技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種漏電斷路器。

背景技術(shù)：

中國專利文獻(xiàn)公告號CN200941549Y公開了一種小型電動機(jī)保護(hù)裝置，互感器將電動機(jī)主回路的電流信號轉(zhuǎn)換成小信號電流，經(jīng)信號轉(zhuǎn)換電路和信號調(diào)理電路后送至單片機(jī)，單片機(jī)對其進(jìn)行漏電采樣、三相電流采樣，并依次判斷是否漏電、缺相、短路、堵轉(zhuǎn)、三相不平衡、過載，進(jìn)而通過顯示驅(qū)動電路驅(qū)動LED顯示模塊顯示，并通過輸出控制電路切斷電動機(jī)的輸入電源。中國專利文獻(xiàn)公開號CN1622414A公開也一種漏電斷路器。

上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足之處在于：無法根據(jù)供電電路中的緩變漏電電流和突變漏電電流的情況自動跳閘與自動合閘，給使用帶來了不便。

中國專利文獻(xiàn)公告號CN2496166Y公開了一種具有緩變和突變二個調(diào)節(jié)裝置的漏電保護(hù)器，由多位選擇開關(guān)與至少三個電阻組成的可變(緩變與突變)基準(zhǔn)信號電路與對應(yīng)的可變(緩變與突變)比較器電路相連，分別組成緩變與突變可分別調(diào)節(jié)的裝置。該方案的不足之處在于：采用模擬電路實現(xiàn)緩變與突變漏電電流的監(jiān)測，可靠性較低，且該方案無法結(jié)合緩變與突變漏電電流的情況實現(xiàn)自動跳閘與合閘的功能。

中國專利文獻(xiàn)公告號CN2427915Y公開了一種單相漏電保護(hù)器，包括執(zhí)行電路、漏電信號檢測電路、過流信號檢測電路、緩變漏電信號輸出電路、突變漏電信號輸出電路、過流信號積分輸出電路、過流信號放大輸出電路、自動復(fù)位電路、一次復(fù)位閉鎖電路、測試與顯示電路等。其在漏電保護(hù)動作后能自動重合閘一次。該方案的不足之處在于：采用模擬電路實現(xiàn)緩變與突變漏電電流的監(jiān)測與合閘控制，易受干擾，可靠性較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能根據(jù)供電電路中的緩變漏電電流和突變漏電電流的情況實現(xiàn)自動跳閘、自動合閘功能以及重合閘功能的漏電斷路器。

解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是：一種具有重合閘功能的漏電斷路器，其特征在于包括：內(nèi)部設(shè)有脫扣器和控制電路的殼體，殼體上設(shè)有用于驅(qū)動脫扣器執(zhí)行合閘動作的電動傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)，該電動傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)包括步進(jìn)電機(jī)、偏心輪和傳動桿，所述偏心輪設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)的輸出軸上；所述脫扣器包括從殼體上伸出的控制手柄，傳動桿的一端與偏心輪轉(zhuǎn)動連接，另 一端與操作手柄絞連；所述控制電路包括：中央控制單元，用于檢測A相、B相和C相電源的漏電電流的漏電檢測傳感器，用于提供直流電源的變壓整流穩(wěn)壓電路，與中央控制單元的脫扣控制信號輸出端相連的脫扣驅(qū)動電路，與中央控制單元的控制信號輸入端相連的數(shù)碼開關(guān)電路，步進(jìn)電機(jī)，以及A相、B相和C相電流傳感器；漏電檢測傳感器經(jīng)放大電路與中央控制單元的漏電檢測信號輸入端相連，中央控制單元的合閘控制信號輸出端經(jīng)驅(qū)動電路與步進(jìn)電機(jī)的電源端相連；當(dāng)中央控制單元通過漏電檢測傳感器測得A相、B相或C相電源中存在突變漏電電流，且該突變漏電電流大于第一預(yù)設(shè)值時，中央控制單元經(jīng)脫扣驅(qū)動電路控制脫扣器執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源；20-60秒后，中央控制單元經(jīng)驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)偏心輪和傳動桿帶動脫扣器的操作手柄動作，并使脫扣器執(zhí)行合閘動作以接通電源；當(dāng)中央控制單元通過漏電檢測傳感器測得A相、B相或C相電源中存在緩變漏電電流，且該緩變漏電電流大于第二預(yù)設(shè)值時，中央控制單元經(jīng)脫扣驅(qū)動電路控制脫扣器執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源；在3-10分鐘后，中央控制單元經(jīng)驅(qū)動電路控制步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)偏心輪和傳動桿帶動脫扣器的操作手柄動作，并使脫扣器執(zhí)行合閘動作，以接通電源；若此時緩變漏電電流仍然大于第二預(yù)設(shè)值，中央控制單元經(jīng)脫扣驅(qū)動電路控制脫扣器執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源；A相、B相和C相電流傳感器經(jīng)穩(wěn)流電路與中央控制單元的電源檢測端相連；當(dāng)中央控制單元通過A相、B相和C相電流傳感器測得A相、B相或C相電源中存在過載電流、短路電流或缺相時，中央控制單元經(jīng)脫扣驅(qū)動電路控制脫扣器執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源；

中央控制單元的型號為PIC16F74的單片機(jī)IC1；

所述數(shù)碼開關(guān)電路包括：分別與單片機(jī)IC1的第26、25、24和17腳相連的第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4；

當(dāng)僅所述第一開關(guān)K1閉合和單片機(jī)IC1的第26腳處低電平時，所述第一預(yù)設(shè)值為50mA，第二預(yù)設(shè)值為300mA；

當(dāng)僅所述第二開關(guān)K2閉合和單片機(jī)IC1的第25腳處低電平時，所述第一預(yù)設(shè)值為75mA，第二預(yù)設(shè)值為500mA；

當(dāng)僅所述第一開關(guān)K1和第二開關(guān)K2閉合時，所述第一預(yù)設(shè)值為100mA，第二預(yù)設(shè)值為1000mA；

當(dāng)僅所述第一開關(guān)K1和第三開關(guān)K3閉合和單片機(jī)IC1的第26和24腳處低電平時，所述第一預(yù)設(shè)值為50mA，第二預(yù)設(shè)值為400mA；

當(dāng)僅所述第二開關(guān)K2和第三開關(guān)K3閉合時，所述第一預(yù)設(shè)值為75mA，第二預(yù)設(shè)值為 1000mA；

當(dāng)所述第四開關(guān)K4閉合和單片機(jī)IC1的第17腳處低電平時，所述第一預(yù)設(shè)值為無窮大，即關(guān)閉突變漏電電流檢測功能；

所述變壓整流穩(wěn)壓電路包括：依次串聯(lián)而成的變壓器T1、由二極管D1-D4構(gòu)成的整流電路和由電阻R1與穩(wěn)壓管D7構(gòu)成的穩(wěn)壓電路；變壓器T1的次級輸出端設(shè)有防雷壓敏電阻R61；

所述脫扣驅(qū)動電路包括：與中央控制單元的脫扣控制信號輸出端相連的開關(guān)電路、第三繼電器X3以及用于控制脫扣器執(zhí)行脫扣動作的脫扣驅(qū)動線圈L；所述開關(guān)電路設(shè)于第三繼電器X3的電源回路中，第三繼電器X3的控制輸出端設(shè)于所述脫扣驅(qū)動線圈L的供電回路中，第三繼電器X3用于控制脫扣驅(qū)動線圈L接入A相火線與零線N之間；開關(guān)電路由三極管Q8、電阻R4和二極管D10構(gòu)成；

當(dāng)中央控制單元的脫扣控制信號輸出端輸出高電平使所述開關(guān)電路閉合，并使第三繼電器X3得電時，第三繼電器X3控制所述脫扣驅(qū)動線圈L的供電回路導(dǎo)通，脫扣器執(zhí)行脫扣動作；

顯示單元由數(shù)碼管LG381和三極管Q1-4構(gòu)成，中央控制單元的顯示信號輸出端接數(shù)碼管LG381的信號輸入端；所述放大電路包括信號放大集成模塊PIC604及其外圍輔助電路。

本發(fā)明具有積極的效果：(1)本發(fā)明的漏電斷路器中，在脫扣器自動脫扣后，經(jīng)過預(yù)設(shè)的時間段后，電動傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)驅(qū)動脫扣器自動執(zhí)行合閘動作?？刂齐娐分?，中央控制單元經(jīng)漏電檢測傳感器檢測A相、B相和C相電源的漏電電流，以檢測突變和緩變漏電電流，并根據(jù)突變和緩變漏電電流的大小控制脫扣器執(zhí)行脫扣動作，然后根據(jù)預(yù)設(shè)的時間間隔通過控制步進(jìn)電機(jī)使脫扣器執(zhí)行合閘動作以接通電源，從而實現(xiàn)自動合閘的動作；本發(fā)明的漏電斷路器中，采用智能控制元件即中央控制單元來完成智能控制步驟，相對于傳統(tǒng)的模擬控制路，本發(fā)明的漏電斷路器不易受干擾信號的影響，可靠性較好，結(jié)構(gòu)較簡單。(2)本發(fā)明的控制電路中，中央控制單元通過A相、B相和C相電流傳感器測得A相、B相或C相電源中存在過載電流、短路電流或缺相時，中央控制單元經(jīng)脫扣驅(qū)動電路控制脫扣器執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源。本發(fā)明的漏電斷路器采用智能控制元件即中央控制單元來完成智能控制步驟，相對于傳統(tǒng)的模擬控制路，本發(fā)明的漏電斷路器不易受干擾信號的影響，可靠性較好，結(jié)構(gòu)較簡單。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的漏電斷路器的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明的漏電斷路器的電路框圖；

圖3為本發(fā)明的漏電斷路器的電路原理圖。

具體實施方式

(實施例1)

見圖1，本實施例的漏電斷路器，包括：內(nèi)部設(shè)有脫扣器10和控制電路的殼體2，殼體2上設(shè)有用于驅(qū)動脫扣器10執(zhí)行合閘動作的電動傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)3，該電動傳導(dǎo)機(jī)構(gòu)3包括步進(jìn)電機(jī)31、偏心輪32和傳動桿33，所述偏心輪32設(shè)置在步進(jìn)電機(jī)31的輸出軸上；所述脫扣器10包括從殼體2上伸出的控制手柄10-1，傳動桿33的一端與偏心輪32轉(zhuǎn)動連接，另一端與操作手柄10-1絞連。

見圖2-3，所述控制電路包括：中央控制單元1(型號為PIC16F74的單片機(jī)IC1)，用于檢測A相、B相和C相電源的漏電電流的漏電檢測傳感器T2，用于提供直流電源的變壓整流穩(wěn)壓電路4，與中央控制單元1的脫扣控制信號輸出端(單片機(jī)IC1的第34腳)相連的脫扣驅(qū)動電路9，與中央控制單元1的控制信號輸入端(單片機(jī)IC1的第15、16、17、24、25和26腳)相連的數(shù)碼開關(guān)電路7，步進(jìn)電機(jī)31，以及A相、B相和C相電流傳感器T3、T4和T5；漏電檢測傳感器T2經(jīng)放大電路3與中央控制單元1的漏電檢測信號輸入端(單片機(jī)IC1的第33腳)相連，中央控制單元1的合閘控制信號輸出端(單片機(jī)IC1的第6腳)經(jīng)驅(qū)動電路6與步進(jìn)電機(jī)31的電源端相連。

當(dāng)中央控制單元1通過漏電檢測傳感器T2測得A相、B相或C相電源中存在突變漏電電流，且該突變漏電電流大于第一預(yù)設(shè)值時，中央控制單元1經(jīng)脫扣驅(qū)動電路9控制脫扣器10執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源；30秒后，中央控制單元1經(jīng)驅(qū)動電路6控制步進(jìn)電機(jī)31轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)31經(jīng)偏心輪32和傳動桿33帶動脫扣器10的操作手柄10-1動作，使脫扣器10執(zhí)行合閘動作并使所述操作手柄10-1處于合閘位置，同時接通電源。

當(dāng)中央控制單元1通過漏電檢測傳感器T2測得A相、B相或C相電源中存在緩變漏電電流，且該緩變漏電電流大于第二預(yù)設(shè)值時，中央控制單元1經(jīng)脫扣驅(qū)動電路9控制脫扣器10執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源；在5分鐘后，中央控制單元1經(jīng)驅(qū)動電路6控制步進(jìn)電機(jī)31轉(zhuǎn)動，步進(jìn)電機(jī)31經(jīng)偏心輪32和傳動桿33帶動脫扣器10的操作手柄10-1動作，并使脫扣器10執(zhí)行合閘動作，以接通電源；若此時緩變漏電電流仍然大于第二預(yù)設(shè)值，中央控制單元1經(jīng)脫扣驅(qū)動電路9控制脫扣器10執(zhí)行脫扣動作，并使所述操作手柄10-1處于脫扣位置，同時切斷電源。

所述A相、B相和C相電流傳感器T3、T4和T5經(jīng)穩(wěn)流電路5與中央控制單元1的 電源檢測端(單片機(jī)IC1的第2、3和4腳)相連；當(dāng)中央控制單元1通過A相、B相和C相電流傳感器T3、T4和T5測得其中存在過載電流、短路電流或缺相時，中央控制單元1經(jīng)脫扣驅(qū)動電路9控制脫扣器10執(zhí)行脫扣動作，以切斷電源。

所述數(shù)碼開關(guān)電路7包括：分別與單片機(jī)IC1的第26、25、24和17腳相連的第一開關(guān)K1、第二開關(guān)K2、第三開關(guān)K3和第四開關(guān)K4。

當(dāng)僅所述第一開關(guān)K1閉合(此時，單片機(jī)IC1的第26腳處低電平)時，所述第一預(yù)設(shè)值為50mA，第二預(yù)設(shè)值為300mA。

當(dāng)僅所述第二開關(guān)K2閉合(此時，單片機(jī)IC1的第25腳處低電平)時，所述第一預(yù)設(shè)值為75mA，第二預(yù)設(shè)值為500mA。

當(dāng)僅所述第一開關(guān)K1和第二開關(guān)K2閉合時，所述第一預(yù)設(shè)值為100mA，第二預(yù)設(shè)值為1000mA。

當(dāng)僅所述第一開關(guān)K1和第三開關(guān)K3閉合(此時，單片機(jī)IC1的第26和24腳處低電平)時，所述第一預(yù)設(shè)值為50mA，第二預(yù)設(shè)值為400mA。

當(dāng)僅所述第二開關(guān)K2和第三開關(guān)K3閉合時，所述第一預(yù)設(shè)值為75mA，第二預(yù)設(shè)值為1000mA。

當(dāng)所述第四開關(guān)K4閉合(此時，單片機(jī)IC1的第17腳處低電平)時，所述第一預(yù)設(shè)值為無窮大，即關(guān)閉突變漏電電流檢測功能。

所述變壓整流穩(wěn)壓電路4包括：依次串聯(lián)而成的變壓器T1、由二極管D1-D4構(gòu)成的整流電路和由電阻R1與穩(wěn)壓管D7構(gòu)成的穩(wěn)壓電路；變壓器T1的次級輸出端設(shè)有防雷壓敏電阻R61。

所述脫扣驅(qū)動電路9包括：與中央控制單元1的脫扣控制信號輸出端(單片機(jī)IC1的第34腳)相連的開關(guān)電路(由三極管Q8、電阻R4和二極管D10構(gòu)成)、第三繼電器X3以及用于控制脫扣器10執(zhí)行脫扣動作的脫扣驅(qū)動線圈L；所述開關(guān)電路設(shè)于第三繼電器X3的電源回路中，第三繼電器X3的控制輸出端設(shè)于所述脫扣驅(qū)動線圈L的供電回路中，第三繼電器X3用于控制脫扣驅(qū)動線圈L接入A相火線與零線N之間。

當(dāng)中央控制單元1的脫扣控制信號輸出端輸出高電平使所述開關(guān)電路閉合，并使第三繼電器X3得電時，第三繼電器X3控制所述脫扣驅(qū)動線圈L的供電回路導(dǎo)通，脫扣器10執(zhí)行脫扣動作。

由數(shù)碼管LG381、三極管Q1-4等構(gòu)成的顯示單元8，中央控制單元1的顯示信號輸出端接數(shù)碼管LG381的信號輸入端。

所述穩(wěn)流電路5包括由電阻R39和R40構(gòu)成的第一串聯(lián)電路、由電阻R22和R41構(gòu)成的第二串聯(lián)電路、由電阻R37和R42構(gòu)成的第三串聯(lián)電路，A相、B相和C相電流傳感器T3、T4和T5分別與所述電阻R40、R41和R42并聯(lián)，中央控制單元1的電源檢測端為單片機(jī)IC1的第2、3和4腳，分別與上述第一、第二和第三串聯(lián)電路相連。

所述變壓整流穩(wěn)壓電路4的整流電路的直流輸出端設(shè)有第一繼電器X1，第一繼電器X1的輸出端設(shè)于所述第三繼電器X3的電源回路中，即當(dāng)?shù)谝焕^電器X1閉合時，第三繼電器X3也閉合，從而使脫扣器10執(zhí)行脫扣動作。因此，只要使第一繼電器X1閉合，脫扣器10便可始終處于脫扣狀態(tài)，以防止脫扣器10反復(fù)合閘可能帶來的危害。第一繼電器X1閉合或斷開，可由人工通過數(shù)碼開關(guān)K7控制。

所述放大電路3包括信號放大集成模塊PIC604及其外圍輔助電路。

供電線路正常工作時，漏電流為緩變量，若緩變的漏電流逐步增加達(dá)到漏電額定動作值IΔn時，漏電繼電器動作跳閘。當(dāng)供電線路出現(xiàn)人畜觸電甚至斷線落地時，此時的漏電流為突變量。由于此類漏電繼電器在設(shè)計時均采用緩變與突變量分開鑒別，因此突變量選取是關(guān)鍵部分，一般均采用微分電路檢測(包括正負(fù)脈沖)，當(dāng)線路在一定的緩變漏電流基礎(chǔ)上出現(xiàn)突變量時，微分電路工作，獲取一脈沖信號，此脈沖信號若大于突變漏電額定動作值ΔIΔn，則漏電繼電器動作跳閘。為了兼顧緩變與突變漏電靈敏度及漏電繼電器運行可靠性，一般漏電動作值IΔn均遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于脈沖動作值ΔIΔn。

自動重合閘工作原理簡析

由圖1工作原理圖可以看出，緩變量檢測與突變量檢測經(jīng)比較電路判別后共同控制自動重合閘執(zhí)行電路，由本機(jī)內(nèi)直流繼電器接點通斷控制交流接觸器通斷，完成自動重合閘與跳閘功能。下面對不同漏電情況時重合閘工作過程作一些討論(以正脈沖為例)：

(1)當(dāng)線路漏電為緩變量并逐步增大超過額定漏電動作值IΔn時，比較器A輸出高電位，使重合閘執(zhí)行電路工作，此信號經(jīng)延時后仍然存在，漏電繼電器一次跳閘閉鎖，不具有自動重合閘功能。只有關(guān)閉漏電繼電器電源后重新啟動，才能正常投運。

(2)當(dāng)線路出現(xiàn)突變量漏電時分兩種情況討論：a突變量大于額定脈沖動作值ΔIΔn，但小于額定漏電動作值Δn，且經(jīng)過一分鐘延時后持續(xù)存在，如圖2所示。此時突變量檢測電路工作，并經(jīng)比較器B使重合閘電路工作，經(jīng)一分鐘延時后再次重合閘，但由于線路仍存在故障漏電ΔIΔ(ΔIΔn≤ΔIΔ≤IΔn)使得重合閘電路再次跳閘，且有若干次重合閘出現(xiàn)，若為人體觸電即容易出現(xiàn)所謂的二次打擊現(xiàn)象。若在延時一分鐘內(nèi)此故障電流消失，則重合閘電路自動合閘，供電線路恢復(fù)正常運行狀態(tài)。

b突變量漏電大于額定脈沖動作值ΔIΔn且超過額定漏電動作值IΔn，延時一分鐘后此漏電流仍然存在，在t1時刻出現(xiàn)的突變量首先由突變量電路檢測后使重合閘電路工作，交流接觸器跳閘，漏電流降為零，經(jīng)一分鐘延時后重新合閘，此時由于故障漏電依然存在，且超過IΔn，在t3時刻使得緩變量檢測電路工作，重合閘電路再次跳閘并且保護(hù)閉鎖，完成一次重合閘功能。

由上述討論可知，僅在漏電流波形滿足一定波形時，才具有真正意義的一次重合閘功能。