保護值和動作時間多檔可調的簡易漏電保護裝置的製作方法

2023-10-07 04:07:09

專利名稱：保護值和動作時間多檔可調的簡易漏電保護裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種漏電保護裝置，特別是涉及一種保護值和動作時間多檔可調的簡易漏電保護裝置。
背景技術：
隨著電子技術的迅速廣泛被應用於各種領域中，智能型，高效率類型的電器產品越來越普遍，成為了現在社會的主要電器設備。然而在目前公知的一點是現在的電器的發展趨勢是構造越來越精簡，功能越來越強大，體積越來越小巧，結構越來越簡單，可見，體積的小巧化，結構的簡易化，是目前急需解決的問題。

發明內容
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種結構非常簡易體積非常小巧，調整方便的保護值和動作時間多檔可調的簡易漏電保護裝置。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是它包括有電源部分、信號處理部分、檔位和動作時間調整部分，保護執行部分和試驗電路部分；
所述的電源部分包括第一、第二變壓器(Tl，T2)，第一、第二整流橋(Dl，D2)，第一、第二電容(Cl，C2)和開關電源(UA)；所述的第一變壓器(Tl) 一次側連接到交流電源第一、第二相(Li，L2)兩端，所述的第二變壓器(T2) —次側連接到交流電源第三相(L3)和N相兩端；所述的第一變壓器(Tl)的二次側連接到所述的第二整流橋(D2)的交流端，所述的第二變壓器(T2)的二次側連接到所述的第一整流橋(Dl)的交流端；所述的第一、第二整流橋 (D1，D2)的正端與負端兩兩連接並將負端連接到所述的電源的第二相(L2)的一側，正端連接到所述的電源第一(Li)的一側；所述的電源第一、第二相(Li，L2)的另一側分別連接到所述的第一、二電容(Cl，C2)的兩端，並連接到所述的開關電源(UA)上；
所述的信號處理部分包括第一零序互感器(Q1)、第二三位撥碼(S2)、第五、六、七、 八、九、十、4^一、十二、十三、十四、十五電阻(R5，R6，R7，R8，R9，RIO, Rll, R12，R13，R14， R15)、第一、第二、第三、第四運算放大器(Ul，U2，U3，U4)和第八、第九電容(C8，C9)；所述的零序互感器(Ql)的兩根信號引出線分別連接到所述的第二三位撥碼(S2)的上口 1，2，3引腳和所述的第二、第三、第四可調電阻(R2，R3，R4)的一端和它們的三個可調端，然後連接到所述的第五、第六電阻(R5，R6)的一端；所述的第五電阻(R5)的另一端連接到所述的第一運算放大器(Ul)的正輸入端，所述的第六電阻(R6)的另一端連接到所述的第一運算放大器(Ul)的負輸入端；所述的第七電阻(R7) —端接GND，另一端接所述的第一運算放大器 (Ul)的正輸入端；所述的第八電阻(R8) —端接所述的第一運算放大器(Ul)的負輸入端， 另一端接所述的第一運算放大器(Ul)的輸出端；所述的第九電阻(R9)與所述的第八電容 (C8)並聯，它們一端接正電源VCC，另一端接所述的第二運算放大器(U2)的正輸入端；所述的第十電阻(RlO)連接到所述的第一運算放大器(Ul)的輸出端和所述的第二運算放大器(U2)的正輸入端；所述的第二運算放大器(U2)的負輸入端連接到輸出端；所述的第十一電阻(Rll)的一端連接到所述的第二運算放大器(U2)的輸出端，另一端連接到所述的第三運算放大器(U3)的負輸入端和所述的第四運算放大器(U4)的正輸入端；所述的第九電容 (C9)的一端接GND，另一端接到所述第三運算放大器(U3)的負輸入端和所述第四運算放大器(U4)的正輸入端；所述第十二電阻(R12)—端接GND，另一端接所述第三運算放大器(U3) 的正輸入端；所述第十三電阻(R13)—端接GND，另一端接所述的第四運算放大器(U4)的負輸入端；所述第十四電阻(R14)—端接正電源VCC，另一端接所述第三運算放大器(U3)的正輸入端；所述的第十五電阻(R15)—端接正電源VCC，另一端接所述第四運算放大器(U4)的負輸入端；所述第三運算放大器(U3)的負輸入端連接到所述第四運算放大器(U4)的正輸入端；所述第三運算放大器(U3)的輸出端連接到所述第四運算放大器(U4)的輸出端；
所述的檔位和動作時間調整部分包括第二三位撥碼(S2)；第二、第三、第四可調電阻 (R2，R3，R4)；第三五位撥碼(S3)；第三、第四、第五、第六、第七電容(C3，C4，C5，C6，C7)； 所述第二三位撥碼(S2)的三路上端1，2，3引腳連接到所述第一零序互感器(Ql)的兩根信號輸出線的一根，三路下口 4，5，6引腳分別連接到所述第二、第三、第四可調電阻(R2，R3， R4)的一端；所述第二、第三、第四可調電阻(R2，R3，R4)的另一端接到所述第一零序互感器 (Ql)的另一根信號輸出線；所述第三五位撥碼(S3)的上端五路1，2，3，4，5引腳均接到所述第三、第四運算放大器(U3，U4)的輸出端，下端五路6，7,8,9, 10引腳分別接到所述第三、第四、第五、第六、第七電容(〔3，(4^5丄6^7)的一端；所述第三、第四、第五、第六、第七電容 (C3，C4，C5，C6，C7)的另一端均接到GND上。所述的保護執行部分包括第十六電阻(R16)，第五光耦(U5)，第二可控矽(Q2)以及第一繼電器(Kl);所述第十六電阻(R16)的一端接所述第三、第四運算放大器(U3，U4)的輸出端，另一端接所述第五光耦(U5)的1號腳；所述第五光耦(U5)的2號腳連接到GND上， 3號腳連接到所述第二可控矽(Q2)的控制引腳3腳上，4號腳連接到所述第一繼電器(Kl) 的2號腳上；所述第二可控矽(Q2)的1號腳連接到所述第一繼電器(Kl)的2號腳上，2號腳連接到GND上；所述第一繼電器(Kl)的1號腳連接到正電源VCC，2號腳連接到所述第五光耦(U5)的4號腳和所述第二可控矽(Q2)的1號腳上；
所述的試驗電路部分包括第一電阻(Rl)和第一按鈕(Si);第一電阻(Rl)的一端經過所述第一零序互感器(Ql)連接到L3相，另一端連接到第一按鈕(Si)的1號腳；第一按鈕 (Si)的1號腳接第一電阻(Rl) 1的一端，2號腳接N相。本發明具有的優點和積極效果是由於採用了兩個變壓器供電，符合國家新編寫的漏電斷路器中關於斷相方面的新要求；由於信號處理部分、檔位和動作時間調整部分，保護執行部分和試驗電路部分等均結構簡潔，使用的元器件很少，採用差分放大和低通濾波結構等，能夠較好的處理外界的幹擾波，且工作準確穩定，多檔可調，即實現了對漏電電流的準確檢測，又實現了對漏電保護檔位和動作時間的多檔可調。所以此電路的優點是結構簡單，佔用空間小，成本低，保護檔位和保護動作時間可調整，動作時間迅速等優點。


圖1是本發明的信號和試驗電路原理圖； 圖2是本發明的電源原理圖。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下
如圖1、2所示，本發明包括有電源部分、信號處理部分、檔位和動作時間調整部分，保護執行部分和試驗電路部分；
電源部分包括變壓器Tl，T2，整流橋Dl，D2，電容Cl，C2和開關電源UA ；變壓器Tl 一次側連接到交流電源Li，L2相兩端，變壓器T2 —次側連接到交流電源L3相和N相兩端；變壓器Tl的二次側連接到整流橋D2的交流端，變壓器T2的二次側連接到整流橋Dl的交流端；整流橋Dl，D2的正端與負端兩兩連接並將負端連接到電源的L2相的一側，正端連接到電源Ll相的一側；電源Li，L2相的另一側分別連接到電容Cl，C2的兩端，並連接到所述的開關電源UA上；
信號處理部分包括零序互感器91、三位撥碼32、電阻1 5，1 6，1 7，1 8，1 9，1 10，1 11，1 12， R13，R14，R15、運算放大器Ul, U2，U3，U4和電容C8，C9 ；零序互感器Ql的兩根信號引出線分別連接到三位撥碼S2的上口 1，2，3引腳和可調電阻R2，R3，R4的一端和它們的三個可調端，然後連接到電阻R5，R6的一端；電阻R5的另一端連接到運算放大器Ul的正輸入端， 電阻R6的另一端連接到運算放大器Ul的負輸入端；電阻R7 —端接GND，另一端接運算放大器Ul的正輸入端；電阻R8 —端接運算放大器Ul的負輸入端，另一端接運算放大器Ul的輸出端；電阻R9與電容C8並聯，它們一端接正電源VCC，另一端接運算放大器U2的正輸入端；電阻RlO連接到運算放大器Ul的輸出端和運算放大器U2的正輸入端；運算放大器U2 的負輸入端連接到輸出端；電阻Rll的一端連接到運算放大器U2的輸出端，另一端連接到運算放大器U3的負輸入端和運算放大器U4的正輸入端；電容C9的一端接GND，另一端接到運算放大器U3的負輸入端和運算放大器U4的正輸入端；電阻R12 —端接GND，另一端接運算放大器U3的正輸入端；電阻R13 —端接GND，另一端接運算放大器U4的負輸入端；電阻 R14 一端接正電源VCC，另一端接運算放大器U3的正輸入端；電阻R15 —端接正電源VCC， 另一端接運算放大器U4的負輸入端；運算放大器U3的負輸入端連接到運算放大器U4的正輸入端；運算放大器U3的輸出端連接到運算放大器U4的輸出端；
檔位和動作時間調整部分包括三位撥碼S2 ；可調電阻R2，R3，R4 ；五位撥碼S3 ；電容 C3，C4，C5，C6，C7 ；三位撥碼S2的三路上端1，2，3引腳連接到零序互感器Ql的兩根信號輸出線的一根，三路下口 4，5，6引腳分別連接到可調電阻1 2，1 3，1 4的一端；可調電阻R2，R3， R4的另一端接到零序互感器Ql的另一根信號輸出線；五位撥碼S3的上端五路1，2，3，4，5 引腳均接到運算放大器U3，U4的輸出端，下端五路6，7,8,9, 10引腳分別接到電容C3，C4， C5，C6，C7的一端；電容C3，C4，C5，C6，C7的另一端均接到GND上。保護執行部分包括電阻R16，光耦TO，可控矽Q2以及繼電器Kl ；電阻R16的一端接運算放大器U3，U4的輸出端，另一端接光耦TO的1號腳；光耦TO的2號腳連接到GND上， 3號腳連接到可控矽Q2的控制引腳3腳上，4號腳連接到繼電器Kl的2號腳上；可控矽Q2 的1號腳連接到繼電器Kl的2號腳上，2號腳連接到GND上；繼電器Kl的1號腳連接到正電源VCC，2號腳連接到光耦U5的4號腳和可控矽Q2的1號腳上；
試驗電路部分包括電阻Rl和按鈕Sl ；電阻Rl的一端經過零序互感器Ql連接到L3 相，另一端連接到按鈕Sl的1號腳；按鈕Sl的1號腳接電阻Rl的一端，2號腳接N相。
如圖2所示，Li，L2，L3，N四相正常接入市電時，電源部分開始正常提供電源給其他部分使用。如圖1所示，當Li，L2，L3，N四相中發生漏電時，零序互感器Ql感應出的漏電信號經過撥碼S2以及選擇好的相應電阻後，在撥碼S2和選擇的相應電阻之間產生一個電壓信號。在撥碼S2選擇不同大小的電阻時，相同漏電信號在其兩端產生的信號大小也不同，根據需要保護的漏電電流大小來通過撥碼S2選擇合適大小的電阻；在電阻選擇確定的情況下，漏電電流越大，漏電信號越大，信號的最大值越大，最小值越小。此信號進入運算放大器Ul及附近電阻R5，R6，R7，R8組成的差分運算放大電路， 經此電路處理後，提高了信號的穩定性，降低了信號的共模幹擾；然後經過由電阻R9，RlO 和電容C8組成的電位提升和低通濾波電路，使得原來的交流信號提升為直流信號，並降低了信號的差模幹擾；然後經過運算放大器U2組成的電壓跟隨器，經過處理後提高了的信號的穩定性和帶載能力；又經過由電阻Rll和電容C9組成的RC濾波電路，進一步降低高頻幹擾；進入到運算放大器U3，U4和電阻R12，R13，R14，R15組成的比較電路中；信號的最小值與電阻R12，R14之間的電位比較，最小值小於電阻R12和R14之間的信號時，運算放大器U3 輸出高電平；信號的最大值與電阻R13，R15之間的電位比較，最大值大於電阻R13，R15之間的電位時，運算放大器U4輸出高電平。當運算放大器U3或者U4有一個輸出高電平時，如果撥碼S3全部選擇斷開，則光耦TO導通，可控矽Q2導通並保持導通狀態，繼電器Kl吸合，繼電器Kl的觸點輸出控制信號，執行保護功能。如果撥碼S3選擇了電容C3，C4，C5，C6，C7中的一個或幾個，則運算放大器輸出電流為選擇的電容充電，充電一段時間後，當電容正極電位達到能夠使得光耦U5 導通時，可控矽Q2導通，繼電器Kl吸合，執行保護功能。撥碼S3所選擇的電容、電阻R16的值和運算放大器U3、U4的輸出電流能力及光耦 U5的特性決定了充電時間，也就決定了保護的延時時間。
權利要求
1. 一種保護值和動作時間多檔可調的簡易漏電保護裝置，其特徵是它包括有電源部分、信號處理部分、檔位和動作時間調整部分，保護執行部分和試驗電路部分；所述的電源部分包括第一、第二變壓器(Tl，T2)，第一、第二整流橋(Dl，D2)，第一、第二電容(Cl，C2)和開關電源(UA)；所述的第一變壓器(Tl) 一次側連接到交流電源第一、第二相(Li，L2)兩端，所述的第二變壓器(T2) —次側連接到交流電源第三相(L3)和N相兩端；所述的第一變壓器(Tl)的二次側連接到所述的第二整流橋(D2)的交流端，所述的第二變壓器(T2)的二次側連接到所述的第一整流橋(Dl)的交流端；所述的第一、第二整流橋 (D1，D2)的正端與負端兩兩連接並將負端連接到所述的電源的第二相(L2)的一側，正端連接到所述的電源第一(Li)的一側；所述的電源第一、第二相(Li，L2)的另一側分別連接到所述的第一、二電容(Cl，C2)的兩端，並連接到所述的開關電源(UA)上；所述的信號處理部分包括第一零序互感器(Q1)、第二三位撥碼(S2)、第五、六、七、 八、九、十、4^一、十二、十三、十四、十五電阻(R5，R6，R7，R8，R9，RIO, Rll, R12，R13，R14， R15)、第一、第二、第三、第四運算放大器(Ul，U2，U3，U4)和第八、第九電容(C8，C9)；所述的零序互感器(Ql)的兩根信號引出線分別連接到所述的第二三位撥碼(S2)的上口 1，2，3引腳和所述的第二、第三、第四可調電阻(R2，R3，R4)的一端和它們的三個可調端，然後連接到所述的第五、第六電阻(R5，R6)的一端；所述的第五電阻(R5)的另一端連接到所述的第一運算放大器(Ul)的正輸入端，所述的第六電阻(R6)的另一端連接到所述的第一運算放大器(Ul)的負輸入端；所述的第七電阻(R7)—端接GND，另一端接所述的第一運算放大器 (Ul)的正輸入端；所述的第八電阻(R8) —端接所述的第一運算放大器(Ul)的負輸入端， 另一端接所述的第一運算放大器(Ul)的輸出端；所述的第九電阻(R9)與所述的第八電容 (C8)並聯，它們一端接正電源VCC，另一端接所述的第二運算放大器(U2)的正輸入端；所述的第十電阻(RlO)連接到所述的第一運算放大器(Ul)的輸出端和所述的第二運算放大器(U2)的正輸入端；所述的第二運算放大器(U2)的負輸入端連接到輸出端；所述的第十一電阻(Rll)的一端連接到所述的第二運算放大器(U2)的輸出端，另一端連接到所述的第三運算放大器(U3)的負輸入端和所述的第四運算放大器(U4)的正輸入端；所述的第九電容 (C9)的一端接GND，另一端接到所述第三運算放大器(U3)的負輸入端和所述第四運算放大器(U4)的正輸入端；所述第十二電阻(R12)—端接GND，另一端接所述第三運算放大器(U3) 的正輸入端；所述第十三電阻(R13)—端接GND，另一端接所述的第四運算放大器(U4)的負輸入端；所述第十四電阻(R14)—端接正電源VCC，另一端接所述第三運算放大器(U3)的正輸入端；所述的第十五電阻(R15)—端接正電源VCC，另一端接所述第四運算放大器(U4)的負輸入端；所述第三運算放大器(U3)的負輸入端連接到所述第四運算放大器(U4)的正輸入端；所述第三運算放大器(U3)的輸出端連接到所述第四運算放大器(U4)的輸出端；所述的檔位和動作時間調整部分包括第二三位撥碼(S2)；第二、第三、第四可調電阻 (R2，R3，R4)；第三五位撥碼(S3)；第三、第四、第五、第六、第七電容(C3，C4，C5，C6，C7)； 所述第二三位撥碼(S2)的三路上端1，2，3引腳連接到所述第一零序互感器(Ql)的兩根信號輸出線的一根，三路下口 4，5，6引腳分別連接到所述第二、第三、第四可調電阻(R2，R3， R4)的一端；所述第二、第三、第四可調電阻(R2，R3，R4)的另一端接到所述第一零序互感器 (Ql)的另一根信號輸出線；所述第三五位撥碼(S3)的上端五路1，2，3，4，5引腳均接到所述第三、第四運算放大器(U3，U4)的輸出端，下端五路6，7，8，9，10引腳分別接到所述第三、第四、第五、第六、第七電容(〔3，(4^5丄6^7)的一端；所述第三、第四、第五、第六、第七電容 (C3，C4，C5，C6，C7)的另一端均接到GND上；所述的保護執行部分包括第十六電阻(R16)，第五光耦(U5)，第二可控矽(Q2)以及第一繼電器(Kl);所述第十六電阻(R16)的一端接所述第三、第四運算放大器(U3，U4)的輸出端，另一端接所述第五光耦(U5)的1號腳；所述第五光耦(U5)的2號腳連接到GND上，3號腳連接到所述第二可控矽(Q2)的控制引腳3腳上，4號腳連接到所述第一繼電器(Kl)的2 號腳上；所述第二可控矽(Q2)的1號腳連接到所述第一繼電器(Kl)的2號腳上，2號腳連接到GND上；所述第一繼電器(Kl)的1號腳連接到正電源VCC，2號腳連接到所述第五光耦 (U5)的4號腳和所述第二可控矽(Q2)的1號腳上；所述的試驗電路部分包括第一電阻(Rl)和第一按鈕(Si);第一電阻(Rl)的一端經過所述第一零序互感器(Ql)連接到L3相，另一端連接到第一按鈕(Si)的1號腳；第一按鈕 (Si)的1號腳接第一電阻(Rl) 1的一端，2號腳接N相。
全文摘要
本發明涉及一種保護值和動作時間多檔可調的簡易漏電保護裝置。其特點是它包括有電源部分、信號處理部分、檔位和動作時間調整部分，保護執行部分和試驗電路部分。本發明由於採用了兩個變壓器供電，符合國家新編寫的漏電斷路器中關於斷相方面的新要求；由於信號處理部分、檔位和動作時間調整部分，保護執行部分和試驗電路部分等均結構簡潔，使用的元器件很少，採用差分放大和低通濾波結構等，能夠較好的處理外界的幹擾波，且工作準確穩定，多檔可調，即實現了對漏電電流的準確檢測，又實現了對漏電保護檔位和動作時間的多檔可調。所以此電路的優點是結構簡單，佔用空間小，成本低，保護檔位和保護動作時間可調整，動作時間迅速等優點。
文檔編號H02H3/34GK102496909SQ20111037747
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月24日 優先權日2011年11月24日
發明者於君, 劉健勇, 史祺, 暴鳳蓉, 黎明 申請人:天津市百利電氣有限公司