过欠电压保护提示电路课程设计报告终结版.docx

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过欠电压保护提示电路课程设计报告终结版

***大学课程设计报告

课程名称：

过/欠电压保护提示电路

系部：

电力工程系

专业班级：

电气工程及其自动化

学生姓名：

指导教师：

张志恒

完成时间：

报告成绩：

评阅意见：

评阅教师日期

1.概述······················································3

1.1过欠压电路课程设计背景·····························3

1.2过欠压电路课程设计目的·····························3

1.3设计任务与要求······································3

2.设计内容·················································3

2.1分模块电路设计思路·································4

2.2电源模块的设计······································4

2.3比较模块的设计······································5

2.4报警模块的设计······································5

3.总电路图·················································6

3.1图像·················································7

3.2元件清单·············································7

3.3部分重要原件介绍····································7

4.仿真与调试···············································11

4.1仿真过程中数据记录·································12

4.2结论·················································19

5.心得体会·················································19

1.概述

1.1过欠压电路课程设计背景

生活中，我们不可避免的要用到要用到各种各样的电气设备。

由于电网电压的波动，在较高的电压下很有可能使电气设备受到损坏，而在低压时电气设备不能正常工作。

那么，在这样的情况下就需要有一个电压报警指示设备，它可以及时准确地对电网电压进行分段指示并且对过、欠压进行指示报警，从而实现保护电器设备的目的。

1.2过欠压电路课程设计目的

通过学习，探讨，查找资料再亲自动手设计，使我们对模拟电子技术理论知识在实际生产应用中有一个初步的认识，并且加深我们对所学理论知识与实际应用的结合。

通过设计，全面提高我们的分析、判断、解决问题的能力。

1.3设计任务与要求

（1） 设计一个过欠电压保护电路，当电网交流电压大于250V或小于180V时，经3～4s本装置将切断用电设备的交流供电，并用LED发光警示。

（2） 在电网交流电压恢复正常后，经本装置延时3～5分钟后恢复用电设备的交流供电。

2.设计内容

2.1分模块电路设计思路

a.电源模块的设计；

b.比较模块的设计；

c.报警模块的设计.

2.2电源模块的设计

电源设计图：

电源模块说明：

电源模块采用10TO1的变压器降压，1A／50V桥式整流电路进行整流，RCπ型滤波器进行滤波。

当通以220V的交流电压时，经过变压器降压后，电压测量值为21.978V；通过由4个相同型号的二极管组成的桥式整流电路后，得到14.725V直流电压；再通过RCπ型滤波器和LM7812与LM7806的滤波、稳压功能，最终得到6.012V的直流电压。

此时即可根据电源模块的输出电压算出门限电压，V

=6.012*190/220=5.19V。

2.3比较模块的设计

比较模块电路图：

比较模块说明：

电路由两个L339组成一个窗口比较器。

当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1

当Uin不在门限电位范围之间时，（Uin>UR2或Uin

它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。

2.4报警模块的设计

报警模块电路图：

报警模块说明：

报警模块中，共并联了三条支路。

第一条支路由两个对接的型号为02BZ2.2的稳压二极管组成，它使电压比较结束后，比较器的输出电压V。

能够向正负两个方向跳变，并且提供了±2.2V的跳变高度，从而使得相应报警指示灯能够亮或者是灭；第二条支路由一个150Ω的电阻和一个红色的LED发光二极管组成，其中150Ω的电阻用于保护发光二极管，当电网电压小于基准电压时，V。

向负向跳变，此时LED1截止，LED2导通，LED2发出红光，表示电网欠电压；第三条支路由一个150Ω电阻和一个绿色的LED发光二极管组成，其中150Ω电阻用于保护发光二极管，当电网电压大于基准电压时，V。

向正向跳变，此时LED2截止，LED1导通，LED1发出绿光，表示电网电压正常。

3.总电路图

3.1图像

3.2元件清单

名称

规格

数量

变压器

220－22V

1

整流桥

1B4B42

1

集成运放

LM7812CT

1

电压比较器

OPAMP-3T-VIRTUAL

1

发光二极管

LED1

1

发光二极管

LED2

1

电阻、电容

若干见图

导线

若干见图

3.3部分重要原件介绍

（1）变压器

变压器是利用电磁感应的原理来改变交流电压的装置，主要构件是初级线圈、次级线圈和铁芯（磁芯）。

主要功能有：

电压变换、电流变换、阻抗变换、隔离、稳压（磁饱和变压器）等。

按用途可以分为：

配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、油浸式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器等。

（2）单相桥式整流电路 

整流电路在工作时，电路中的四只二极管都是作为开关运用，根据电路图可知：

 当正半周时，二极管D1、D3导通（D2、D4截止），在负载电阻上得到正弦波的正半周； 当负半周时，二极管D2、D4导通（D1、D3截止），在负载电阻上得到正弦波的负半周。

（3）LM7812

LM7812是指三段稳压集成电路IC芯片元器件，适用于各种电源稳压电路，输出稳定性好、使用方便、输出过流、过热自动保护。

（4）双限比较器

电路由两个LM339组成一个窗口比较器。

当被比较的信号电压Uin位于门限电压之间时（UR1

当Uin不在门限电位范围之间时，（Uin>UR2或Uin

它可用来判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。

LM339

LM339集成块内部装有四个独立的电压比较器，该电压比较器的特点是：

（1）失调电压小，典型值为2mV；

（2）电源电压范围宽，单电源为2-36V，双电源电压为±1V-±18V；（3）对比较信号源的内阻限制较宽；（4）共模范围很大，为0~（Ucc-1.5V）Vo；（5）差动输入电压范围较大，大到可以等于电源电压；（6）输出端电位可灵活方便地选用。

（5）继电器

继电器是具有隔离功能的自动开关元件，广泛应用于遥控,遥测，通讯，自动控制，机电一体化及电力电子设备中，是最重要的控制元件之一。

继电器实质是一种传递信号的电器。

电子开关与继电器相比，不如继电器。

因为继电器有以下好处：

1.与开关配合，实现了自动控制

2.实现了控制回路与主回路的电气隔离

3.触点电压电流都比较大

4.仿真与调试

4.1仿真过程中数据记录

桥式整流滤波

稳压器稳流

220V时双限比较器输出

250V时双限比较器输出

180V时双限比较器输出

220V时单限比较器输出

250V时单限比较器输出

180V时单限比较器输出

4.2结论

通过以上两次仿真模拟，从中看出，尽管测量电压值与理想值有一点点误差，但是基本上可以忽略。

这个电路满足设计要求，能够在电网欠电压时由正常状态下的亮绿灯转变成亮红灯，起到报警保护的作用。

5.心得体会