低压、过压、低频和漏电保护电路

    220V交流电过低或过高会造成用电设备的损坏；额定电源频率为50Hz的用电设备，若电源频率偏低，也会影响用电设备的正常工作；用电设备若有漏电，则还会有触电的危险。为此，可采用如图17-8所示的低压、过压、低频和漏电保护电路。

    图17-8    低压、过压、低频和漏电保护电路

    该电路由过压保护、低压保护、低频保护和漏电保护4部分电路组成。它们分别通过VD1、VD2、VD3、VD7组成的或门驱动三极管VT1，使继电器K得电吸合，其常开触点闭合，使K自锁，其常闭触点断开，切断使用的电气设备电源。该电路为四功能合一的电路，4个单元均具有独立性，因此应用时可以单独制作具有一种、两种或三种、四种保护的电路。

    该电路的工作电源有两种，其中+16V电压由220V交流电经C5降压、UR整流、C6滤波获得；而+9V电压由+16V电压经R15降压和VZ1稳压获得。

   (1)过压保护电路

    过压保护电路由接成比较器的运放N1(μA741)组成。N1的反相输入端接+3.6V参考电压，即稳压二极管VZ2的稳定电压。N1的同相输入端接取样电压，取样电压由电阻R1、RP1分压而得。由于分压电阻R1、RP1的+16V电源直接由交流电源降压、整流、滤波获得，所以比较器的同相输入端电压即可反映交流电源电压的高低。采用可变电阻可改变取样电压，即改变过压保护电路的门限电压。VL1为过压保护指示。

    当电压升高时，+16V电压随之升高，N1的③脚电压也随之升高。当③脚电压超过反相输入端电压+3. 6V时，N1输出高电平，使VL1导通发光指示过压，同时通过VD1、R14使三极管VT1导通，继电器K得电吸合。K吸合后，其常闭触点断开，使负载失电，其常开触点闭合，使K自锁。设置K的常开触点，在于防止市电的波动大使电路反复动作。S为常闭微动开关，当市电恢复正常或漏电排除后，按下S可使电路重新正常工作。

   (2)低压保护电路

    低压保护电路由接成比较器的运放N2(μA741)组成，其同相输入端接+3. 6V参考电压，反相输入端接取样电压。取样电压由电阻R4、RP2分压而得。+16V电压由交流电源降压、整流、滤波获得。

    当市电电压下降时，+16V电压及N2的反相输入端②脚电压随之下降。当N2的②脚电压下降到低于+3. 6V时，N2的⑥脚输出高电平，使VL2导通，发光指示电压过低，同时通过VD2、R14使三极管VT1导通，继电器K得电吸合，其常闭触点断开，负载电源被切断。

   (3)低频保护电路

    低频保护电路由双D触发器DA、DB(CC4013)组成。触发器DA对输入的220V交流信号进行整形。当输入信号由低电平向高电平转换时，触发器DA翻转，电容C2通过VT2迅速放电，然后由RP3、R8向电容C2充电。调节RP3可以改变RP3、R8、C2充电回路的时间常数，并可改变频率控制的门限值。C2直接与第二只D触发器DB的时钟脉冲CL2相连。

    触发器DB用于产生低频保护的驱动信号。发光二极管VL用于指示市电频率过低。当市电频率高于设定频率时，触发器DB的Q2为低电平，VD3截止。当市电频率低于设定频率时，触发器DB翻转，Q2为高电平。该高电平使VL3导通，发光指示频率过低，同时通过VD3、R14使VT1导通，继电器K得电吸合，其常闭触点断开，使工作负载失电。

   (4)漏电保护电路

    漏电保护电路由电流互感器及N3(LM324)等组成。LM324内部有4只运放，它们均工作在比较器状态。电流互感器采用Φ10mm铁氧体磁芯（可利用黑白电视机行输出变压器铁氧体磁芯），线圈L用Φ0.12mm漆包线绕1600~1800匝，交流电源线在磁芯上绕2～3匝，以提高灵敏度。VZ4选用稳压管1N4728，使3只运放N3B~N3D的反相输入端的电压稳定在+3V，运放N3A的反相输入端的基准电压则由R11、RP4的分压确定。调节RP4可以改变漏电保护器的灵敏度。VL4为漏电指示发光二极管，VD5为信号反馈二极管，使得N3的⑧脚高电平反馈到⑤脚。这样，即使漏电电流解除后，⑦、⑧、⑭脚仍均为高电平。

    当触电事故发生时，电流互感器产生的脉冲电压加到N3的③脚，这时③脚电压高于②脚，①脚输出高电平、该高电平使⑤脚电压高于⑥脚，则⑦脚输出高电平。以此类推，⑭脚也输出高电平，使VL4发光，同时通过VD7、R14使VT1导通。VD5的作用是使N3的⑧脚高电平反馈到⑤脚，同时维持⑦、⑧、⑭脚为高电平。