三相检测电路设计指引

电控设计规范三相检测电路设计指引

1.1 三相交流电： 由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差 120 °角的交流电路组成的电力系统。

1.2 相电压：火线对零线的电压。 1.3 线电压：火线与火线间的电压。 2 总述

在三相空调室外机上，常用到三相检测电路来检测三相电的相序和缺相，以达到保护压缩机的目的。下面介绍其工作原理及注意事项。 3 电路原理 3.1 电路原理图

图1

3.2 工作原理简介

3.2.1 在了解电路工作原理之前，首先简单介绍三相交流电的知识。

所谓三相交流电是指由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差 120 °角的交流电路组成的电力系统。如图2所示：

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图2

其三角函数表示为：

三相交流电有星型（Y）和三角形（Δ）两种接法，如图3所示：

a星型接法 b三角形接法

图3

星型接法采用三相四线制，有一根公共的零线；线电压是380VAC，相电压是220VAC，因此可以提供380VAC和220VAC电压，适用于三相负载平衡和不平衡的场合。目前市电是采用三相四线制的供电方式，本标准只适用于该接线方式。

三角形接法采用三相三线制，没有公共零线；只能提供380VAC线电压，一般用于三相平衡的场合。有些船舶等环境下使用，本标准不适用于该接线方式。

3.2.2 从原理图1可以看到，需检测的电源是采用三相四线制方式，每一相的电压（A、B、C相和零线之间电压，220VAC）通过4007二极管和68K大功率电阻加到PC817光耦上，在正半周期光耦导通，负半周期则光耦截止；由于光耦输出端有上拉电阻，故光耦导通时芯片检测到低电平，光耦截止时芯片检测到高电平。A、B、C三相电的相差是120o，芯片检

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测到A、B、C三相的波形如下：

从波形图可以看到，芯片的三个端口均检测到一定周期的方波，且相位相差120 o。若某

端口检测不到方波信号，则说明缺相；若检测到三相信号不是按120 o相差顺序变化，则说明是相序错误。这是三相电压检测设计的基本原理。 3.3 各元器件作用

整流二极管D1、D2和D3——保证回路正半周期导通、负半周期截止，减少大功率电阻R1、R2和R9的发热；

大功率电阻R1、R2和R9——限流作用，使光耦导通电流控制在3.2mA 左右； 光耦U1、U2和U3——控制和隔离作用，正半周期导通，负半周期截止； 电阻R3、R4和R10——分流和钳压作用，保护光耦； 瓷片电容C1、C2和C5——滤波作用，保护光耦； 电阻R5、R6和R11——上拉作用；

瓷片电容C3、C4、C6和电阻R7、R8、R12——组成了RC滤波电路，抗高频干扰作用。 3.4 各元器件选型

整流二极管D1、D2和D3选用IN4007二极管，耐压1000V；

大功率电阻R1、R2和R9选用68K/2W碳膜电阻 （工作电流为3.2 mA，半周期导通，P=I2R/2=0.35W，考虑室外环境恶劣，选2W大功率电阻）； 光耦U1、U2和U3选用PC817；

电阻R3、R4和R10选用2K/0.25W电阻；阻值不能太少，否则分流较大，导致光耦不能可靠导通；

瓷片电容C1、C2和C5选用104/50V电容；

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电阻R5、R6和R11选用5.1K/0.25W电阻； 瓷片电容C3、C4、C6选用104/50V电容； 电阻R7、R8、R12选用2K/0.25W电阻。 3.5 使用注意事项

3.5.1 该电路存在一定的缺陷，即在压缩机正在运行时如果缺相，系统没有办法检测。这是由于压 缩机运行时，产生很强的感应电压，缺相的一路也可以感应到较高的电压（达190V），这个电压可以导致光耦导通，因此芯片无法检测缺相。这是电压检测方式固有的缺陷。 3.5.2 该电路只适用于三相四线制的交流电网（即Y接法）中，不适用于三相三线制的交流电网中（即Δ接法）。一些如船舶等特殊的场合里面常常使用三相三线制的交流电，因此空调无法工作。

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