电网电压异常报警装置

电网电压异常报警装置

赵斌李军贤张君之

（山东农业大学山东省泰安市271018）

摘要：根据电网安全稳定运行的监测要求，设计了一款简单的电网电压异常报警装置。基于Multisim8进行了各模块电路的设计与仿真进行实际测试验证。交流电网电压在190～250V范围时,报警器不发声;当低于190V或超过250V时,报警器发出不同声响以示区别。在Multisim环境下进行电路的设计与仿真,直观、快速、方便,产品设计和调试周期短,成功率高。

关键词：电网电压异常；报警装置；Multisim

引言

随着科学技术的进步、国民经济的快速发展及人民生活水平的不断提高,人们对电力的需求和依赖性越来越强。目前电网电压异常报警装置已经向集成化、智能化方向发展,且成熟产品非常多。本文利用Multisim软件作为开发工具,设计了一款简单的电网电压异常报警装置。

1设计方案

为了检测电网电压异常情况,首先由变压器把单相交流电压降低到适当值,然后经桥式整流及稳压电路后得到稳定的直流电源,再通过衰减电路降低250V及190V对应的上、下阈值电平;以220V交流电对应的小信号电压为基准,当电网电压波动时,利用窗口比较器确定触发后级某个报警电路使蜂鸣器发出不同声响。据此给出电路设计框图如图1-1所示。

图1-1电网电压异常报警装置设计框图

2建模及仿真

2.1变压器降压及整流滤波电路设计与仿真

变压器降压后的交流电压必须经过单相桥式整流电路的整流、滤波,才能进行衰减、比较。正弦电压源为220V/50Hz,变压器为10∶1降压,在变压器次级及整流桥滤波电容后面分别连接电压表进行数据测试,用示波器的A、B通道分别观察变压器次级电压波形及整流桥滤波后的电压波形。从仿真结果可以看出,虚拟万用表显示变压器次级为交流29.545V,经桥式整流滤波后为直流29.571V。仿真结果与理论分析比较,误差很小,且数据、波形显示直观清楚,非常方便。

2.2稳压电源设计及仿真

因为任务要求只允许AC220V供电,而传感器的控制需要5v电压控制,需制作+5V的直流电源。经整流滤波后的脉动直流电压经过稳压电路LM317得到+5V直流电压。在集成稳压器的后端接上虚拟万用表,显示数据为+4.999V,仿真结果正确。

2.3采样电路设计及仿真

交流电网电压的正常波动范围为190～250V(单相交流有效值),在此范围内,报警器不发声。当电网电压低于190V或超过250V时,报警器发出不同声响以示区别,为此我们需分别采取190V及250V对应电压。当输入电压为190V时，变压器二次侧电压为25.329V，按照10:1降压后对应电压为2.533V。当输入电压为190V时，变压器二次侧电压为25.329V，按照10:1降压后对应电压为2.533V。

2.4报警电路设计及仿真

2.4.1190V报警电路的设计及仿真

当电网电压低于190V时发出报警信号，因此将190V时对应参考电压作为LM393电压比较器的正向输入端，当电网电压高于190V时，输出管截止，相当于输出端开路。当电网电压低于190V时，输出管饱和，产生报警信号。

2.4.2250V报警电路的设计及仿真

当电网电压高于250V时发出报警信号，因此将250V时对应参考电压作为LM393电压比较器的反向输入端，当电网电压低于250V时，输出管截止，相当于输出端开路。当电网电压高于250V时，输出管饱和，产生报警信号。

3结论

当电压处于190V~250V时，电路正常，当电压低于190V时，发出报警信号，当电网电压高于250V时，发出报警信号，可通过该电网电压异常报警装置对电网电压进行监测，保证电网处于正常运行状态。

参考文献

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