电站事故照明切换电路设计

王文恒

(包头职业技术学院，内蒙古包头014000)

1 引言

事故照明切换电路设计，在正常情况下照明由交流回路380V提供照明，当发生事故时，由直流220V投入运行提供照明。其中电站在交直流切换中都是利用各自连接公共母线实现可靠供电。本次设计为完善切换电路，加入了报警控制电路，利用这个电路实现对交直流切换过程的报警，使得电站事故照明切换电路更加完善。

2 主要元器件特性

2.1 电阻、电容

电阻是所有电路中使用最多的元件之一。在物理学中，用电阻来表示导体对电流阻碍作用的大小。导体的电阻越大，表示导体对电流的阻碍作用越大。不同的导体，电阻一般不同，电阻是导体本身的一种特性。电容(或称电容量)是表现电容器容纳电荷本领的物理量。它是一种静态电荷存储介质，可能电荷会永久存在。

2.2 熔断器

熔断器称为保险丝，是一种保证电路安全运行的电器元件。熔断器其实就是一种短路保护器，广泛用于配电系统和控制系统，主要进行短路保护或严重过载保护。

2.3 隔离开关

隔离开关是高压开关电器中使用最多的一种电器，隔离开关用于各级电压，用作改变电路连接或使线路或设备与电源隔离。

2.4 电磁继电器

电磁继电器是一种电子控制器件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)，通常应用于自动控制电路中。

2.5 晶体管

晶体管(transistor)是一种固体半导体器件，可以用于检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制和许多其它功能。

2.6 555 定时器

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件。一般用双极性工艺制作的称为 555，用CMOS工艺制作的称为7555，除单定时器外，还有对应的双定时器556/7556。555定时器的电源电压范围宽，可在4.5～16V工作，7555可在 3～18V工作，输出驱动电流约为200 mA，因而其输出可与TTL、CMOS或者模拟电路电平兼容。555定时器，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器特触发器等脉冲产生与变换电路。它也常作为定时器广泛应用于仪器仪表、家用电器、电子测量及自动控制等方面。

2.7 计数器

计数器是一种非常典型应用很广的时序电路，计数器不仅能统计输入时钟脉冲的个数，还能用于分频，定时、产生节拍脉冲等。计数器的类型很多，按计数器时钟脉冲引入方式和触发器翻转时序的异同，可分为二进制计数器、二－十进制计数器和任意进制计数器。

二进制加法计数器运用起来比较简洁方便，结构图和原理图也比其它进制的简单明了，但二进制表示一个数时，位数一般比较长。十进制是我们日常生活中经常用到的，不用转换，所以设计十进制加法计数器比设计二进制加法计数器应用广泛，加法器是以数据的累加过程，对我们的生活有一个积极地促进作用。

74LS161是可编程中规模同步4位二进制加法计数器，其中，Q3、Q2、Q1、Q0 为计数状态输出端，C 为进位输出端，EP，ET为计数控制端，LD为预置数控制端，D3、D2、D1、D0为预置数输入端，RD为异步置零控制端，CP为计数脉冲输入端。

2.8 数字显示译码器

在数字系统中，译码器的功能是将一种数码变换成另一种数码。译码器的输出状态是其输入变量各种组合的结果。译码器的输出既可以用于驱动或控制系统其他部分，也可驱动显示器，实现数字、符号的显示。显示译码包括驱动液晶显示器(LCD)、发光二极管(LED)、荧光数码管等。数码译码主要是用来完成各种码制之间的转换。例如可用来完成BCD－十进制数、十进制数－BCD之间数制的转换。把所使用的每一种二进制代码状态都赋于特定的含义，表示一个特定的信号或对象，叫编码。如用四位二进制数的0000～1001这十种状态，分别表示0～9这十个十进制数码，称为8421编码。反过来把代码的特定含义翻译出来，称为译码。

3 事故照明切换电路设计

电路如图1所示，给事故照明负荷。PV、PA为直流监视仪对于变电站，事故照明正常时由交流电源供电，当交流电源失电时，经事故照明切换装置自动切换为直流电。事故照明切换电路如图一所示，KV1－KV3为电源监视继电器，当交流电源消失时，KV1－KV3失电，一方面其常开触点断开，km1失励，断开交流电源，另一方面其常闭触点返回闭合，启动接触器 km2.km2带电起励后常开触点闭合，同时启动直流接触器 k m3，自动投入直流电源，供给事故照明负荷PA、PV为直流监视仪。

正常供电时指示灯HG亮，当交流失电时，指示灯HR亮，k m3得电，k m3的常开触点闭合 km4线圈得电，km4的常开触点闭合，报警器接通，当发出报警信号后，需要人工复位，按下复位按钮SB1，km5得电，km5常开触点闭合，形成自锁，km4线圈失电，停止报警。

图1 事故照明切换电路

4 电路设计的拓展

在本电路设计的基础之上，可以再加一部分计数显示电路，即可以把每月或者每年发生故障的次数记录并显示出来。所用元器件为计数器、译码显示器等。方法为在事故照明切换电路要提供直流电的220V直流电源处，通过一个滑动变阻器接计数器，然后再连接译码器显示器。

因为十进制计数器的有效状态位为10个，而74LS161的有效状态位为16个，所以用十六进制计数器构成十进制计数器时只需要保持10个状态位即可，又因为74LS161计数器计到0000或者1111又进位标志，所以选择其一进行保留，在应用同步置数或者异步清零的方法使其循环即可。计算机在处理各种文字符号或数码时，必须把这些信息进行二进制编码，在编码时所使用的第一种二进制编码状态都赋予了特定的含义，即表示一个确定的信号或者对象，实现这种功能的电路叫编码器，如用于键盘的BCD码，ASCII码编码器等。译码器可以将输入代码的状态翻译成相应的输出信号，以高、低电平的形式在各自的输出端口送出，以表示其意愿。译码器有多个输入端和多个输出端。假如输入的端个数为n，每个输出端只能有两个状态，则输出端个数最多有2n个。

［1］任骏原，腾 香，马敬敏.数字电子技术实验［M］.沈阳:东北大学出版社，2010.

［2］阎 石.数字电子技术基础［M］.北京:高等教育出版社，1998.

［3］余孟尝.数字电子技术基础简明教程［M］.3版.北京:高等教育出版社，2006.

［4］余雄南.数字电路与系统［M］.西安:西安电子科技大学出版社，1988.

［5］王佩珠.电路与模拟电子技术［M］.南京:南京大学出版社，2001.

［6］付植桐.电子技术［M］.北京:高等教育出版社，2000.

［7］康华光，陈大钦.电子技术基础:数字部分［M］.4版.北京:高等教育出版社，1999.

［8］刘浩斌.数字电路与逻辑设计［M］.北京:电子工业出版社，2003.

［9］梁明理.电子线路［M］.北京:高等教育出版社，1993.