智能型漏電斷路器的製作方法

2023-09-24 11:57:35 1

專利名稱：智能型漏電斷路器的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於低壓電器中斷路器領域，尤其是指一種智能型漏電斷路器。
目前，保護裝置以熔斷器、空氣開關、熱繼電器為主。熔斷器主要用於短路故障時保護供電線路，減少故障範圍擴大，但是往往因斷相運行更容易損壞電機。空氣開關與熱繼電器的過流元件是採用雙金屬片，是應用最廣的過載、過流保護元件，但其功能單一，靈敏度低，穩定性差，誤差大，在保護中經常失靈，於是市場上出現了各種電機保護器，然而它們一是沒有開關功能，二是沒有記憶功能。普通的塑殼式斷路器由基座、蓋、滅弧室、手柄、自由脫扣機構、主軸、脫扣軸、熱雙金屬片、瞬時調節、下母線、熱元件、電磁脫扣器、軟聯接、靜觸頭、動觸頭、上母線等構成，一般只具熱、磁保護，多用作配電支路負載端開關或電機保護用開關。中國專利曾公開了一種「智能型塑料外殼式斷路器」(ZL9724326)，其主要特點是有一個互感器取得控制電源又獲得檢測信號，並在互感器上方安置單片機模塊，脫扣繼電器執行單片機模塊發出的命令。
本實用新型的目的在於克服各種熱繼電器與空氣開關及保護器存在的缺點，提供一種智能型漏電斷路器，它不但具有漏電保護功能，而且具有過流保護、缺相(斷相)保護等功能。
為達到上述目的，本實用新型採取的解決方案是一種智能型漏電斷路器，包括基座和蓋，由開關觸頭、脫扣器、機械自鎖與分斷機構組成記憶部件，電子線路單元包括漏電保護電路單元、數字顯示相電流電路單元，其特徵在於電子線路單元還包括缺相和限流保護電路單元，三個穿芯式速飽和型電流互感器作為信號採樣和能量供給，斷路器正常工作時，電流檢測線圈L21、L22、L23一次側有三相電流IA、IB、IC分別流過穿芯式速飽和型電流互感器，在電流檢測線圈L21、L22、L23中感應出AC電壓，此電壓經二極體D22、D24、D26整流並經電容C21和電阻R24濾波限流作為內部電路電源，另一路由電阻R21、R22、R23限流與三隻發光二極體D27、D28、D29作各相工作電流指示，還有一路經過二極體D21、D23、D25的AC/DC變換及I/U變換得出各相電壓UW經電阻R26、R27、R28和R210、R211、R212分壓輸入到集成電路IC21的7、9、11腳，由電阻R29、R213分壓組成基準電壓UT輸入到集成電路IC21的6、8、10腳作各相電流比較之用，當UW＞UT時，集成電路IC21輸出端1、14、13腳呈低電位，作為三相缺相、三相不平衡等保護輸出，經由9013電晶體GB21組成的推動電路使晶閘管BT1690導通，使脫扣器得電動作切斷電源；限流檢測電路由AC/DC變換及I/U變換電路組成，由電阻R25和二極體D27分壓組成限流電路的基準電壓UM與∑U求和電路相比較，其中由電阻R214、R215、電容C25等組成起動延時、電流設定等電路可控起動時間和限定線路的上限電流，當∑U求和大於UM時，集成電路IC21輸出端2腳呈低電位，經由9013電晶體GB21組成的推動電路使晶閘管BT1690導通，使脫扣器得電動作切斷電源。
本實用新型是一種電子式電流動作型的漏電保護裝置，由於在電子線路單元中還設置有缺相和限流保護電路單元，使本實用新型不但具有漏電保護功能，而且同時還對缺相、過載、過壓、過流、三相電流不平衡等故障均有保護功能，它適用於交流50Hz、額定電壓380V、額定電流10A～650A的電路中，亦可作為線路的不頻繁轉換及電動機的不頻繁起動之用。
下面結合實施例及其附圖對本實用新型再作描述。


圖1是本實施例電子線路單元中漏電保護電路原理圖。
圖2是本實施例電子線路單元中缺相和限流保護電路原理圖。
圖3是本實施例電子線路單元中數字顯示相電流電路原理圖。
如圖1所示，本實施例的三相線及零線均穿過漏電保護電路單元的零序電流互感器TA↓芯孔。平時無漏電時，直穿零序電流互感器TA↓的相線和零線作為零序電流互感器TA↓的一次側，流過各線的電流大小相等、方向相反，二次側線圈無感應電流產生，集成電路SF54123↓的7腳無觸發信號輸出，晶閘管VT↓截止，脫扣器無電源而不動作。當人體接觸相線對地觸電時，就有漏電流直接從相線向大地洩漏而不經零線流回，相線與零線電流不相等，立即在零序電流互感器TA↓二次側線圈感應電壓UI與集成電路SF54123↓的1、2腳基準電壓UREF相比較，當UI＞UREF時，集成電路SF54123↓差分放大器立即輸出電流經電容C↓12積分後打開集成電路SF54123↓的7腳鎖定觸發器觸發晶閘管VT↓導通使脫扣器得電動作切斷電源，起到漏電保護作用。
如圖2所示，本實用新型主要採用三個穿芯式速飽和型電流互感器作為信號採樣和能量供給，斷路器正常工作時，電流檢測線圈L↓21、L↓22、L↓23一次側有三相電流IA、IB、IC分別流過穿芯式速飽和型電流互感器，在電流檢測線圈L↓21、L↓22、L↓23中感應出AC電壓，此電壓經二極體D↓22、D↓24、D↓26整流並經電容C↓21和電阻R↓24濾波限流作為內部電路電源，另一路由電阻R↓21、R↓22、R↓23限流與三隻發光二極體D↓27、D↓28、D↓29作各相工作電流指示，還有一路經過二極體D↓21、D↓23、D↓25的AC/DC變換及I/U變換得出各相電壓UW經電阻R↓26、R↓27、R↓28和R↓210、R↓211、R↓212分壓輸入到集成電路IC↓21的7、9、11腳，由電阻R↓29、R↓213分壓組成基準電壓UT輸入到集成電路IC↓21的6、8、10腳作各相電流比較之用，當UW＞UT時，集成電路IC↓21輸出端1、14、13腳呈低電位，作為三相缺相、三相不平衡等保護輸出，經由9013電晶體GB↓21組成的推動電路使晶閘管BT1690↓導通，使脫扣器得電動作切斷電源，以達到保護的目的；限流檢測電路由AC/DC變換及I/U變換電路組成，由電阻R↓25和二極體D↓27分壓組成限流電路的基準電壓UM與∑U求和電路相比較，其中由電阻R↓214、R↓215、電容C↓25等組成起動延時、電流設定等電路可控起動時間和限定線路的上限電流，當∑U求和大於UM時，集成電路IC↓21輸出端2腳呈低電位，經由9013電晶體GB↓21組成的推動電路使晶閘管BT1690↓導通，使脫扣器得電動作切斷電源，以達到過流、過壓、過載等保護的目的。
如圖3所示，三個穿芯式速飽和型電流互感器二次側感應的相電流經電阻R↓31作I/U變換及二極體D↓31作AC/DC變換後，由可變電阻RP↓31、電容C↓33和C↓34組成濾波降壓電路後輸入到具有3(1/2)位、雙積分A/D轉換器的集成電路ICL7107↓的31腳進行模擬量轉換成不連續、離散的數字形式，並直接驅動發光二極體以醒目的紅色數字顯示相電流單位A。電源供給採用220VAC經變壓器T↓31降壓變為6V×2由橋式整流，一路經電容C↓38濾波、電容C↓39抗高頻幹擾經集成穩壓器LM7805↓穩壓、電容C↓311濾波後輸出供數字顯示相電流電路+5V電源，另一路經電容C↓310濾波、電阻R↓38降壓經5V穩壓管V↓31穩壓、電容C↓35濾波後供集成電路ICL7107↓的26腳供本電路的-5V電源。集成電路ICL7107↓基準電壓由電阻R↓32、R↓33調整為1V以提高電路的準確度。其中，250A以上的智能型漏電斷路器還可通過轉換開關與缺相和限流保護電路單元的電流設定電位器相配合作電流設定的數字顯示，使電流設定作到了直觀、可靠。
權利要求1.一種智能型漏電斷路器，包括基座和蓋，由開關觸頭、脫扣器、機械自鎖與分斷機構組成記憶部件，電子線路單元包括漏電保護電路單元、數字顯示相電流電路單元，其特徵在於電子線路單元還包括缺相和限流保護電路單元，三個穿芯式速飽和型電流互感器作為信號採樣和能量供給，斷路器正常工作時，電流檢測線圈L↓[21]、L↓[22]、L↓[23]一次側有三相電流IA、IB、IC分別流過穿芯式速飽和型電流互感器，在電流檢測線圈L↓[21]、L↓[22]、L↓[23]中感應出AC電壓，此電壓經二極體D↓[22]、D↓[24]、D↓[26]整流並經電容C↓[21]和電阻R↓[24]濾波限流作為內部電路電源，另一路由電阻R↓[21]、R↓[22]、R↓[23]限流與三隻發光二極體D↓[27]、D↓[28]、D↓[29]作各相工作電流指示，還有一路經過二極體D↓[21]、D↓[23]、D↓[25]的AC/DC變換及I/U變換得出各相電壓UW經電阻R↓[26]、R↓[27]、R↓[28]和R↓[210]、R↓[211]、R↓[212]分壓輸入到集成電路IC↓[21]的7、9、11腳，由電阻R↓[29]、R↓[213]分壓組成基準電壓UT輸入到集成電路IC↓[21]的6、8、10腳作各相電流比較之用，當UW＞UT時，集成電路IC↓[21]輸出端1、14、13腳呈低電位，作為三相缺相、三相不平衡等保護輸出，經由9013電晶體GB↓[21]組成的推動電路使晶閘管BT1690↓導通，使脫扣器得電動作切斷電源；限流檢測電路由AC/DC變換及I/U變換電路組成，由電阻R↓[25]和二極體D↓[27]分壓組成限流電路的基準電壓UM與∑U求和電路相比較，其中由電阻R↓[214]、R↓[215]、電容C↓[25]等組成起動延時、電流設定等電路可控起動時間和限定線路的上限電流，當∑U求和大於UM時，集成電路IC↓[21]輸出端2腳呈低電位，經由9013電晶體GB↓[21]組成的推動電路使晶閘管BT1690↓導通，使脫扣器得電動作切斷電源。
2.根據權利要求1所述的一種智能型漏電斷路器，其特徵在於在所述的漏電保護電路中，三相線及零線均穿過零序電流互感器TA↓芯孔，平時無漏電時，直穿零序電流互感器TA↓的相線和零線作為零序電流互感器TA↓的一次側，流過各線的電流大小相等、方向相反，二次側線圈無感應電流產生，集成電路SF54123↓的7腳無觸發信號輸出，晶閘管VT↓截止，脫扣器無電源而不動作，當人體接觸相線對地觸電時，就有漏電流直接從相線向大地洩漏而不經零線流回，相線與零線電流不相等，立即在零序電流互感器TA↓二次側線圈感應電壓UI與集成電路SF54123↓的1、2腳基準電壓UREF相比較，當UI＞UREF時，集成電路SF54123↓差分放大器立即輸出電流經電容C↓[12]積分後打開集成電路SF54123↓的7腳鎖定觸發器觸發晶閘管VT↓導通使脫扣器得電動作切斷電源。
3.根據權利要求1所述的一種智能型漏電斷路器，其特徵在於在所述的數字顯示相電流電路中，三個穿芯式速飽和型電流互感器二次側感應的相電流經電阻R↓[31]作I/U變換及二極體D↓[31]作AC/DC變換後，由可變電阻RP↓[31]、電容C↓[33]和C↓[34]組成濾波降壓電路後輸入到具有3(1/2)位、雙積分A/D轉換器的集成電路ICL7107↓的31腳進行模擬量轉換成不連續、離散的數字形式，並直接驅動發光二極體以數字顯示相電流單位A，電源供給採用220VAC經變壓器T↓[31]降壓變為6V×2由橋式整流，一路經電容C↓[38]濾波、電容C↓[39]抗高頻幹擾經集成穩壓器LM7805↓穩壓、電容C↓[311]濾波後輸出供數字顯示相電流電路+5V電源，另一路經電容C↓[310]濾波、電阻R↓[38]降壓經5V穩壓管V↓[31]穩壓、電容C↓[35]濾波後供集成電路ICL7107↓的26腳供本電路的-5V電源，集成電路ICL7107↓基準電壓由電阻R↓[32]、R↓[33]調整為1V以提高電路的準確度。
4.根據權利要求3所述的一種智能型漏電斷路器，其特徵在於250A以上的智能型漏電斷路器還可通過轉換開關與缺相和限流保護電路單元的電流設定電位器相配合作電流設定的數字顯示。
專利摘要本實用新型公開了一種智能型漏電斷路器,包括基座和蓋,由開關觸頭、脫扣器、機械自鎖與分斷機構組成記憶部件,電子線路單元包括漏電保護電路單元、數字顯示相電流電路單元,其特徵在於電子線路單元還包括缺相和限流保護電路單元,它不但具有漏電保護功能,而且具有過流保護、缺相(斷相)保護等功能。
文檔編號H02H3/10GK2472384SQ0120859
公開日2002年1月16日 申請日期2001年3月3日 優先權日2001年3月3日
發明者林李傑, 林李忠, 林李東 申請人:林李傑