專利名稱：智能漏電脫扣器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于低壓漏電開關系列，具體涉及一種智能漏電脫扣器。
背景技術：
在已有技術中，傳統(tǒng)的漏電開關基本上是采用阻容方式，由并聯(lián)在零序互感感器上電阻將電流轉換成電壓信號，并經(jīng)過二極管整流后，供給可控硅觸發(fā)電路；可控硅觸發(fā)電路為阻容連接方式；二極管整流后的電信號經(jīng)過電阻向電容充電，當電容兩端的電壓達到一定值時，觸發(fā)可控硅；驅動脫扣；其改變漏電保護電流大小的方法是修改并聯(lián)在零序互感器兩端的電阻；而改變脫扣時間則是調(diào)整可控硅觸發(fā)電路的電阻與電容值，脫扣時間與電阻、電容的乘積成正比。上述技術存在有以下不足脫扣保護動作電流及脫扣動作時間由阻容決定，受阻容影響大，精度低；無零序互感器及脫扣器斷線檢測，需要定期測試漏電開關工作是否正常；脫扣保護動作電流及脫扣動作時間不可調(diào)，不能根據(jù)現(xiàn)場需要調(diào)整脫扣保護動作電流及脫扣動作時間；無溫度保護。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述不足，提供一種可以精確地控制脫扣動作電流及脫扣動作時間的智能漏電脫扣器。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是智能漏電脫扣器，包括有脫扣電源、信號采集放大回路和脫扣驅動電路，其特征在于所述的脫扣電源采用二極管D1、D2、D3、D4，經(jīng)過浪涌保護電路后的三相電源分別連接到D1的正極，D2的正極和D4的負極，D3的負極與D2的正極相連，D1的負極與D2的負極相連，D3的正極與D4的正極相連，經(jīng)D1、D2、D3、D4整流后，組成脫扣電源電路，脫扣電源連接到D7的正極；所述的開關電源電路由D5、D7、D11、D13，穩(wěn)壓管D6、D17，電阻R4、R5、R8，電容C1、C2、C3、C5，三極管Q1、場效應管Q2、電感L5所組成，脫扣電源與二極管D7的正極相連，經(jīng)D7的負極對電容C2充電，C2兩端電壓經(jīng)R8加于場效應管Q2的控制極，使場效應管Q2導通；脫扣電源連接場效應管Q2的漏極，經(jīng)場效應管Q2的源極后，連接電感L5后連接電容C3的正極，脫扣電源經(jīng)過場效應管Q2，電感L5對C3充電，同時，脫扣電源通過R4與R5分壓后對C1充電；C1連接到二極管D5的正極，D5的負極連接到三極管Q1的基極，當C1上電壓值超過1.4V時，C1通過二極管D5使三極管Q1導通，由于場效應Q2的控制極與三極管Q1的集電極相連接，三極管Q1導通后，場效應管Q2的控制極被三極管Q1鉗位到較低電壓，迫使場效應管Q2關斷；從而使脫扣電源通過場效應管Q2電感L5對C3充電的回路切斷；因為流經(jīng)電感的電流不能突變；D13的正極與電容C3的負極連接后接電源公共端，D13的負極接電感的一端，電感的另一端接電容C3的正極；D13與C3又構成電感L5的續(xù)流回路，電感L5再次對C3充電，從而完成一個完整的充電過程；D6的負極與三級管Q1的集電極相連，正極與三極管Q1的發(fā)射極相連后接電源的公共端，二極管D11的正極與場效應管的控制極三極管Q1的集電極相連，D11的負極接D17的負極，D17的正極接場效應管的源極；D6、D11、D17為保護元件，D6用于鉗位Q1的集電極電壓，確保Q1不會因為過壓而擊穿；同時，在Q1的控制回路失效時，D6與Q2仍能構成一個線性穩(wěn)壓電源，不至于使后級電路部分瞬間被高壓損壞；D11與D17用于保護Q2，使Q2的GS端電壓鉗位在一允許值；所述的信號采集放大電路的零序互感器斷線檢測電路由電阻R44、R45、R46、三極管Q4和零序互感器J6組成；信號采集放大回路電阻R44與零序互感器并聯(lián)后，再與R45串聯(lián)，接于三極管Q4的集電極上；當需要檢測時，驅動信號通過R46加到三極管Q4的基極，Q4導通；Q4的集電極對地；電阻R44、零序互感器及電阻R45對直流偏置電壓VREF分壓；當零序互感器正常時，由于零序互感器的直流電阻小，與R44并聯(lián)后，R44分得的電壓信號較低；當零序互感器斷線時，僅由R44與R45分壓；R44分得的電壓信號較高；R44兩端的電壓信號經(jīng)放大后，由AD回路讀入判斷；電壓值較低時，零序互感器正常，反之斷線；所述的脫扣驅動的脫扣器斷線及缺相檢測電路組成由脫扣器J2電阻R14、R15及穩(wěn)壓管D12組成；當脫扣器斷線時，引入電源信號的回路被切斷，檢測信號通過R15接地，無電壓值；而缺相檢測則是利用圖所示波形的占空比，在正常三相供電的情況下，t1與t2的占空比為5∶1(t1/t2＝5)；而當發(fā)生缺相時，t1與t2的占空比為1∶1(t1/t2＝1)；利用不同的占空比，即可判斷是否發(fā)生缺相；因此，當檢測信號無電壓值時，發(fā)生脫扣器斷線，而當檢測信號的占空比為1∶1時，即為缺相。
本發(fā)明的工作原理是由零序互感器采集漏電電流信號，經(jīng)放大后，送入CPU內(nèi)部AD采集，并由CPU判斷電流大小，并按照設定的保護電流及保護動作時間進行保護，保護時由CPU發(fā)出脫扣指令，經(jīng)脫扣驅動部分后，控制脫扣器脫扣，同時CPU也實時檢測脫扣器斷線，缺相，零序互感器斷線等狀態(tài)，并用指示燈輸出的方式顯示檢測到的狀態(tài)。
本發(fā)明的優(yōu)點是采用工業(yè)級微控制器，可以精確地控制脫扣動作及脫扣動作時間，不受其它因素影響，一致性好；具有脫扣器及零序互感器斷線檢測；脫扣保護動作電流及脫扣動作時間可分級調(diào)節(jié)，能根據(jù)現(xiàn)場需要調(diào)整脫扣保護動作電流及脫扣動作時間；內(nèi)部集成了溫度傳感器，具有超溫保護功能；具有電壓缺相保護功能，并可配置為缺相脫扣保護；配備狀態(tài)指示燈，可以指示漏電電流半電流，脫扣器斷線、零序互感器斷線、以及缺相等狀態(tài)，脫扣器狀態(tài)一目了然，無需定期測試；電源為50HZ開關電源，可單相、三相工作，工作電壓范圍寬，從50-420V范圍均能工作，且體積小。


圖1本發(fā)明的工作原理2本發(fā)明的電路結構方框3為整流后的三相電源波形圖4為缺相時整流后的電源波形具體實施方式
下面結合附圖進一步描述本發(fā)明，如圖1和圖2所示，智能漏電脫扣器，包括有脫扣電源、信號采集放大回路和脫扣驅動電路，脫扣電源采用二極管D1、D2、D3、D4，經(jīng)過浪涌保護電路后的三相電源分別連接到D1的正極，D2的正極和D4的負極，D3的負極與D2的正極相連，D1的負極與D2的負極相連，D3的正極與D4的正極相連，經(jīng)D1、D2、D3、D4整流后，組成脫扣電源電路，脫扣電源波形如圖3所示，脫扣電源連接到D7的正極。開關電源電路由D5、D7、D11、D13，穩(wěn)壓管D6、D17，電阻R4、R5、R8，電容C1、C2、C3、C5，三極管Q1、場效應管Q2、電感L5所組成，脫扣電源與二極管D7的正極相連，經(jīng)D7的負極對電容C2充電，C2兩端電壓經(jīng)R8加于場效應管Q2的控制極，使場效應管Q2導通；脫扣電源連接場效應管Q2的漏極，經(jīng)場效應管Q2的源極后，連接電感L5后連接電容C3的正極，脫扣電源經(jīng)過場效應管Q2，電感L5對C3充電，同時，脫扣電源通過R4與R5分壓后對C1充電；C1連接到二極管D5的正極，D5的負極連接到三極管Q1的基極，當C1上電壓值超過1.4V時，C1通過二極管D5使三極管Q1導通，由于場效應Q2的控制極與三極管Q1的集電極相連接，三極管Q1導通后，場效應管Q2的控制極被三極管Q1鉗位到較低電壓，迫使場效應管Q2關斷；從而使脫扣電源通過場效應管Q2電感L5對C3充電的回路切斷；因為流經(jīng)電感的電流不能突變；D13的正極與電容C3的負極連接后接電源公共端，D13的負極接電感的一端，電感的另一端接電容C3的正極；D13與C3又構成電感L5的續(xù)流回路，電感L5再次對C3充電，從而完成一個完整的充電過程；D6的負極與三級管Q1的集電極相連，正極與三極管Q1的發(fā)射極相連后接電源的公共端，二極管D11的正極與場效應管的控制極三極管Q1的集電極相連，D11的負極接D17的負極，D17的正極接場效應管的源極；D6、D11、D17為保護元件，D6用于鉗位Q1的集電極電壓，確保Q1不會因為過壓而擊穿；同時，在Q1的控制回路失效時，D6與Q2仍能構成一個線性穩(wěn)壓電源，不至于使后級電路部分瞬間被高壓損壞；D11與D17用于保護Q2，使Q2的GS端電壓鉗位在一允許值。信號采集放大電路的零序互感器斷線檢測電路由電阻R44、R45、R46、三極管Q4和零序互感器J6組成；信號采集放大回路電阻R44與零序互感器并聯(lián)后，再與R45串聯(lián)，接于三極管Q4的集電極上；當需要檢測時，驅動信號通過R46加到三極管Q4的基極，Q4導通；Q4的集電極對地；電阻R44、零序互感器及電阻R45對直流偏置電壓VREF分壓；當零序互感器正常時，由于零序互感器的直流電阻小，與R44并聯(lián)后，R44分得的電壓信號較低；當零序互感器斷線時，僅由R44與R45分壓；R44分得的電壓信號較高；R44兩端的電壓信號經(jīng)放大后，由AD回路讀入判斷；電壓值較低時，零序互感器正常，反之斷線。脫扣驅動的脫扣器斷線及缺相檢測電路組成由脫扣器J2電阻R14、R15及穩(wěn)壓管D12組成；當脫扣器斷線時，引入電源信號的回路被切斷，檢測信號通過R15接地，無電壓值；而缺相檢測則是利用圖3、圖4所示波形的占空比，在正常三相供電的情況下，脫扣電源波形如圖4所示t1與t2的占空比為5∶1(t1/t2＝5)；而當發(fā)生缺相時，t1與t2的占空比為1∶1(t1/t2＝1)；利用不同的占空比，即可判斷是否發(fā)生缺相；因此，當檢測信號無電壓值時，發(fā)生脫扣器斷線，而當檢測信號的占空比為1∶1時，即為缺相。工作過程為三相50Hz電源經(jīng)過D1、D2、D3、D4整流后，對C2充電，C2兩端電壓上升；Q2導通，電源通過Q2對C3充電。當電源電壓上升到一定值時，Q1導通，Q2截止。完成一個充電過程。經(jīng)過線性穩(wěn)壓后，向MCU及信號采集回路提供電源。零序電流信號從J6引入，并在R44兩端形成電壓，并在加入直流分量VREF后，送入U6-B及U6-C放大。U6-B及U6-C分別對應著不同的量程，放大后的信號送入到MCU中的AD采集模塊，進行處理。當無漏電電流信號時，需要判斷零序互感器是否斷線，采用的方法是通過R46加入信號使Q4導通，如果零序互感器正常，R44兩端電壓為R44與零序互感器并聯(lián)后的電阻與R45分壓。由于零序互感器直流電阻小，所以分得的電壓相對較小。當零序互感器斷開時，則是R44與R45分壓，分得的電壓較高，R44上的電壓信號經(jīng)放大后送入到MCU處理。MCU就可以根據(jù)電壓信號的高低判斷零序互感器是否斷線。MCU內(nèi)部集成了溫度傳感器及AD模塊，溫度信號及電流信號經(jīng)AD模塊轉換成數(shù)字信號后，由MCU處理。MCU根據(jù)當前的溫度及電流值進行保護，其中保護動作電流及保護動作時間由整定部分確定。MCU在檢測到脫扣器斷線、零序互感器斷線、缺相、漏電電流半電流時，輸出相應的狀態(tài)指示，另外，當R27無效時，檢測到缺相會產(chǎn)生脫扣保護動作。脫扣動作電流及脫扣動作時間整定輸入接口設定MCU的脫扣動作時間及保護電流，并為外部提供脫扣器的狀態(tài)指示。MCU產(chǎn)生的脫扣信號經(jīng)R11使Q3導通后，接于J2上的脫扣器動作。產(chǎn)生脫扣動作。切斷電源。脫扣器斷線及缺相檢測信號從R14與R15中間點采集，正常三相供電時，R14與R15中間點的信號占空比達到5/6，如圖3所示；缺相時，占空比為1/2，如圖4所示；如果脫扣器斷線，則無信號。MCU根據(jù)占空比及信號的有無就可以判斷出當前的狀態(tài)。MCU通過指示燈將零序互感器斷線、缺相、脫扣器斷線等內(nèi)部狀態(tài)顯示出來。
實施例2當電源為缺相方式時，其工作方式為單相電源供電。工作過程同上。
權利要求
1.智能漏電脫扣器，包括有脫扣電源、信號采集放大回路和脫扣驅動電路，其特征在于所述的脫扣電源采用二極管D1、D2、D3、D4，經(jīng)過浪涌保護電路后的三相電源分別連接到D1的正極，D2的正極和D4的負極，D3的負極與D2的正極相連，D1的負極與D2的負極相連，D3的正極與D4的正極相連，經(jīng)D1、D2、D3、D4整流后，組成脫扣電源電路，脫扣電源連接到D7的正極；所述的開關電源電路由D5、D7、D11、D13，穩(wěn)壓管D6、D17，電阻R4、R5、R8，電容C1、C2、C3、C5，三極管Q1、場效應管Q2、電感L5所組成，脫扣電源與二極管D7的正極相連，經(jīng)D7的負極對電容C2充電，C2兩端電壓經(jīng)R8加于場效應管Q2的控制極，使場效應管Q2導通；脫扣電源連接場效應管Q2的漏極，經(jīng)場效應管Q2的源極后，連接電感L5后連接電容C3的正極，脫扣電源經(jīng)過場效應管Q2，電感L5對C3充電，同時，脫扣電源通過R4與R5分壓后對C1充電；C1連接到二極管D5的正極，D5的負極連接到三極管Q1的基極，當C1上電壓值超過1.4V時，C1通過二極管D5使三極管Q1導通，由于場效應Q2的控制極與三極管Q1的集電極相連接，三極管Q1導通后，場效應管Q2的控制極被三極管Q1鉗位到較低電壓，迫使場效應管Q2關斷；從而使脫扣電源通過場效應管Q2電感L5對C3充電的回路切斷；因為流經(jīng)電感的電流不能突變；D13的正極與電容C3的負極連接后接電源公共端，D13的負極接電感的一端，電感的另一端接電容C3的正極；D13與C3又構成電感L5的續(xù)流回路，電感L5再次對C3充電，從而完成一個完整的充電過程；D6的負極與三級管Q1的集電極相連，正極與三極管Q1的發(fā)射極相連后接電源的公共端，二極管D11的正極與場效應管的控制極三極管Q1的集電極相連，D11的負極接D17的負極，D17的正極接場效應管的源極；D6、D11、D17為保護元件，D6用于鉗位Q1的集電極電壓，確保Q1不會因為過壓而擊穿；同時，在Q1的控制回路失效時，D6與Q2仍能構成一個線性穩(wěn)壓電源，不至于使后級電路部分瞬間被高壓損壞；D11與D17用于保護Q2，使Q2的GS端電壓鉗位在一允許值；所述的信號采集放大電路的零序互感器斷線檢測電路由電阻R44、R45、R46、三極管Q4和零序互感器J6組成；信號采集放大回路電阻R44與零序互感器并聯(lián)后，再與R45串聯(lián)，接于三極管Q4的集電極上；當需要檢測時，驅動信號通過R46加到三極管Q4的基極，Q4導通；Q4的集電極對地；電阻R44、零序互感器及電阻R45對直流偏置電壓VREF分壓；當零序互感器正常時，由于零序互感器的直流電阻小，與R44并聯(lián)后，R44分得的電壓信號較低；當零序互感器斷線時，僅由R44與R45分壓；R44分得的電壓信號較高；R44兩端的電壓信號經(jīng)放大后，由AD回路讀入判斷；電壓值較低時，零序互感器正常，反之斷線；所述的脫扣驅動的脫扣器斷線及缺相檢測電路組成由脫扣器J2電阻R14、R15及穩(wěn)壓管D12組成；當脫扣器斷線時，引入電源信號的回路被切斷，檢測信號通過R15接地，無電壓值；而缺相檢測則是利用圖所示波形的占空比，在正常三相供電的情況下，t1與t2的占空比為5∶1(t1/t2＝5)；而當發(fā)生缺相時，t1與t2的占空比為1∶1(t1/t2＝1)；利用不同的占空比，即可判斷是否發(fā)生缺相；因此，當檢測信號無電壓值時，發(fā)生脫扣器斷線，而當檢測信號的占空比為1∶1時，即為缺相。
全文摘要
本發(fā)明屬于低壓漏電開關系列，具體涉及一種智能漏電脫扣器。包括有脫扣電源、信號采集放大回路和脫扣驅動電路，其特征在于脫扣電源采用二極管D1、D2、D3、D4，經(jīng)過浪涌保護電路后的三相電源分別連接到D1的正極，D2的正極和D4的負極，D3的負極與D2的正極相連，D1的負極與D2的負極相連，D3的正極與D4的正極相連組成脫扣電源電路，開關電源電路由D5、D7、D11、D13，穩(wěn)壓管D6、D17，電阻R4、R5、R8，電容C1、C2、C3、C5，三極管Q1、場效應管Q2、電感L5所組成，信號采集放大電路的零序互感器斷線檢測電路由電阻R44、R45、R46、三極管Q4和零序互感器J6組成；本發(fā)明具有可以精確地控制脫扣動作及脫扣動作時間，不受其它因素影響和一致性好等優(yōu)點。
文檔編號H02H3/32GK1617407SQ20041005192
公開日2005年5月18日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權日2004年10月25日
發(fā)明者付愛喜 申請人:廣東珠江開關有限公司