帶過壓保護功能的漏電斷路器的製造方法
2023-05-26 01:51:36
帶過壓保護功能的漏電斷路器的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了帶過壓保護功能的漏電斷路器，包括斷路開關和漏電/過壓保護部分，漏電/過壓保護部分包括過壓保護組件、零序電流互感器、電磁繼電器、脫扣聯動機構、漏電保護觸發電路；過壓保護組件包括位於包封層內的壓敏電阻片和PTC熱敏電阻片，壓敏電阻片的一面電極與熱敏電阻片的一面電極緊密連接在一起，壓敏電阻片的另一面電極和熱敏電阻片的另一面電極分別焊接引線，形成引出端；電磁繼電器通電吸合時，推動脫扣聯動機構使斷路開關斷開；漏電保護觸發電路分別與電磁繼電器及零序電流互感器相連接；過壓保護組件的兩個引出端並聯在斷路開關的負載端。本實用新型具有過電壓保護功能，且安全性與可靠性大大高於現有技術的漏電斷路器。
【專利說明】 帶過壓保護功能的漏電斷路器
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及漏電斷路器，特別涉及一種帶過壓保護功能的漏電斷路器。
【背景技術】
[0002]漏電斷路器(或稱漏電開關)是普遍採用的低壓配電開關電器，用於保護人身安全。
[0003]由於供電網故障、設備投切、錯相、線路諧振等原因，常會導致供電線路發生工頻過電壓故障，工頻過電壓會使用電設備過負荷甚至燒毀。
[0004]一般的漏電斷路器不具有過電壓保護功能，現有幾種公開技術在漏電斷路器上實現過電壓保護功能，但都存在缺陷與不足:例如採用壓敏電阻單獨或再串聯1隻限流電阻的方法(實用新型專利200520075916.x ；200520075915.5等)，當輸入電源線路發生過電壓達到壓敏電阻的擊穿電壓時，壓敏電阻阻值降低，有電流流過，該電流使零序電流互感器二次側產生電壓信號，啟動電子開關(可控矽或其他開關電路)使繼電器動作，推動開關動作。但是該技術存在很大缺陷，由於工頻過電壓的不確定性，壓敏電阻具有強非線性特性，在較高過電壓時壓敏電阻和與之串聯的限流電阻很容易被瞬間過電流損壞，採用這種技術反而使得漏電斷路器存在燃燒爆炸的安全隱患。又例如另一些公開的技術(實用新型專利200820143599.4 ;實用新型專利201220380324.9，等)，採用電子電路對電源輸入電壓進行檢測處理，判斷電源電壓不正常時啟動脫扣機構切斷供電迴路。這種技術不僅結構複雜、產品成本高，而且所增加的電子電路本身就極易受到過電壓破壞，因此這種技術製作的漏電斷路器可靠性不高。
實用新型內容
[0005]為了克服現有技術的上述缺點與不足，本實用新型的目的在於提供一種帶過壓保護功能的漏電斷路器，不僅具有漏電保護功能，而且具有過電壓保護功能，其安全性與可靠性大大高於現有技術的漏電斷路器。
[0006]本實用新型的目的通過以下技術方案實現:
[0007]帶過壓保護功能的漏電斷路器，包括斷路開關和漏電/過壓保護部分，所述斷路開關可以為具有過載與短路保護功能的斷路開關，也可以為不具有過載與短路保護功能的斷路開關；所述漏電/過壓保護部分包括過壓保護組件、零序電流互感器、電磁繼電器、脫扣聯動機構、漏電保護觸發電路；
[0008]所述過壓保護組件包括位於包封層內的壓敏電阻片和PTC熱敏電阻片，所述壓敏電阻片的一面電極與PTC熱敏電阻片的一面電極緊密連接在一起，所述壓敏電阻片的另一面電極和所述PTC熱敏電阻片的另一面電極分別焊接引線，形成兩個引出端；
[0009]所述脫扣聯動機構分別與電磁繼電器、斷路開關機械連接；
[0010]所述脫扣聯動機構通過電磁繼電器的吸合動作而工作，當電磁繼電器通電吸合時，推動機械脫扣裝置使斷路開關斷開；
[0011]所述過壓保護組件的兩個引出端並聯在斷路開關的負載端(一端連接相線，一端連接零線)，並且使其電流通路穿過零序電流互感器。
[0012]所述電磁繼電器的線圈額定工作電壓為電源相電壓。
[0013]所述漏電保護觸發電路與電磁繼電器線圈及零序電流互感器輸出端(二次側)連接，當零序電流互感器一次側電流不為零(有剩餘電流)時，連接在漏電保護觸發電路中橋式整流輸出端的可控矽SCR導通，從而使串聯在橋式整流電路輸入端的電磁繼電器得電吸合，推動機械脫扣裝置使斷路開關斷開；
[0014]本實用新型的通過採用壓敏電阻片與PTC熱敏電阻片緊貼熱耦合組成的過壓保護組件，當電源電壓超過壓敏電阻的壓敏電壓，本實用新型的過壓保護組件有電流流過，導致零序電流互感器一次側電流不為零(有剩餘電流)，從而使脫扣聯動機構動作，切斷電源迴路，以保護負載不被過電壓破壞。
[0015]本實用新型可以製作單相帶過壓保護功能的漏電斷路器，也可以製作三相帶過壓保護功能的漏電斷路器，單相帶過壓保護功能的漏電斷路器中，所述過壓保護組件個數為一個，三相帶過壓保護功能的漏電斷路器中，所述過壓保護組件個數為三個。
[0016]與現有技術相比，本實用新型具有以下優點和有益效果:本實用新型的帶過壓保護功能的漏電斷路器，過壓保護組件由壓敏電阻片與PTC熱敏電阻片緊貼熱耦合組成，當電源電壓過大(遠大於壓敏電阻的壓敏電壓時)，壓敏電阻片和PTC熱敏電阻片都會有較大電流流過，兩個元件發熱會使PTC熱敏電阻片達到其居裡點，PTC熱敏電阻片溫度超過居裡點後電阻值迅速升高，避免壓敏電阻片過熱燒毀。採用現有技術，當電源電壓過大(遠大於壓敏電阻的壓敏電壓時)，壓敏電阻片有較大電流流過，壓敏電阻可能由於承受過大能量失去熱平衡而爆炸燃燒，特別是當電磁繼電器線圈損壞，或漏電保護觸發電路失效時，脫扣聯動機構不能使開關斷開，壓敏電阻更易因高電壓過負荷燃燒爆炸。而使用本實用新型的過壓保護組件，即使脫扣聯動機構失效，本實用新型的過壓保護組件也能長期承受較高電壓而不被破壞，從而避免發生爆炸燃燒安全事故。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的實施例的帶過壓保護功能的漏電斷路器(單相)的電路連接示意圖。
[0018]圖2為本實用新型的實施例的過壓保護組件的示意圖。
[0019]圖3為本實用新型的實施例的帶過壓保護功能的漏電斷路器(三相)的電路連接示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例，對本實用新型作進一步地詳細說明，但本實用新型的實施方式不限於此。
[0021]實施例1
[0022]如圖1所示，本實施例的帶過壓保護功能的漏電斷路器，包括斷路開關和漏電/過壓保護部分，所述斷路開關為通用的具有過載與短路保護功能的斷路開關8 (圖中L/N為電源端，Ll/Ν為負載端)；所述漏電/過壓保護部分包括過壓保護組件1、零序電流互感器2、電磁繼電器3、漏電保護觸發電路4、脫口聯動機構5 ;還包括試驗電阻6和試驗按鈕7。
[0023]所述脫扣聯動機構通過電磁繼電器的吸合動作而工作，當電磁繼電器通電吸合時，推動機械脫扣裝置使斷路開關斷開。
[0024]如圖1所示，所述過壓保護組件的兩端並聯在斷路開關的負載端(Ll/Ν)，並且使其電流通路穿過零序電流互感器。
[0025]所述試驗電阻和試驗按鈕串聯後與過壓保護組件並聯；試驗電阻和試驗按鈕用於試驗帶過壓保護功能的漏電斷路器是否能正常工作。
[0026]所述漏電保護觸發電路與電磁繼電器線圈及零序電流互感器輸出端(二次側)相連接。
[0027]如圖2所示，本實施例的過壓保護組件包括位於包封層內的壓敏電阻片11和PTC熱敏電阻片12，所述壓敏電阻片11的一面電極與PTC熱敏電阻片12的一面電極緊密連接在一起，所述壓敏電阻片的另一面電極和所述PTC熱敏電阻片的另一面電極分別焊接引線13和引線14。
[0028]如圖1所示，本實施例的漏電保護觸發電路包括由四個二極體D1?D4(1N4007)組成的橋式整流電路、連接在橋式整流電路輸出端的可控矽，以及由電容器C1，電阻器R1和R2，穩壓二極體VD1組成的可控矽觸發電路，當零序電流互感器一次側電流不為零(有剩餘電流)時，零序電流互感器輸出端(二次側)產生電流使電阻器R2兩端產生電壓，該電壓經VD1過濾掉半波後經過電阻R1給電容器C1充電，C1充電達到可控矽SCR門極觸發電壓後使SCR導通，從而使串聯在橋式整流電路輸入端的電磁繼電器得電吸合，推動機械脫扣裝置使斷路開關斷開。
[0029]本實施例選用直徑/厚度約為10.0/1.9臟，壓敏電壓￥11^=315￥±5%的壓敏電阻片；選用直徑/厚度約為4.5/3.0mm，室溫(25 °C )阻值200?300歐姆，居裡溫度為115°C的PTC熱敏電阻片，按上述實施方式製作過壓保護組件。
[0030]對本實施例的帶過壓保護功能的漏電斷路器進行保護性能測試:
[0031]1)過電壓保護試驗:將本實施例製作的單相帶過電壓保護漏電斷路器連接可調電壓源，當初始狀態為合閘，當電壓源電源低於265VAC時，本實施例帶過電壓保護漏電斷路器不動作；當電壓源電壓調節到大於295VAC時，本實施例的帶過電壓保護漏電斷路器跳閘實現保護；當電壓源電壓調節到265?295VAC範圍，本實施例的帶過電壓保護漏電斷路器將根據製作過壓保護組件時採用的壓敏電阻器壓敏電壓參數動作，最低動作電壓265VAC，最高不動作電壓295VAC。該範圍可通過改變前述過壓保護組件中壓敏電阻參數進行調節。
[0032]將本實施例製作的單相帶過電壓保護漏電斷路器連接可調電壓源，當初始狀態為斷開，當電壓源電源低於265VAC時，將斷路器合閘，本實施例的帶過電壓保護漏電斷路器不動作；當電壓源電壓調節到大於295VAC時，本實施例的帶過電壓保護漏電斷路器不能合閘(合閘瞬間跳閘保護)，當電壓源電壓調節到265?295VAC範圍，本實施例的帶過電壓保護漏電斷路器將根據製作過壓保護組件時採用的壓敏電阻器壓敏電壓參數動作，最低不能合閘電壓265VAC，最高可合閘電壓295VAC。該範圍可通過改變前述過壓保護組件中壓敏電阻參數進行調節。
[0033]2)特別高過電壓試驗:當初始狀態為電源電壓低於265VAC，且本實用新型的帶過壓保護漏電斷路器處於合閘狀態，將電壓源輸出電壓調節到450VAC，本實施例的帶過壓保護漏電斷路器瞬間跳閘以保護負載，反覆試驗50次，本實施例的產品都能夠識別高電壓而及時跳閘，將電源與負載斷開。當初始狀態為本實用新型帶過壓保護漏電斷路器處於開路狀態，將電源電壓調節到450VAC，此時將本實用新型產品合閘，合閘瞬間即產生保護動作，反覆試驗都不能合閘，避免負載被電源高電壓破壞。
[0034]3)脫扣機構失效時的安全性試驗:將本實施例的帶過電壓保護漏電斷路器內部電磁繼電器線圈斷開，將電壓源輸出電壓調節到450VAC，將漏電斷路器合閘持續1小時，本實施例的漏電斷路器雖然不動作，但本實施例產品內的過壓保護組件沒有因過電壓而燒毀。對比試驗採用現有技術，按照類似實用新型專利200520075916.x的電路連接方式，採用壓敏電阻與一個固定電阻器(300歐姆)串聯代替圖1中的過壓保護組件，斷開繼電器線圈，當電源電壓調至450VAC，該對比樣品內部壓敏電阻器爆燃。
[0035]實施例2
[0036]如圖3所示，本實施例的帶過壓保護功能的漏電斷路器，包括斷路開關部分和漏電/過壓保護部分，所述斷路開關為通用的三相具有過載與短路保護功能的斷路開關8 (圖中A、B、C、為電源端的三條相線，U、V、W為負載端的三條相線)；所述漏電/過壓保護部分包括三個過壓保護組件1、零序電流互感器2、電磁繼電器3、漏電保護觸發電路4、脫扣聯動機構5 ;還包括試驗電阻6和試驗按鈕7。
[0037]所述過壓保護組件包括位於包封層內的壓敏電阻片和PTC熱敏電阻片，所述壓敏電阻片的一面電極與PTC熱敏電阻片的一面電極緊密連接在一起，所述壓敏電阻片的另一面電極和所述PTC熱敏電阻片的另一面電極分別焊接引線，形成兩個引出端。
[0038]所述脫扣聯動機構通過電磁繼電器的吸合動作而工作，當電磁繼電器通電吸合時，推動機械脫扣裝置使斷路開關斷開。
[0039]所述三個過壓保護組件的一端分別連接斷路開關負載端的三條相線(U、V、W)，另一端都連接零線N，並且使其電流通路都穿過零序電流互感器。
[0040]所述試驗電阻和試驗按鈕串聯後與三個過壓保護組件中的一個並聯；試驗電阻和試驗按鈕用於試驗帶過壓保護功能的漏電斷路器是否能正常工作。
[0041]所述脫扣聯動機構通過電磁繼電器的吸合動作而工作，當電磁繼電器通電吸合時，推動機械脫扣裝置使斷路開關斷開；
[0042]所述漏電保護觸發電路與電磁繼電器線圈及零序電流互感器輸出端(二次側)相連接。
[0043]所述漏電保護觸發電路與實施例1相同。
[0044]測試結果:三相中任意一相電壓過壓都會使本實施例的帶過電壓保護漏電斷路器動作。特別高過電壓試驗和脫扣機構失效時的安全性試驗結果與實施例1相同。
[0045]上述實施例為本實用新型較佳的實施方式，但本實用新型的實施方式並不受所述實施例的限制，其他的任何未背離本實用新型的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.帶過壓保護功能的漏電斷路器，包括斷路開關和漏電/過壓保護部分，其特徵在於，所述漏電/過壓保護部分包括過壓保護組件、零序電流互感器、電磁繼電器、脫扣聯動機構和漏電保護觸發電路； 所述過壓保護組件包括位於包封層內的壓敏電阻片和PTC熱敏電阻片，所述壓敏電阻片的一面電極與PTC熱敏電阻片的一面電極緊密連接在一起，所述壓敏電阻片的另一面電極和所述PTC熱敏電阻片的另一面電極分別焊接引線，形成兩個引出端； 所述脫扣聯動機構分別與電磁繼電器、斷路開關機械連接； 所述脫扣聯動機構通過電磁繼電器的吸合動作而工作，當電磁繼電器通電吸合時，推動機械脫扣裝置使斷路開關斷開； 所述漏電保護觸發電路分別與電磁繼電器的線圈及零序電流互感器的輸出端相連接; 所述過壓保護組件的兩個引出端並聯在斷路開關的負載端的相線和零線上，並且使其電流通路穿過零序電流互感器。
2.根據權利要求1所述的帶過壓保護功能的漏電斷路器，其特徵在於，當斷路開關為單相電源開關時，所述過壓保護組件個數為一個。
3.根據權利要求1所述的帶過壓保護功能的漏電斷路器，其特徵在於，當斷路開關為三相電源開關時，所述過壓保護組件個數為三個。
【文檔編號】H01H83/10GK204204779SQ201420685056
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年11月14日 優先權日:2014年11月14日
【發明者】盧振亞, 黃祖映 申請人:華南理工大學