專利名稱：智能漏電脫扣器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于低壓漏電開關(guān)系列，具體涉及一種智能漏電脫扣器。
背景技術(shù)：
在已有技術(shù)中，傳統(tǒng)的漏電開關(guān)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(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，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(hào)經(jīng)過電阻向電容充電，當(dāng)電容兩端的電壓達(dá)到一定值時(shí)，觸發(fā)可控硅；驅(qū)動(dòng)脫扣；其改變漏電保護(hù)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(shí)間則是調(diào)整可控硅觸發(fā)電路的電阻與電容值，脫扣時(shí)間與電阻、電容的乘積成正比。上述技術(shù)存在有以下不足脫扣保護(hù)動(dòng)作電流及脫扣動(dòng)作時(shí)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(guān)工作是否正常；脫扣保護(hù)動(dòng)作電流及脫扣動(dòng)作時(shí)間不可調(diào)，不能根據(jù)現(xiàn)場需要調(diào)整脫扣保護(hù)動(dòng)作電流及脫扣動(dòng)作時(shí)間；無溫度保護(hù)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為克服上述不足，提供一種可以精確地控制脫扣動(dòng)作電流及脫扣動(dòng)作時(shí)間的智能漏電脫扣器。
實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型目的的技術(shù)方案是智能漏電脫扣器，包括有脫扣電源、信號(hào)采集放大回路和脫扣驅(qū)動(dòng)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(hù)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(fù)極，D3的負(fù)極與D2的正極相連，D1的負(fù)極與D2的負(fù)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(guān)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(yīng)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(fù)極對(duì)電容C2充電，C2兩端電壓經(jīng)R8加于場效應(yīng)管Q2的控制極，使場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通；脫扣電源連接場效應(yīng)管Q2的漏極，經(jīng)場效應(yīng)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(yīng)管Q2，電感L5對(duì)C3充電，同時(shí)，脫扣電源通過R4與R5分壓后對(duì)C1充電；C1連接到二極管D5的正極，D5的負(fù)極連接到三極管Q1的基極，當(dāng)C1上電壓值超過1.4V時(shí)，C1通過二極管D5使三極管Q1導(dǎo)通，由于場效應(yīng)Q2的控制極與三極管Q1的集電極相連接，三極管Q1導(dǎo)通后，場效應(yīng)管Q2的控制極被三極管Q1鉗位到較低電壓，迫使場效應(yīng)管Q2關(guān)斷；從而使脫扣電源通過場效應(yīng)管Q2電感L5對(duì)C3充電的回路切斷；因?yàn)榱鹘?jīng)電感的電流不能突變；D13的正極與電容C3的負(fù)極連接后接電源公共端，D13的負(fù)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(gòu)成電感L5的續(xù)流回路，電感L5再次對(duì)C3充電，從而完成一個(gè)完整的充電過程；D6的負(fù)極與三級(jí)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(yīng)管的控制極三極管Q1的集電極相連，D11的負(fù)極接D17的負(fù)極，D17的正極接場效應(yīng)管的源極；D6、D11、D17為保護(hù)元件，D6用于鉗位Q1的集電極電壓，確保Q1不會(huì)因?yàn)檫^壓而擊穿；同時(shí)，在Q1的控制回路失效時(shí)，D6與Q2仍能構(gòu)成一個(gè)線性穩(wěn)壓電源，不至于使后級(jí)電路部分瞬間被高壓損壞；D11與D17用于保護(hù)Q2，使Q2的GS端電壓鉗位在一允許值；所述的信號(hào)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(hào)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(dāng)需要檢測時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過R46加到三極管Q4的基極，Q4導(dǎo)通；Q4的集電極對(duì)地；電阻R44、零序互感器及電阻R45對(duì)直流偏置電壓VREF分壓；當(dāng)零序互感器正常時(shí)，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(hào)較低；當(dāng)零序互感器斷線時(shí)，僅由R44與R45分壓；R44分得的電壓信號(hào)較高；R44兩端的電壓信號(hào)經(jīng)放大后，由AD回路讀入判斷；電壓值較低時(shí)，零序互感器正常，反之?dāng)嗑€；所述的脫扣驅(qū)動(dòng)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(dāng)脫扣器斷線時(shí)，引入電源信號(hào)的回路被切斷，檢測信號(hào)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(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，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(dāng)檢測信號(hào)無電壓值時(shí)，發(fā)生脫扣器斷線，而當(dāng)檢測信號(hào)的占空比為1∶1時(shí)，即為缺相。
本實(shí)用新型的工作原理是由零序互感器采集漏電電流信號(hào)，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(shè)定的保護(hù)電流及保護(hù)動(dòng)作時(shí)間進(jìn)行保護(hù)，保護(hù)時(shí)由CPU發(fā)出脫扣指令，經(jīng)脫扣驅(qū)動(dòng)部分后，控制脫扣器脫扣，同時(shí)CPU也實(shí)時(shí)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)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是采用工業(yè)級(jí)微控制器，可以精確地控制脫扣動(dòng)作及脫扣動(dòng)作時(shí)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(hù)動(dòng)作電流及脫扣動(dòng)作時(shí)間可分級(jí)調(diào)節(jié)，能根據(jù)現(xiàn)場需要調(diào)整脫扣保護(hù)動(dòng)作電流及脫扣動(dòng)作時(shí)間；內(nèi)部集成了溫度傳感器，具有超溫保護(hù)功能；具有電壓缺相保護(hù)功能，并可配置為缺相脫扣保護(hù)；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(guān)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本實(shí)用新型的工作原理圖圖2本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)方框圖圖3為整流后的三相電源波形圖4為缺相時(shí)整流后的電源波形具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步描述本實(shí)用新型，如圖1和圖2所示，智能漏電脫扣器，包括有脫扣電源、信號(hào)采集放大回路和脫扣驅(qū)動(dòng)電路，脫扣電源采用二極管D1、D2、D3、D4，經(jīng)過浪涌保護(hù)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(fù)極，D3的負(fù)極與D2的正極相連，D1的負(fù)極與D2的負(fù)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(guān)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(yīng)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(fù)極對(duì)電容C2充電，C2兩端電壓經(jīng)R8加于場效應(yīng)管Q2的控制極，使場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通；脫扣電源連接場效應(yīng)管Q2的漏極，經(jīng)場效應(yīng)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(yīng)管Q2，電感L5對(duì)C3充電，同時(shí)，脫扣電源通過R4與R5分壓后對(duì)C1充電；C1連接到二極管D5的正極，D5的負(fù)極連接到三極管Q1的基極，當(dāng)C1上電壓值超過1.4V時(shí)，C1通過二極管D5使三極管Q1導(dǎo)通，由于場效應(yīng)Q2的控制極與三極管Q1的集電極相連接，三極管Q1導(dǎo)通后，場效應(yīng)管Q2的控制極被三極管Q1鉗位到較低電壓，迫使場效應(yīng)管Q2關(guān)斷；從而使脫扣電源通過場效應(yīng)管Q2電感L5對(duì)C3充電的回路切斷；因?yàn)榱鹘?jīng)電感的電流不能突變；D13的正極與電容C3的負(fù)極連接后接電源公共端，D13的負(fù)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(gòu)成電感L5的續(xù)流回路，電感L5再次對(duì)C3充電，從而完成一個(gè)完整的充電過程；D6的負(fù)極與三級(jí)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(yīng)管的控制極三極管Q1的集電極相連，D11的負(fù)極接D17的負(fù)極，D17的正極接場效應(yīng)管的源極；D6、D11、D17為保護(hù)元件，D6用于鉗位Q1的集電極電壓，確保Q1不會(huì)因?yàn)檫^壓而擊穿；同時(shí)，在Q1的控制回路失效時(shí)，D6與Q2仍能構(gòu)成一個(gè)線性穩(wěn)壓電源，不至于使后級(jí)電路部分瞬間被高壓損壞；D11與D17用于保護(hù)Q2，使Q2的GS端電壓鉗位在一允許值。信號(hào)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(hào)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(dāng)需要檢測時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過R46加到三極管Q4的基極，Q4導(dǎo)通；Q4的集電極對(duì)地；電阻R44、零序互感器及電阻R45對(duì)直流偏置電壓VREF分壓；當(dāng)零序互感器正常時(shí)，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(hào)較低；當(dāng)零序互感器斷線時(shí)，僅由R44與R45分壓；R44分得的電壓信號(hào)較高；R44兩端的電壓信號(hào)經(jīng)放大后，由AD回路讀入判斷；電壓值較低時(shí)，零序互感器正常，反之?dāng)嗑€。脫扣驅(qū)動(dòng)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(dāng)脫扣器斷線時(shí)，引入電源信號(hào)的回路被切斷，檢測信號(hào)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(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，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(dāng)檢測信號(hào)無電壓值時(shí)，發(fā)生脫扣器斷線，而當(dāng)檢測信號(hào)的占空比為1∶1時(shí)，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(duì)C2充電，C2兩端電壓上升；Q2導(dǎo)通，電源通過Q2對(duì)C3充電。當(dāng)電源電壓上升到一定值時(shí)，Q1導(dǎo)通，Q2截止。完成一個(gè)充電過程。經(jīng)過線性穩(wěn)壓后，向MCU及信號(hào)采集回路提供電源。零序電流信號(hào)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U(xiǎn)6-B及U6-C放大。U6-B及U6-C分別對(duì)應(yīng)著不同的量程，放大后的信號(hào)送入到MCU中的AD采集模塊，進(jìn)行處理。當(dāng)無漏電電流信號(hào)時(shí)，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(hào)使Q4導(dǎo)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(duì)較小。當(dāng)零序互感器斷開時(shí)，則是R44與R45分壓，分得的電壓較高，R44上的電壓信號(hào)經(jīng)放大后送入到MCU處理。MCU就可以根據(jù)電壓信號(hào)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(hào)及電流信號(hào)經(jīng)AD模塊轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，由MCU處理。MCU根據(jù)當(dāng)前的溫度及電流值進(jìn)行保護(hù)，其中保護(hù)動(dòng)作電流及保護(hù)動(dòng)作時(shí)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(shí)，輸出相應(yīng)的狀態(tài)指示，另外，當(dāng)R27無效時(shí)，檢測到缺相會(huì)產(chǎn)生脫扣保護(hù)動(dòng)作。脫扣動(dòng)作電流及脫扣動(dòng)作時(shí)間整定輸入接口設(shè)定MCU的脫扣動(dòng)作時(shí)間及保護(hù)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(hào)經(jīng)R11使Q3導(dǎo)通后，接于J2上的脫扣器動(dòng)作。產(chǎn)生脫扣動(dòng)作。切斷電源。脫扣器斷線及缺相檢測信號(hào)從R14與R15中間點(diǎn)采集，正常三相供電時(shí)，R14與R15中間點(diǎn)的信號(hào)占空比達(dá)到5/6，如圖3所示；缺相時(shí)，占空比為1/2，如圖4所示；如果脫扣器斷線，則無信號(hào)。MCU根據(jù)占空比及信號(hào)的有無就可以判斷出當(dāng)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(shí)施例2當(dāng)電源為缺相方式時(shí)，其工作方式為單相電源供電。工作過程同上。
權(quán)利要求1.智能漏電脫扣器，包括有脫扣電源、信號(hào)采集放大回路和脫扣驅(qū)動(dòng)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(hù)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(fù)極，D3的負(fù)極與D2的正極相連，D1的負(fù)極與D2的負(fù)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(guān)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(yīng)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(fù)極對(duì)電容C2充電，C2兩端電壓經(jīng)R8加于場效應(yīng)管Q2的控制極，使場效應(yīng)管Q2導(dǎo)通；脫扣電源連接場效應(yīng)管Q2的漏極，經(jīng)場效應(yīng)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(yīng)管Q2，電感L5對(duì)C3充電，同時(shí)，脫扣電源通過R4與R5分壓后對(duì)C1充電；C1連接到二極管D5的正極，D5的負(fù)極連接到三極管Q1的基極，當(dāng)C1上電壓值超過1.4V時(shí)，C1通過二極管D5使三極管Q1導(dǎo)通，由于場效應(yīng)Q2的控制極與三極管Q1的集電極相連接，三極管Q1導(dǎo)通后，場效應(yīng)管Q2的控制極被三極管Q1鉗位到較低電壓，迫使場效應(yīng)管Q2關(guān)斷；從而使脫扣電源通過場效應(yīng)管Q2電感L5對(duì)C3充電的回路切斷；因?yàn)榱鹘?jīng)電感的電流不能突變；D13的正極與電容C3的負(fù)極連接后接電源公共端，D13的負(fù)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(gòu)成電感L5的續(xù)流回路，電感L5再次對(duì)C3充電，從而完成一個(gè)完整的充電過程；D6的負(fù)極與三級(jí)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(yīng)管的控制極三極管Q1的集電極相連，D11的負(fù)極接D17的負(fù)極，D17的正極接場效應(yīng)管的源極；D6、D11、D17為保護(hù)元件，D6用于鉗位Q1的集電極電壓，確保Q1不會(huì)因?yàn)檫^壓而擊穿；同時(shí)，在Q1的控制回路失效時(shí)，D6與Q2仍能構(gòu)成一個(gè)線性穩(wěn)壓電源，不至于使后級(jí)電路部分瞬間被高壓損壞；D11與D17用于保護(hù)Q2，使Q2的GS端電壓鉗位在一允許值；所述的信號(hào)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(hào)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(dāng)需要檢測時(shí)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過R46加到三極管Q4的基極，Q4導(dǎo)通；Q4的集電極對(duì)地；電阻R44、零序互感器及電阻R45對(duì)直流偏置電壓VREF分壓；當(dāng)零序互感器正常時(shí)，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(hào)較低；當(dāng)零序互感器斷線時(shí)，僅由R44與R45分壓；R44分得的電壓信號(hào)較高；R44兩端的電壓信號(hào)經(jīng)放大后，由AD回路讀入判斷；電壓值較低時(shí)，零序互感器正常，反之?dāng)嗑€；所述的脫扣驅(qū)動(dòng)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(dāng)脫扣器斷線時(shí)，引入電源信號(hào)的回路被切斷，檢測信號(hào)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(dāng)發(fā)生缺相時(shí)，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(dāng)檢測信號(hào)無電壓值時(shí)，發(fā)生脫扣器斷線，而當(dāng)檢測信號(hào)的占空比為1∶1時(shí)，即為缺相。
專利摘要本實(shí)用新型屬于低壓漏電開關(guān)系列，具體涉及一種智能漏電脫扣器。包括有脫扣電源、信號(hào)采集放大回路和脫扣驅(qū)動(dòng)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(hù)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(fù)極，D3的負(fù)極與D2的正極相連，D1的負(fù)極與D2的負(fù)極相連，D3的正極與D4的正極相連組成脫扣電源電路，開關(guān)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(yīng)管Q2、電感L5所組成，信號(hào)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；本實(shí)用新型具有可以精確地控制脫扣動(dòng)作及脫扣動(dòng)作時(shí)間，不受其它因素影響和一致性好等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02H3/32GK2753031SQ20042009425
公開日2006年1月18日 申請日期2004年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月25日
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