本實(shí)用新型涉及電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種實(shí)驗(yàn)室交直流電源短路保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
目前很多高等院校，特別是高等職業(yè)院校都投入了大量設(shè)備，用來提高學(xué)生實(shí)踐操作技能，在電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)的眾多專業(yè)課程實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中，所用執(zhí)行元件（或稱為負(fù)載）電壓等級絕大多數(shù)為交流220V或直流24V，一般用熔斷器作為電源短路保護(hù)元件。這種保護(hù)方式雖然簡單有效，但是在負(fù)載發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)，通過燒毀熔斷器的熔芯來保護(hù)電源。要恢復(fù)供電必須更換熔斷器，既浪費(fèi)又比較麻煩。同時(shí)，在產(chǎn)生短路時(shí)還會(huì)伴隨以下現(xiàn)象：爆炸、冒煙及焦味。這易造成部分學(xué)生，特別是心理素質(zhì)較差的學(xué)生在線路或程序調(diào)試時(shí)產(chǎn)生一定的恐懼心理，這樣會(huì)讓他們在實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)項(xiàng)目中表現(xiàn)出不主動(dòng)、不積極，更不敢實(shí)踐、不敢創(chuàng)新。
雖然目前已有很多院校采用各種電源保護(hù)裝置，在教學(xué)過程中起到一定積極作用，但仍存在諸多不足之處：
1、保護(hù)范圍窄：很多現(xiàn)有電源保護(hù)裝置要么只能保護(hù)交流電源，要么只能保護(hù)直流電源，而且保護(hù)電源電壓等級也較單一。
2、教學(xué)效率低：因保護(hù)裝置無明顯的正常供電和負(fù)載短路指示，負(fù)載在發(fā)生短路時(shí)，使用者不容易察覺短路現(xiàn)象的發(fā)生，多為懷疑線路連接或程序編寫錯(cuò)誤。因線路或程序檢測而浪費(fèi)較多時(shí)間，從而使得實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)課程教學(xué)效率較低。
3、維護(hù)不方便：在電源短路裝置發(fā)生故障時(shí)，控制電路比較復(fù)雜，老師或?qū)W生無法修復(fù)，需要專業(yè)技術(shù)人員維護(hù)，給使用者帶來不便，而且投入成本較高。
4、功能提升空間?。航^大多數(shù)現(xiàn)有電源短路保護(hù)裝置，因線路已固化，功能則無法繼續(xù)拓展。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)驗(yàn)室交直流電源短路保護(hù)裝置，本實(shí)用新型有效解決了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)過程中負(fù)載短路時(shí)需要頻繁更換熔斷器，使得教學(xué)效率低下，而熔斷器熔芯燒毀過程中伴隨產(chǎn)生的現(xiàn)象，又易使學(xué)生產(chǎn)生調(diào)試項(xiàng)目恐懼癥，不利于學(xué)生專業(yè)課程的學(xué)習(xí)和實(shí)踐技能的提高，且阻礙了學(xué)生創(chuàng)新性思維的培養(yǎng)。
本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種實(shí)驗(yàn)室交直流電源短路保護(hù)裝置，其特征在于：所述保護(hù)裝置設(shè)置于電源（1）與負(fù)載（18）之間，保護(hù)裝置主要由熔斷器（2）、中間繼電器、發(fā)光二極管、電阻以及按鈕串并聯(lián)而成；所述中間繼電器包括切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1、短路動(dòng)作中間繼電器KA2、電源輸出中間繼電器KA3，中間繼電器均為帶底座的8腳中間繼電器；所述發(fā)光二極管包括負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1（8）、正常供電指示發(fā)光二極管VD2（12）；所述電阻包括負(fù)載短路指示阻流電阻R1（7）、正常供電指示限流電阻R2（11）；所述按鈕包括短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB1（3）、短路保護(hù)裝置輸出電源起動(dòng)按鈕SB2（10）、保護(hù)裝置性能測試按鈕SB3（17）。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1包括線圈（5）、常開觸點(diǎn)（6）、常閉觸點(diǎn)（16），短路動(dòng)作中間繼電器KA2包括線圈（9）、常開觸點(diǎn)（4），電源輸出中間繼電器KA3包括線圈（15）、常開觸點(diǎn)（13、14）。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述電源（1）與負(fù)載（18）之間通過熔斷器（2）、電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)（13）和切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的常閉觸點(diǎn)（16）相連，短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈（9）與電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)（13）相并聯(lián)；性能測試按鈕SB3（17）與負(fù)載（18）相并聯(lián)；負(fù)載短路指示阻流電阻R1（7）與負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1（8）相串聯(lián)后與切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1線圈（5）相并聯(lián)，正常供電指示限流電阻R2（11）與正常供電指示發(fā)光二極管VD2（12）相串聯(lián)后與電源輸出中間繼電器KA3線圈（15）相關(guān)聯(lián)。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈（9）與電源輸出中間繼電器KA3線圈（15）之間通過電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)（14）相分離。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1（8）為紅色發(fā)光二極管，正常供電指示發(fā)光二極管VD2（12）為綠色發(fā)光二極管。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB1（3）為紅色按帽，短路保護(hù)裝置輸出電源起動(dòng)按鈕SB2（10）為綠色按帽，保護(hù)裝置性能測試按鈕SB3（17）為黃色按帽。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述中間繼電器在線圈得電時(shí)內(nèi)部自帶的指示燈亮。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述中間繼電器KA1、KA2、KA3的電壓等級為交流220V、直流5V、12V、24V，或根據(jù)負(fù)載電壓等級需要選擇相應(yīng)額定電壓等級的中間繼電器。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述電源（1）與保護(hù)裝置的進(jìn)線端子連接，負(fù)載（18）與保護(hù)裝置的出線端子連接。
本實(shí)用新型進(jìn)一步技術(shù)改進(jìn)方案是：
所述保護(hù)裝置的元器件可安裝在絕緣板上，通過線路相連構(gòu)成；或通過印制電路板，將中間繼電器的底座和其他元器件固定在上面，中間繼電器與底座可插拔連接。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)：
本實(shí)用新型采用按鈕、中間繼電器等低壓電器實(shí)現(xiàn)對電氣自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置所提供的交直流電源進(jìn)行短路保護(hù)；
1、教學(xué)效率高：在負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，該保護(hù)裝置斷開電源與負(fù)載的連接，保護(hù)了電源，這則無需頻繁更換因負(fù)載短路所燒毀的熔斷器熔芯，既節(jié)約實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)成本，又能提高教學(xué)效率；因不會(huì)產(chǎn)生短路時(shí)的伴隨現(xiàn)象，既不會(huì)讓學(xué)生項(xiàng)目調(diào)試時(shí)產(chǎn)生恐懼心理，又能提高學(xué)生大膽實(shí)驗(yàn)和勇于實(shí)踐創(chuàng)新的能力。
2、適用負(fù)載范圍廣：無論負(fù)載為交流負(fù)載還是直流負(fù)載，只要更換三個(gè)中間繼電器的線圈額定電壓就能滿足多種負(fù)載不同電壓等級的需要。
3、安裝維護(hù)方便：保護(hù)裝置因所用元器件較少，且為電氣線路連接，不涉及電子線路，所以老師和學(xué)生都可自行拆卸和安裝，而且一旦發(fā)生異常，老師和學(xué)生均能快速檢測與維修，使用非常方便。
4、可視性好：保護(hù)裝置為負(fù)載正常供電和發(fā)生短路現(xiàn)象時(shí)提供指示，使用者通過紅、綠發(fā)光二極管便可很容易辨別項(xiàng)目在調(diào)試過程中所接連的負(fù)載是否存在短路現(xiàn)象。
附圖說明
圖1為本實(shí)用新型電源短路保護(hù)裝置電路原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型包括電源1、熔斷器2、按鈕、中間繼電器、電阻、發(fā)光二極管和負(fù)載18；所述電源1為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置所提供的交流電源或直流電源；所述熔斷器2為防止該裝置長期使用，中間繼電器觸點(diǎn)動(dòng)作不迅速而使電源短路；所述按鈕包括短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB1 3、短路保護(hù)裝置輸出電源起動(dòng)按鈕SB2 10、保護(hù)裝置性能測試按鈕SB3 17；所述中間繼電器包括負(fù)載短路發(fā)生時(shí)切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1、短路動(dòng)作中間繼電器KA2、電源輸出中間繼電器KA3，切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1包括線圈5、常開觸點(diǎn)6、常閉觸點(diǎn)16，短路動(dòng)作中間繼電器KA2包括線圈9、常開觸點(diǎn)4，電源輸出中間繼電器KA3包括線圈15、常開觸點(diǎn)13、14；所述電阻包括負(fù)載短路指示阻流電阻R1 7、正常供電指示限流電阻R2 11；所述發(fā)光二極管包括負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8、正常供電指示發(fā)光二極管VD2 12，負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8為紅色發(fā)光二極管，正常供電指示發(fā)光二極管VD2 12為綠色發(fā)光二極管；所述負(fù)載18為實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置所提供的交接接觸器、中間繼電器、電磁閥、指示燈等負(fù)載或執(zhí)行元件。
所述電源1與負(fù)載18之間通過熔斷器2、電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)13和切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的常閉觸點(diǎn)16相連，正常使用時(shí)，電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)13閉合給負(fù)載供電，負(fù)載短路發(fā)生時(shí)，切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的常閉觸點(diǎn)16斷開，從而使電源與負(fù)載相分離，保護(hù)了電源；短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9與電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)13相并聯(lián)，負(fù)載短路時(shí)，電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)13斷開，短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9得電，其常開觸點(diǎn)4閉合使切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的線圈5得電；保護(hù)裝置性能測試按鈕SB3 17與負(fù)載18相并聯(lián)，通過按下保護(hù)裝置性能按鈕SB3 17來模擬負(fù)載短路現(xiàn)象，檢測保護(hù)裝置是否能迅速切換負(fù)載供電電源；負(fù)載短路指示阻流電阻R1 7與負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8相串聯(lián)后與切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1線圈5相關(guān)聯(lián)，負(fù)載短路時(shí)，負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8亮；正常供電指示限流電阻R2 11與正常供電指示綠色發(fā)光二極管VD2 12相串聯(lián)后與電源輸出中間繼電器KA3線圈15相關(guān)聯(lián)，正常供電時(shí)，正常供電指示綠色發(fā)光二極管VD2 12亮；所述短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB1 3為紅色按帽、短路保護(hù)裝置輸出電源起動(dòng)按鈕SB2 10為綠色按帽、保護(hù)裝置性能測試按鈕SB3 17為黃色按帽；所述中間繼電器KA1、KA2、KA3均為帶底座的8腳小型中間繼電器，并且線圈得電時(shí)內(nèi)部自帶的指示燈亮，其線圈額定電壓等級為最常用交流220V、直流5V、12V、24V，也可根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置上負(fù)載電壓等級需要選擇其他額定電壓等級的中間繼電器；所述短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9與電源輸出中間繼電器KA3線圈15之間通過電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)14相分離，這樣即使該保護(hù)裝置接通供電電源而不工作時(shí)，短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9與電源輸出中間繼電器KA3線圈15也不會(huì)串聯(lián)接入電路而浪費(fèi)電能且縮短自身使用壽命；所述保護(hù)裝置所有元器件既可安裝在絕緣板上，通過線路相連構(gòu)成，這樣便于拆卸；也可通過印制電路板，將中間繼電器的底座和其他元器件固定在上面，但中間繼電器可插拔；所述保護(hù)裝置設(shè)有電源進(jìn)線端子和電源輸出端子，便于使用連接供電電源及負(fù)載。
結(jié)合圖1簡述本實(shí)用新型的工作原理：
使用者首先斷開實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置電源，然后將實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置所提供的交流或直流電源接入該電源保護(hù)裝置，再將所有負(fù)載按相應(yīng)連接方式接入該電源保護(hù)裝置的電源輸出端。當(dāng)使用者需要調(diào)試線路或編寫的程序時(shí)，將實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置電源開關(guān)合上，然后按下短路保護(hù)裝置輸出電源起動(dòng)按鈕SB2 10，電源輸出中間繼電器KA3線圈15得電，其常開觸點(diǎn)13、14閉合，此時(shí)電源經(jīng)熔斷器2、短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB1 3、電源輸出中間繼電器KA3的常開觸點(diǎn)13和切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的常閉觸點(diǎn)16向負(fù)載供電，因其常開觸點(diǎn)13、14閉合，使得電源輸出中間繼電器KA3實(shí)現(xiàn)了自鎖功能，這樣則能給負(fù)載持續(xù)供電。同時(shí)，正常供電指示發(fā)光二極管VD2 12亮，表明該保護(hù)裝置向負(fù)載供電正常。
當(dāng)負(fù)載發(fā)生短路時(shí)，電源輸出中間繼電器KA3線圈15兩端等電位且為0V，這時(shí)電源輸出中間繼電器KA3線圈15失電，其常開觸點(diǎn)13、14斷開；因此時(shí)負(fù)載仍然為短路狀態(tài)，給短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9提供了電源回路，電源回路為：“電源一端經(jīng)熔斷器2、短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB13、短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9、切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的常閉觸點(diǎn)16、使負(fù)載短路的連續(xù)線至電源另一端”，使得短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9得電，其常開觸點(diǎn)4閉合，又使得切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1線圈5得電，其常開觸點(diǎn)6閉合實(shí)現(xiàn)自鎖功能，其常閉觸點(diǎn)16斷開，從而切斷了供電電源與負(fù)載之間的連接，保護(hù)了電源。同時(shí)，負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8亮，表明使用者所連接的負(fù)載存在短路現(xiàn)象，提醒使用者斷開電源開關(guān)，排除負(fù)載短路問題。使用者將短路問題排除后，再次合上電源和按下短路保護(hù)裝置輸出電源起動(dòng)按鈕SB2 10，給負(fù)載提供電源，其工作過程同上所述。
使用者在未切斷實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置電源開關(guān)情況下，可通過按下短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB1 3，使得切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的線圈5失電，其常開觸點(diǎn)6斷開，常閉觸點(diǎn)16閉合。同時(shí)，負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8熄滅。或通過直接切斷實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)裝置電源開關(guān)使得負(fù)載短路指示紅色發(fā)光二極管VD1 8熄滅。
在保護(hù)裝置長期未使用且即將投入使用之前，或使用者想測試一下保護(hù)裝置的性能時(shí)，首先按下短路保護(hù)裝置輸出電源起動(dòng)按鈕SB2 10，使保護(hù)裝置正常向負(fù)載供電，當(dāng)然此時(shí)不連接任何負(fù)載，按下保護(hù)裝置性能測試按鈕SB3 17，模擬所接負(fù)載發(fā)生短路，觀察短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9是否動(dòng)作，若動(dòng)作，則切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的線圈5是否動(dòng)作，若動(dòng)作，短路動(dòng)作中間繼電器KA2線圈9是否又立刻失電，同時(shí)，負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8是否被點(diǎn)亮，如果負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8被點(diǎn)亮，再按下短路保護(hù)復(fù)位按鈕SB 13，觀察此時(shí)切斷負(fù)載電源中間繼電器KA1的線圈5是否失電，負(fù)載短路指示發(fā)光二極管VD1 8是否熄滅，若熄滅則說明保護(hù)裝置保護(hù)性能良好，可以投入使用。
使用者可根據(jù)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)室裝置中負(fù)載電壓等級的需要，更換與之電壓等級相匹配的三個(gè)中間繼電器，即拔即插即用，相當(dāng)方便。同時(shí)，因保護(hù)裝置組成元器件較少，且線路連接比較簡單，所以維護(hù)亦相當(dāng)方便。
本實(shí)用新型方案所公開的技術(shù)手段不僅限于上述實(shí)施方式所公開的技術(shù)手段，還包括由以上技術(shù)特征任意組合所組成的技術(shù)方案。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。