可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器的製作方法
2023-08-13 05:02:56 2
專利名稱：可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器的製作方法
技術領域：
本發明涉及的是一種脫扣器的內部電路，特別涉及的是一種應用在脫扣器上， 根據所述的脫扣器所設置在電力線的狀態，在異常狀態在採取相應的保護動作的 電路結構。
背景技術：
對於電力部門而言開關斷路設備，是用電安全、線路切換必不可少的設備， 現有的與斷路器配裝的分勵脫扣器，如與漏電保護開關，又稱空氣開關相配裝的 分勵脫扣器， 一般包括外殼、在外殼內設置有由線圈和銜鐵等組成的脫扣機構、 互感線圈、控制電路以及接線柱等。所述互感線圈套在相線和零線上，當相線和 零線上的電流發生變化，則互感線圏會產生電流，該電流輸入控制電路，控制電 路中的可控矽導通，線圏在零線與相線之間形成迴路，線圏產生磁場而使銜鐵動 作，從而帶動斷路器動作，而斷開電路。這種分勵脫扣器配裝空氣開關後，在零 線與相線間電流不平衡時，能及時地切斷電源，可以有效地保護人們的生命及財
產安全。但是現有的過流保護脫扣器仍然存在缺陷首先是必須要工作人員達到 現場才能切斷所述的分勵脫扣器所在的電力線路；其次這種分勵脫扣器只有當零 線與相線間電流不平衡時才發揮作用。而當遇到其它異常情況需要及時斷開空氣 開關時，卻無法實現，需要解釋的是所述電力異常通常意義上不僅包括電流失衡 異常，還包括過壓以及過載，因此現在的脫扣器往往只能對其中失衡進行電路 保護，很難滿足人們的需要。
鑑於上述缺陷，本發明創作者經過長期的研究和試驗，終於獲得了本創作。
發明內容
本發明的目的在於，提供一種可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，用克服現 有技術的缺陷。為實現上述目的，本發明採用的技術方案在於，提供一種可檢測電力異常狀 態的分勵脫扣器，包括外殼、位於外殼內的斷電保護單元和控制電路，其中所述
的斷電保護單元為一執行脫扣動作的電^茲鐵，其中，所述控制電路包括
一電力線採樣單元，用以從所迷的脫扣器所設置的電力線上採集表徵其電力 狀態的信號量；
一電源單元，從所述的電力線上獲得實時電壓轉換為一穩定的電壓，用以供
電；
一狀態處理單元，其設置一基準電壓，當所述的信號量的電壓高於所述的基 準電壓時產生一觸發信號給所述的斷電保護單元，產生脫扣動作； 較佳的，所述的電源單元包括
一設置在相線和零線之間的一整流電路，所述的整流電路的負極接地，所述 的整流電路的正才及輸出；
一電容和一穩壓管並聯，其一併聯端與所述的整流電路的正極輸出相連接， 其另一併聯端接地；
較佳的，所述的電力線釆樣單元為設置在相線上的電流互感器，其中所述 的設置在相線上的電流互感器的一端接地，另 一端為輸出端； 較佳的，所述的狀態處理單元包括
一第一取樣子單元，其為一串聯的電阻和電容組成，所迷的電阻和設置在所 述的相線上的電流互感器輸出端相連接，所述的電容一端接地；
一第一比較子單元，其為一第一比較器，所述的第一比較器的正相輸入端與 所述的電阻和電容的串接點相連接，所述的第一比較器的反相輸入端通過一滑動 變阻器與所述的電源單元輸出相連接，獲得一基準電壓，所述的第一比較器的輸 出端通過一可控矽與所述的電磁鐵的脫扣線圈相連接；
較佳的，所述的狀態處理單元還包括
一第二取樣子單元，包括 一串聯的取樣電阻對，其一端與所述的整流電路 的正極輸出相連接，另一端接地；
一基準子單元，包括 一串聯的基準電阻對，其一端與所述的電源單元輸出 相連接，另一端4妄地；
一第二比較子單元，其為一第二比較器，所述的比較器的反相輸入端與所述的串聯的基準電阻對的串接點相連接，所述的第二比較器的正相輸入端與所述的 串聯的取樣電阻對的串接點相連接，所述的第二比較器的輸出端通過所述的可控
矽與所述的電磁鐵的脫扣線圈相連接；
較佳的，還包括一濾波電路，設置於所述的第一取樣子單元和所述的整流電 路的正極輸出之間，其為一電阻和一電容相串聯；
較佳的，所述的電力線採樣單元還包括 一設置在零線上的電流互感器；
較佳的，所述的狀態處理單元還包括
一第三比較子單元，其為一第三比較器，所述的第三比較器的正相輸入端與 設置在所述的相線上的電流互感器輸出端相連接，所述的第三比較器的反相輸入 端與設置在所述的零線上的電流互感器輸出端相連接，所述的第三比較器的輸出 端通過所述的可控矽與所述的電i茲鐵的脫扣線圈相連接；
較佳的，還包括 一異常指示子單元，其根據電力異常類型，由指示燈進行 指示；
較佳的，所述的異常指示子單元為至少一發光二極體，其與所述的比較器的 輸出端相連接，所述的發光二極體的另一端接地；
較佳的，還包括 一外部斷電信號接收單元，用以接收外部的斷電控制信號， 並轉換為一信號量；
其中，所述的可控矽的控制端與所述的外部斷電信號接收單元輸出端相連接； 所述的可控矽正極接地；
較佳的，所述的外部斷電信號接收單元為光電耦合器，其輸入端接收由外部 控制設備發射的控制信號。
與現有技術比較本發明的有益效果在於，首先，採用了電子異常偵測結構， 防止過流(過載)準確度可靠性高；
其次，結合了現有電力異常的三種保護形式，滿足了日常用電的安全需要；
再次，具有遠程的控制分勵脫扣器通斷的能力；
最後，具有異常基準設定能力，根據實際情況設定異常基準，使電力異常保 護更加合理。
7圖l為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器的機械圖； 圖2為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器的功能框圖； 圖3為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器針對於電力異常處理的一較 佳實施例的功能框圖4為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器一較佳實施例電路圖。
具體實施例方式
以下結合附圖，對本發明上述的和另外的技術特徵和優點作更詳細的說明。 請參閱圖l所示，其為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器的機械圖， 其包括外殼1、在所述外殼1內設置有由脫扣線圏21、銜鐵22等構成的電磁鐵2， 用實現、控制電路3、電流互感器4以及電源接線柱5,所述的信號輸入接線柱6 可接入外部設備控制信號。所述電流互感器4套在相線L和零線N上，並與所述 控制電路3、脫扣線圏21、電源接線柱5和信號輸入接線柱6電連接，所述的信 號輸入接線柱6用來與外部的產生斷電保護信號的設備相連接。當外部有遠程控 制命令通過所述的信號輸入接線柱6傳輸進入所述的分勵脫扣器，或者是電力異 常狀況(過壓、過栽和失衡狀況)發生時，電磁鐵2起到相應的保護作用，產生脫 扣動作。
請參閱圖2所示，其為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器的功能框圖； 其中包括了圖1中介紹的，位於外殼內的斷電保護單元05的為一執行脫扣動作的 電磁鐵，其中所述控制電路3包括
其包括 一電力線釆樣單元02,用以從所述的脫扣器所設置的電力線01上 採集表徵其電力狀態的信號量；
一電源單元03，從所述的電力線01上獲得實時電壓轉換為一穩定的電壓， 為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器中的用電元器件提供穩定的電壓；
一狀態處理單元04,其設置有一基準電壓，當所述的信號量的電壓高於所述 的基準電壓時產生一觸發信號，通過一作為控制元件的可控矽並傳輸給所述的斷 電保護單元05,產生脫扣從而保護用電安全，並且這種脫扣動作是可恢復的；
還包括 一外部斷電信號接收單元06,用以接收外部的斷電控制信號，並轉 換為一信號量，並傳輸給所述的狀態處理單元04中所述的可控矽；
8其中，所述的可控矽的控制端與所述的外部斷電信號接收單元06輸出端相連 接；所述的可控矽正極接地；當外部的斷電控制信號發出後，所述的斷電保護單 元05的電磁鐵2動作，從而使電力線斷開，需要說明的這種斷路是可以恢復的。
請參閱圖3所示，其為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器中針對於異 常處理的一較佳實施例的功能框圖；其主要的特點在於，除了與過栽(過流)保 護相對應的過載狀態處理子單元043外，其還涉及了用以完善本發明的過壓保護 相對應的過壓狀態處理子單元041以及與失衡保護相對應的失衡狀態處理子單元 042,他們都是要從所述的電源單元03獲得工作電壓，對於偵測並確定本脫扣器 所在的電力線01上存在電力異常狀況，也就是所迷的過壓、過載和失衡異常狀況， 則斷電保護單元05產生保護動作，還應包括 一異常指示子單元051其中，所述 的異常指示子051單元根據電力異常類型，由對應異常狀況的指示燈進行指示；。
請參閱圖4所示，其為本發明可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器一較佳實施 例電路圖，其中，所述的電源單元03包括
一設置在相線L和零線N之間的一整流電路D1-D4,所述的整流電路Dl-D4 的負極接地，所述的整流電路D1-D4的正極輸出；
一電容1C1和一穩壓管1DW並聯，其一併聯端與所述的整流電路D1-D4的 正極輸出相連接，其另一併聯端接地；所述的電力線採樣單元02為設置在相線 上的電流互感器TA1,其中所述的設置在相線L上的電流互感器TA1的一端接地， 另一端為輸出端； 一第一取樣子單元，其為一串聯的電阻1R2和電容1C2組成， 所述的電阻1R2和設置在所述的相線L上的電流互感器TA1輸出端相連接，所述 的電容1C2 —端接地；
一第一比較子單元，其為一第一比較器1IC2，所述的第一比較器1IC2的正 相輸入端與所述的電阻1R2和電容1C2的串接點相連接，所述的第一比較器的反 相輸入端通過一滑動變阻器1R4與所述的電源單元輸出相連接，獲得一基準電壓； 所述的基準電壓為過載異常基準；由於採用了滑動變阻器1R4,因此所述的基準 可以根據實際的需要進行調整；
對於電力異常中的過壓異常的處理，本圖4中所述的狀態處理單元04還包括
一第二取樣子單元，包括 一串聯的取樣電阻對1R7、 1R8,其一端與所述的 整流電路D1-D4的正極輸出相連接，另 一端接地；一基準子單元，包括 一串聯的基準電阻對1R5、 1R6，其一端與所述的電源 單元輸出相連接，另一端接地；
一第二比較子單元，其為一第二比較器1IC3,所述的第二比較器1IC3的反 相輸入端與所述的串聯的基準電阻對1R5、 1R6的串接點相連接，所述的第二比 較器1IC3的正相輸入端與所述的串聯的取樣電阻對1R7、 1R8的串接點相連接； 由於採用了滑動變阻器1R6，因此過壓異常基準可以根據實際的需要進行調整；
還包括一濾波電路，設置於所述的第一取樣子單元和所述的整流電路Dl-D4 的正極輸出之間，其為一電阻1R9和一電容1C3相串聯；
對於電力異常中的失衡異常的處理，本圖4中所述的電力線採樣單元02還包 括 一設置在零線N上的電流互感器TA2;為此所述的狀態處理單元04還相應 的包括有
一第三比較子單元，其為一第三比較器1IC1,所述的第三比較器1IC1的正 相輸入端與設置在所述的相線L上的電流互感器TA2輸出端相連接，所述的第三 比較器1IC1的反相輸入端與設置在所述的零線N上的電流互感器TA2輸出端相 連接；所述的異常指示子單元為至少一發光二極體，也就是說其根據具體需要如 果僅是要進行過載異常的處理，則設置一個發光二極體LED2與所述的第一比較 器1IC2的輸出端相連接，所述的發光二極體LED2的另一端接地；當然如果對應 的失衡異常處理和過壓異常處理的功能也要設置的話，則還需要兩個發光二極體 LED3、LED1，分別與所述的第二比較器1IC3、第三比較器1IC1的輸出端相連接， 同理所述的發光二極體LED3、 LED1的另一端接地；對於所述的斷電保護單元而 言，其包括 一脫扣線圈TQ,其中所述的可控矽SCR的控制端與所述的第一比 較器1IC2的輸出端相連接，用以實現在所述的過載異常狀況發生時，使脫扣器斷 路；當然還可以使所述的第二比較器1IC3、第三比較器1IC1的輸出端與所述的 可控矽SCR的控制端相連接，同時所述的可控矽SCR正極接地，其負極與所述 的脫扣線圏TQ的輸入相連。
對於其能夠產生對電力異常狀況(過載、過壓、失衡)的保護，在於當過載 異常發生時，所述的設置於相線L上的電流互感器TA1獲得高電壓，使第一比較 器1IC2的輸出端輸出高電位，則指示燈LED2亮，同時所述的可控珪SCR導通， 從而使脫扣線圈TQ產生脫扣動作；在發生過壓異常狀況時，與所述的第二比較器1IC3的反相輸入端相連接的基 準電阻對1R5、 1R6的串接點獲得的電壓值，低於與所述的第二比較器1IC3的正 相輸入端相連接的取樣電阻對1R7、 1R8的串接點獲得的電壓值，使第二比較器 1IC3的輸出端輸出高電位，則指示燈LED3亮，同時所述的可控矽SCR導通，從 而使脫扣線圏TQ產生脫扣動作；
在發生失衡異常狀況時，所述的設置於相線L上的電流互感器TA1和設置在 零線N上的電流互感器TA2發生取樣電壓的不一致，使第三比較器1IC1的輸出 端輸出高電位，則指示燈LED1亮，同時所述的可控矽SCR導通，從而使脫扣線 圈TQ產生脫扣動作；最終得以實現對在脫扣器所在線路上的電力異常情況都有 了保護；
同時對於遠程控制斷電的，所述的外部斷電信號接收單元為光電耦合器 1IC4,其輸入端接收由外部控制設備發射的控制信號，
本發明的優點在於，首先，採用了電子異常偵測結構，防止過流(過載)準 確度可靠性高；
其次，結合了現有電力失衡的三種保護形式，滿足了日常用電的安全需要； 再次，具有遠程的控制分勵脫扣器通斷的能力；
最後，具有異常基準設定能力，根據實際情況設定異常基準，使電力異常保 護更加合理。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，對本發明而言僅僅是說明性的，而非限 制性的。本專業技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其 進行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發明的保護範圍內。
ii
權利要求
1、一種可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，包括外殼、位於外殼內的斷電保護單元和控制電路，其中所述的斷電保護單元為一執行脫扣動作的電磁鐵，其特徵在於所述控制電路包括一電力線採樣單元，用以從所述的脫扣器所設置的電力線上採集表徵其電力狀態的信號量；一電源單元，從所述的電力線上獲得實時電壓轉換為一穩定的電壓，用以供電；一狀態處理單元，其設置一基準電壓，當所述的信號量的電壓高於所述的基準電壓時產生一觸發信號給所述的斷電保護單元，產生脫扣動作。
2、 根據權利要求1所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 所述的電源單元包括一設置在相線和零線之間的一整流電路，所述的整流電路的負極接地，所述 的整流電路的正極輸出；一電容和一穩壓管並聯，其一併聯端與所述的整流電路的正極輸出相連接， 其另一併聯端接地。
3、 根據權利要求1所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 所述的電力線採樣單元為設置在相線上的電流互感器，其中所述的設置在相線 上的電流互感器的一端接地，另一端為輸出端。
4、 根據權利要求3所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 所述的狀態處理單元包括一第一取樣子單元，其為一串聯的電阻和電容組成，所述的電阻和設置在所 述的相線上的電流互感器輸出端相連接，所述的電容一端接地；一第一比較子單元，其為一第一比較器，所述的第一比較器的正相輸入端與 所述的電阻和電容的串接點相連接，所述的第一比較器的反相輸入端通過一滑動 變阻器與所述的電源單元輸出相連接，獲得一基準電壓，所述的第一比較器的輸 出端通過一可控矽與所述的電磁鐵的脫扣線圏相連接。
5、 根據權利要求4所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 所述的狀態處理單元還包括一第二取樣子單元，包括 一串聯的取樣電阻對，其一端與所述的整流電路 的正極輸出相連接，另一端接地；一基準子單元，包括 一串聯的基準電阻對，其一端與所述的電源單元輸出 相連接，另一端接地；一第二比較子單元，其為一第二比較器，所述的比較器的反相輸入端與所述的串聯的基準電阻對的串接點相連接，所述的第二比較器的正相輸入端與所述的 串聯的取樣電阻對的串接點相連接，所述的第二比較器的輸出端通過所述的可控 矽與所述的電/P茲鐵的脫扣線圏相連接。
6、 根據權利要求5所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 還包括一濾波電路，設置於所述的第 一取樣子單元和所述的整流電路的正極輸出 之間，其為一電阻和一電容相串聯。
7、 根據權利要求3所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 所述的電力線採樣單元還包括 一設置在零線上的電流互感器。
8、 根據權利要求7所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 所述的狀態處理單元還包括一第三比較子單元，其為一第三比較器，所述的第三比較器的正相輸入端與 設置在所述的相線上的電流互感器輸出端相連接，所述的第三比較器的反相輸入 端與設置在所述的零線上的電流互感器輸出端相連接，所述的第三比較器的輸出 端通過所述的可控矽與所述的電磁鐵的脫扣線圏相連接。
9、 根據權利要求4、 5或8所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特 徵在於，還包括 一異常指示子單元，其根據電力異常類型，由指示燈進行指示。
10、 根據權利要求9所述的可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，其特徵在於， 所述的異常指示子單元為至少一發光二極體，其與所述的比較器的輸出端相連接， 所述的發光二極體的另一端接地。
11、 根據權利要求9所述的應用於斷路器的電力異常保護電路，其特徵在於， 還包括 一外部斷電信號接收單元，用以接收外部的斷電控制信號，並轉換為一 信號量；其中，所述的可控矽的控制端與所述的外部斷電信號接收單元輸出端相連接； 所述的可控矽正極接地。
12、根據權利要求11所述的應用於斷路器的電力異常保護電路，其特徵在於， 所述的外部斷電信號接收單元為光電耦合器，其輸入端接收由外部控制設備發射 的控制信號。
全文摘要
本發明為一種可檢測電力異常狀態的分勵脫扣器，包括外殼、位於外殼內的斷電保護單元和控制電路，其中所述的斷電保護單元為一執行脫扣動作的電磁鐵，其中，所述控制電路包括一電力線採樣單元，用以從所述的脫扣器所設置的電力線上採集表徵其電力狀態的信號量；一電源單元，從所述的電力線上獲得實時電壓轉換為一穩定的電壓，用以供電；一狀態處理單元，其設置一基準電壓，當所述的信號量的電壓高於所述的基準電壓時產生一觸發信號給所述的斷電保護單元，產生脫扣動作。
文檔編號H02H3/32GK101527234SQ200810083339
公開日2009年9月9日 申請日期2008年3月3日 優先權日2008年3月3日
發明者萬家盛, 汪志強 申請人:湖北盛佳電器設備有限公司;萬家盛