管构成以零线为单端输入的“零线”全波整流器。
上述整流器的特点还有各相线全波整流器的输入端均设有平衡阻抗元件，它可以是电阻、电容或电感。
第二个目的是这样实现的一种电源缺相、缺零监视器，包括整流器及作为其负载的控制电路，其特征在于整流器为上述方案中所述的交流多相带零整流器；上述监视器的特征还有控制电路主要由三极管1T、2T，稳压管1DW、电阻1R、2R、3R和继电器J(也可以负荷开关擒纵机构的吸合线圈)组成；1T、2T的发射极及2R的一端与整流器的负极相连，其集电极分别通过3R，继电器J(可带有保护二极管)及1R一端与整流器的正极相连，在1R、2R的连接点与1T的基极之间串接稳压管1DW，2T的基极直接与1T的集电极相连。
第三个目的是这样实现的一种三相电源的配电柜(箱)内电源语音提示器，包括整流电路及作为其负载的语音器，与门相连的行程开关，其特征在于整流器为前述的一种交流多相带零整流器；上述提示器的特征还有语音器主要由语音集成电路56030和信号放大集成电路586、喇叭构成；56030及586按其标准接法接在整流器的正、负极两端，56030的输出端4脚与586的输入端3脚之间接耦合电容5C，喇叭通过3C接586的输出端5脚，行程开关KY的两端分别与56030的2脚及整流器的输出电源正极相连。
对于第一个目的而言，由于交流多相带零整流器中设有“零线”全波整流器，在多相(一般是三相四线制)供电系统中，充分利用零线的功能参与整流，经实验证明，在发生缺一相电压时，原来整流器输出电压跌落40％左右，现仅跌落11％左右，如发生严重缺相(二相)时，原整流器输出的电压为0，而现在跌落到35％左右，比原缺一相还好。由此可见，采用多相带零参与整流，优越性是十分明显的，大大提高了整流后电压的可靠性。
对于第二个目的而言，由于整流器及控制器使用的元件少，不仅结构简单可靠，而它与现有技术相比，功能齐全，它不仅可以实现缺相监视保护，也可实现断零监视保护，而现有技术有的仅实现缺相保护，有的仅实现断零保护。
对于第三个目的而言，目前在电源管理上，存在不少问题，对平时应关闭的三相电源配电柜(箱)，由于工作人员的疏忽和其他原因，不能及时关闭而打开着，由于电是人们的肉眼不能看到，人们往往会在带电的配柜(箱)内乱摸或工作不慎，造成误触电，目前虽有一些保护装置，但在电源缺相时不能工作，而本发明利用交流多相带零整流器的语音提示器，不受缺相、缺零的影响，当三相电源配电柜(箱)打开时，只要内有正常回路电压存在，该语音提示器就会进行语音提示，引起人们注意，也提醒工作人员及时将门关闭。
下面结合附图进一步阐述本发明的具体实施。


图1为本发明一种交流多相带零整流器的电路结构原理示意图。
图2为本发明一种使用交流多相带零整流器的电源缺相、缺零监视器的电路结构原理示意图。
图3为本发明一种使用交流多相带零整流器的三相电源配电柜(箱)内电源语音提示器的电路结构原理示意图。
请参见图1，以采用三相四线制交流电源为例，交流多相带零整流器，包括分别以交流电源A、B、C三相为单端输入，由1D、2D，1D’、2D’，1D″、2D″组成而以共同正、负极a、b为双端输出的“相线”全波整流器，其特征在于在上述各“相线”整流器的共同输出端的正、负极a、b与零线N之间设有二个极性相反的二极管4D、3D构成以零线N为输入端的“零线”全波整流器。其中1D、1D＇、1D″、4D为共负极二极管，其接点a，为整流器的输出正电源，2D、2D＇2D″、3D为共正极二极管，其接点b，为整流器的输出负电源，负载CR接a、b之间。在交流电源A、B、C相与各“相线”整流器输入头之间分别设有平衡阻抗元件1Z、2Z、3Z，它们可为电阻、电容、电感。
下面结合图1，再简略地介绍本整流器的工作情况我们从图1中不难看出，由于三相四线制交流电源中，充分利用零线功能参与整流，使整个整流器变为一种很复杂的多个桥式全波整流器，精确分析其整流过程是非常复杂，对本发明来说也没必要，在此，仅为加深对本发明地理解，分以下几种情况作示意性地说明。
一、三相电压正常带零线整流假设在0至t1期间C相电压为正、B相电压为负，A相电压虽也为正，但低于C相电压。在这段期间内C相电压最高，B相电压最低，因此在共负极组中二极管1D″和在共正极组中的2D＇导通，1D″导通后，又使1D、1D＇的负极电位近似等于C点电位，故1D、1D＇截止。另一方面2D＇导通后，又使2D、2D″的正极电位接近B点电位，故也截止。其电流通路由C→3Z→1D″→a→CR→b-2D′→2Z→B。
在t1至t2期间，A相电位最高，B相电位仍然最低，故1D和2D′导通，其余2D、2D″、 1D″、 1D′截止，电流通路为A→1Z→1D→a→CR→b→2D′→2Z→B。其它分析类推。
注三相四线都参与整流，约有3.2％左右的电流是通过3D，4D至N零线通过的，这3.2％左右的电流通过3D、4D至N零线是在1D、2D、1D′、2D′、1D″、2D″在导通与截止交换时产生的，因为此时N零线的电位比1D、2D、1D′、2D′、1D″、2D″在导通与截止交换时更高或更低。
二、缺相1.缺一相带零整流(假设缺A相)假设在0至t1期间C相电压为正，B相电压为负，A相电压为零。在0-t1这段时间内C相电位最高，B相电位最低，因此共负极组中1D″和共正极组中的2D′导通。1D″导通后，又使1D、1D′的负极电位近似等于C点电位，故1D、1D′截止。另一方面2D′导通后，又使2D、2D″的正极电位接近B点电位，故也截止。其电流通路为C→3Z→1D″→a→CR→b→2D′→2Z→B。
在t1至t2期间，原应A相参于整流，但A相缺相，此时C相电位还处在高电位，B相处在低电位，因此C相继续完成整流过程，但在C相和B相都处在低电位时，这时产生一个整流空间。
在t2至t3期间，B相电位已处在高电位，C相还在低电位，因此共负极组中的1D′和共正极组中2D″导通，其余截止，电流通路为B→2Z→1D′→a→CR→b→2D″→3Z→C。
2.缺二相带零整流(假设缺B、C项)这时整流器可视为一个桥式全波整流器。
正半周A→1Z→1D→a→CR→b→3D→N。
负半周N→4D→a→CR→b→2D→1Z→A回电源端。
这就清楚的表明在零线参与整流时，即使在缺二相电压时，整流器还是有电压输出。使整流器尚可工作。
请参见图2，一种电源缺相、缺零监视器，包括交流多相带零整流器1和控制器3，其中控制电路3主要由三极管1T、2T，稳压管1DW、电阻1R、2R、3R和继电器J(也可以负荷开关擒纵机构的吸合线圈)组成，1T、2T的发射极及2R的一端与整流器的负极b相连，其集电极分别通过3R，继电器J(可带有保护二极管)及1R的一端与整流器的正极a相连，在1R、2R的连接端与1T的基极之间设稳压管1DW，2T的基极与1T的集电极直接相连。其工作原理大致如下当交流电源各相电压及零线正常时，交流多相零带整流器输出电压正常，这时2R调正电位器二端电压较高，大于稳压管1DW的阀值电压，使三极管1T始终处在深导通状态，钳住三极管2T处在截止状态，继电器J没有电流回路，不能动作。一旦发生缺相或缺零，这时交流多相带零整流器虽仍有电压输出，但它发生较大变化，这时使2R调正电位器的二端电压小于稳压管1DW的阀值电压，使三极管1T由原来深导通变为截止状态，三极管2T由截止转为深导通状态，继电器J通过回路电流动作，如果此时作为监视用，仅发信号和接通其它电路，继电器J接点闭合，向值班室或指挥部门发出信号或接通其它电路。如果此时作为保护用，并安装在负荷开关中，继电器J就是负荷开关擒纵机构中的吸合线圈，由于负荷开关擒纵机构吸合线圈通过回路电流使负荷开关动作，拉开电源。
交流多相带零整流器以及采用该整流器的电源缺相、缺零监视器，既可作独立产品广泛应用，也可作为一种技术广泛应用到三相电气或三相四线制电气设备中，换个角度来说，它就是一种电源缺相、缺零保护或三相电气设备保护电路，作为产品实施时，它可实施为二种产品，也可实施具有整流功能又有保护功能的一种产品，可以用分立元件来实施，也可实施为一种集成元件，甚至可以直接加工在负荷开关内与它组成一个整件，因此，本发明所公开的技术方案，不受具体的实施载体所限制和具体名称之限。
参见图3，一种三相电源的配电柜(箱)内电源语音提示器，包括交流多相带零整流器1和语音器2，以及与门相连的行程开关KY。语音器2主要包括语音集成电路56030和信号放大集成电路586、喇叭；56030及586按标准接法接在整流器正负极a、b两端，56030的输出4脚与586的输入脚3之间接有耦合电容5C，喇叭通过3C接在586的输出端5脚与负极之间，行程开关KY的两端分别与56030的2脚与整流器的正极相连。图3中其他元件1R、2R、3R、4R、5R、1C、2C、4C及DW的连接关系已标明，在此不一一赘述，其工作原理大致如下当配电箱(柜)门关闭时，行程开关KY接点被打开，语音集成块2脚失电，语音系统处在等待状态。当门被意外打开，行程开关KY接点闭合，语音集成电路2脚接正电源，语音集成电路4脚通过5C，把语音信号耦合到信号放大集成电路586放大，把音量输送到喇叭，进行语音提示，直到配电门关闭。
权利要求
1.一种交流多相带零整流器，包括分别以交流电源各相为单端，而以共同正、负极为双端输出的各由二个极性相反二极管构成的“相线”全波整流器，其特征在于在各“相线”整流器的共同输出端的正、负极与零线之间设有二个极性相反的二极管构成以零线为单端输入的“零线”全波整流器；
2.如权利要求1所述的整流器，其特征在于各相线全波整流器的输入端均设平衡阻抗，它可以是电阻、电容或电感；
3.一种电源缺相(零)监视器，包括整流器及作为其负载的控制电路，其特征在于整流器为权利要求1、2所述的交流多相带零整流器；
4.如权利要求3所述的监视器，其特征在于控制电路主要由三极管1T、2T，稳压管1DW，电阻1R、2R、3R和继电器J组成；1T、2T的发射极及2R的一端与整流器的负极相连，其集电极分别通过3R，继电器J(可带保护二极管)及1R的一端与整流器的正极相连，在1R、2R的连接点与1T的基极之间串接稳压管1DW，2T的基极与1T的集电极相连；
5.一种三相电源的配电柜(箱)内电源语音提示器，包括整流器及作为其负载的语音器，与门相连的行程开关，其特征在于整流器为权利要求1、2所述的交流多相带零整流器；
6.如权利要求5所述的提示器，其特征在于语音器主要由语音集成电路56030、信号放大集成电路586、喇叭构成；56030及586按其标准接法接在整流器的正、负极两端，56030的输出端4脚与586的输入端3脚之间设耦合电容5C，喇叭通过3C接586的输出端5脚，行程开关KY的两端分别56030的2脚及整流器的输出电源正极相连。
全文摘要
一种交流多相带零整流器,由于设有“零线”全波整流器,在三相四线制供电系统中,充分利用零线的功能参与整流,即使在严重缺相时,还有整流电压输出,大大提高了整流器的可靠性。利用其制成的三相电源缺相、缺零监控器,既可实现缺相监视保护,也可实现缺零监视保护,它既可作为独立产品广泛应用,也可作为一种技术广泛应用到三相电气设备保护中。以它制成的三相电源配电柜(箱)中的电源语言提示器不受缺相,缺零影响,工作安全可靠。
文档编号G01R19/10GK1264956SQ00111950
公开日2000年8月30日 申请日期2000年3月10日 优先权日2000年3月10日
发明者姬金富, 张友生, 陈永兵 申请人:姬金富