CN101281837B - 模数化剩余电流动作保护器 - Google Patents

Abstract

漏电保护器具有由漏电附件和分解结构的断路器本体组成的模数化整体，其内部分隔出横跨断路器本体和漏电附件的容纳所述的零序互感器的空间，每极只有一对与主电路相连接的输入和输出接线端子，各极输入接线端子组成的接线端子排，横跨漏电附件和断路器本体设置在一端，各极输出端或输入端的接线板，穿过零序互感器的磁心环的内孔，连接在主电路的接线端子的内部带电件上。漏电附件通过设置在断路器本体与漏电附件之间的导电杆，直接将断路器本体内的电引入漏电附件作为其电源，使所述导电杆与断路器本体的动触头实现开关式动态连接。断路器本体和漏电附件在主电路的连接上采用无机械式电连接，从而解决了产品温升高、可靠性不高、体积大等缺陷。

Description

模数化剩余电流动作保护器

技术领域

本发明涉及一种塑壳式的漏电保护器，又称剩余电流动作保护器，特别是涉及能够防止电路温升和保护电路安全的剩余电流动作保护器。 

背景技术

剩余电流动作保护器，是一种由断路器本体、零序互感器和漏电附件组成的具有安全保护功能的断路器。其中，断路器本体的作用是执行主电路的通/断任务，零序互感器的作用是检测线路主电路中出现的非正常不平衡电流(又称剩余电流)，当设备漏电时，通过零序互感器的电源导线中出现零序电流，互感器副边产生感应电动势，以检测到的主电路中的非正常不平衡电流为动作信号，通过漏电附件放大后，控制脱扣线圈的吸合，带动断路器的脱扣机构动作，使断路器断开电源，从而实现漏电保护等安全保护功能，也就是说，漏电附件的作用是将零序互感器检测到的信号放大并控制断路器的脱扣机构动作。 

如图1所示为目前市场上销售的一种具有剩余电流保护功能的断路器，其断路器本体2和漏电附件1各为独立的分体，它们之间采用螺钉进行机械联接，零序互感器(图中未示出)设置在漏电附件1内，断路器本体2与漏电附件1之间主电路的电连接采用壳外导线机械方式电连接的方式，漏电附件的外壳为非模数化的。中国专利CN2279697采取了与此类似的技术方案。 

如图2所示为目前市场上销售的另一种剩余电流动作保护器，其断路器本体2、漏电附件1和零序互感器4分别具有独立的分体，它们之间靠螺钉等连接结构相互拼装连接，它们之间的电连接也是采用壳体外导线机械方式连接。 

如图1、图2所示的已有的剩余电流动作保护器的电路原理有如图3和图 

4所示的两种，图中各元器件的标号为：4-零序互感器、14—脱扣线圈、13—压敏电阻、500—主电路的电力线。 

由图3和图4所见，已有的漏电附件1的工作电压均取自零序互感器4的同一端的两极，其缺点是一旦线路中出现长时间过电压较高的现象，就容易烧坏漏电附件1的线路板上的电子元器件。具体的说，如图3所示，当线路中电压超过压敏电阻13的标称导通电压时，由于脱扣线圈14设置在压敏电阻13之后，所以无论压敏电阻中有多大的电流，断路器本体都无法实现脱扣动作，当时间持续比较长时，就会烧掉压敏电阻13而使保护装置失效。如图4所示，当线路中过电压超过压敏中阻13的标称导通电压时，由于脱扣线圈14设置在压敏电阻13之前，所以当压敏电阻13中的电流达到脱扣线圈14的脱扣电流(安培级电流)时，断路器本体可以脱扣并切断电源。但由于压敏电阻13的电流是逐渐增长的，所以达到脱扣线圈的脱扣电流需要一定时间，在这段时间内压敏电阻13会发热，可能出现断路器本体还没脱扣动作而压敏电阻13就已经被烧坏的问题。 

图1和图2所示的两种剩余电流动作保护器是目前市场上销售的两种典型的断路器，它们的共同缺点是： 

第一，由于漏电附件和断路器本体各极之间的连接导线比较多和比较长，导线连接的接点比较多，因此温升较高，而且导线接点易出现开断、接触不良等问题，所以严重影响漏电保护器的可靠性与稳定性。 

第二，由于漏电附件和断路器本体均为独立的分体且非模数化，在断路器本体和漏电附件上分别设置有两个同极的输入接线端子和两个同极的输出接线端子，而且当漏电保护器极数根据用户需要增加时，漏电附件上的接线端子数随之增加，即漏电附件的尺寸随漏电保护器极数的增加而增加。所以已有的漏电保护器的外形尺寸很大，而且拼装后的外形不标准，装配调整麻烦，不利于配电箱空间的利用，制造和使用成本高。 

第三，由于漏电附件的工作电压取自零序互感器的同一端的两极，所以一旦线路中出现长时间过电压较高的现象，容易烧坏线路板上的电子元器件，而使漏电保护器失效。

专利号为02127356.1的中国发明专利公开了一种漏电断路器的技术，该现有技术的零序互感器设置在漏电附件内，漏电附件和零序互感器设置在同一个模数化外壳内，断路器本体、零序互感器、漏电附件之间的电连接采用导线机械方式电连接，漏电附件的工作电压取自零序互感器的同一端的两极。将该现有技术与上述图1-2所示的现有技术比较，特点是漏电附件和断路器采用整体外壳，容易实现模数化，但其余的特征包括导线连接方式、断路器的进线端与出线端的设置、漏电附件与断路器本体的电连接方式等均与前述现有技术相同。众所周知，漏电断路器的整体宽度相当于断路器本体的宽度与漏电附件的宽度之和，由于该现有技术的漏电断路器的输入、输出接线端子均集中在断路器本体上，其零序互感器设置在漏电附件内，漏电附件需要通过零序互感器与断路器本体实现连接，因此，漏电附件的宽度受零序互感器在其内部的设置及其连接所占空间的制约，而断路器整体宽度要受其输入、输出接线端子宽度的制约，因引出导线的数量是随断路器本体极数的增加而增加的，使该现有技术断路器模数化外壳的宽度尺寸特别大，而且其宽度随断路器极数的增加尺寸会更大，仍然没有实质性解决如图1、2所示的现有技术的缺陷，存在体积大、浪费配电箱空间等突出问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种新一代的剩余电流动作保护器，它巧妙地同时克服了上述现有技术的三方面缺陷，将断路器本体、漏电附件和零序互感器设置在一个可分解的模数化整体外壳壳体内，其中零序互感器的设置充分利用了模数化整体内的有效空间，从而使漏电保护器的结构紧凑、漏电附件的外形尺寸不随漏电保护器极数的增加而增加，漏电附件与断路器本体之间无需通过外部导线实现机械式电连接，使与主电路的电连接的接点数达到了最小化，从而避免了电力导线和接点引起的漏电保护器温升，避免了主电路在漏电保护器内部的接点的开断、电接触不良等引起的漏电保护器失效和安全隐患。 

本发明的目的还在于提供一种新一代的剩余电流动作保护器，解决现有技术产品进出线接反时，出现漏电流导致保护器烧坏的现象，本发明充分利用电 子线路板上的压敏电阻的性能，使产品具有一定过电压保护功能，只要流过保护器的压敏电阻中的电流达到规定的额定剩余电流(毫安级)，断路器便脱扣并切断电源，从而提高产品的可靠性、安全性及使用寿命。 

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。 

本发明的剩余电流动作保护器，零序互感器设置在主电路上的开关接点的负载侧，用于检测主电路的漏电流，该保护器具有一个模数化整体，所述的模数化整体由漏电附件和分解结构的断路器本体组成，在所述模数化整体的内部空间内，分隔出一个横跨断路器本体和漏电附件的容纳所述的零序互感器的空间，该空间处于所述的断路器本体内靠近主电路的输入或输出端处，所述的零序互感器设置在靠近断路器本体的所述的内部空间内，或者设置在所述的模数化整体内横跨在漏电附件和断路器本体内部靠近主电路的输入或输出端处的空间内，所述断路器本体的主电路接线板直接穿过零序互感器磁心环的内孔，使接线板的长度最短。所述的模数化整体的每极设有一个输入接线端子和一个输出接线端子，各极输入接线端子组成的接线端子排，按横跨漏电附件和断路器本体的方式，设置在模数化整体的一端，各极输出接线端子组成的接线端子排，按横跨漏电附件和断路器本体的方式，设置在模数化整体的另一端，所述断路器本体的各极输出端或输入端的接线板，从所述零序互感器的磁心环的内孔穿过，连接在所述主电路的接线端子的内部带电件上。所述的漏电附件通过设置在断路器本体与漏电附件之间的导电杆，直接将断路器本体内的电引入漏电附件作为其工作电源的一相，使所述导电杆与断路器本体的动触头实现开关式动态连接。 

本发明的剩余电流动作保护器的所述断路器本体的分解结构由一组可分解的模数化的外壳构成，所述可分解的模数化外壳的接线端子安装部位是可与其整体部分分离的。 

本发明的剩余电流动作保护器的漏电附件通过内设的导电杆将断路器本体内的一极引入漏电附件作为工作电源的一相，所述的导电杆设置在断路器本体和漏电附件之间。 

本发明的剩余电流动作保护器，所述的漏电附件的电路板的电源电压取自 零序互感器的两侧的主电路的两极，或者取自零序互感器下端和连接断路器本体的开关接点上端侧的主电路的两极，当主电路两极之间的电压超过压敏电阻的标称导通电压时，零序互感器将该信号检测为剩余电流，向脱扣线圈发出动作信号，完成自动脱扣并切断电源。 

在所述的漏电附件与断路器本体之间的隔板上设有至少一个孔，以供所述的导电杆从中穿过。 

本发明的漏电保护器将零序互感器设置在漏电保护器的模数化整体内分隔出的靠近主电路的输入端或输出端的空间内，断路器本体的接线板直接穿过零序互感器，取消漏电附件与断路器本体的主电路采用外部螺钉拧紧的机械的电连接方式，漏电附件也就不需要再引出导线与断路器本体进行拼装，所以漏电附件尺寸不会随极数的增加而增大，漏电附件的外形不会随极数的增加而改变，从而解决了现有技术引出的导线的数量随着极数增加而增加的问题。 

本发明的装置采用全模数化整体设计和电连接接点最少化设计，结构紧凑、外形尺寸小、大大降低了漏电保护器的温升，便于安装、节省配电箱的安装空间。由于漏电附件的电源电压取自零序互感器两侧的两极之间的电压，所以只要流过压敏电阻中的电流达到规定的剩余电流(毫安级)时，断路器便脱扣并切断电源，从而显著提高了漏电保护器的可靠性和安全等级，大大延长了漏电保护器的使用寿命。 

附图说明

图1是现有技术的一种具有剩余电流保护功能的断路器。 

图2是另一现有技术的一种剩余电流动作保护器。 

图3是现有技术的具有剩余电流保护功能的断路器的一种电路原理图。 

图4是现有技术的具有剩余电流保护功能的断路器的另一种电路原理图。 

图5是本发明的带有漏电附件的剩余电流动作保护器实施例的整体外观立体视图。 

图6是本发明的带有漏电附件的剩余电流动作保护器实施例的局部立体视图，图中示出了零序互感器的位置及结构。 

图7是本发明的带有漏电附件的剩余电流动作保护器实施例的导电杆的结构示意图，图中示出了导电杆与动触头处于闭合状态。 

图8是本发明的带有漏电附件的剩余电流动作保护器实施例的导电杆的结构示意图，图中示出了导电杆与动触头处于分离状态。 

图9是本发明的带有漏电附件的剩余电流动作保护器实施例的电路原理简图，图中示出了漏电附件的电源电压取自零序互感器两侧的两极。 

图10是本发明的保护器的漏电附件的另一个实施例，图中示出了漏电附件的电源电压分别取自零序互感器下端和断路器本体开关接点上端侧的两极。 

具体实施方式

以下结合附图详细说明本发明的剩余电流动作保护器的具体实施例，本发明的漏电断路器不限于以下实施例。 

如图5和图6所示，本发明的剩余电流动作保护器包括设置在主电路上的开关接点的负载侧的零序互感器4，用于检测主电路500的漏电流，该保护器具有一个模数化整体100，所述的模数化整体100由漏电附件1和分解结构的断路器本体2组成，在所述模数化整体100的内部空间内，分隔出一个横跨断路器本体2和漏电附件1的容纳所述的零序互感器4的空间15，该空间15处于所述的断路器本体2内靠近主电路500的输入或输出端处，所述的零序互感器4设置在靠近断路器本体2的所述的内部空间15内，或者设置在所述的模数化整体100内横跨在漏电附件1和断路器本体2内部的靠近主电路500的输入或输出端处的空间15内，零序互感器4的磁心环的内孔41的一端朝向断路器本体2内主电路的带电件布置，另一端朝向主电路的接线端子的内部带电件16，以使所述断路器本体的主电路接线板5直接穿过零序互感器4磁心环的内孔41后，与接线端子12的带电件16连接，从而使接线板5的长度最短。所述的模数化整体100的每极只有一对与主电路相连接的输入和输出接线端子11、12，各极输入接线端子组成的接线端子排，按横跨漏电附件1和断路器本体2的方式，设置在模数化整体100的一端，各极输出接线端子组成的接线端子排，按横跨漏电附件1和断路器本体2的方式，设置在模数化整体100的另一端，所述断路器本体2的各极输出端或输入端的接线板5，从所述零序互感器的磁心环的内孔41穿过，连接在所述主电路的接线端子12的内部带电件16上。所述的漏电附件1通过设置在断路器本体2与漏电附件1之间 的导电杆3，直接将断路器本体2内的电引入漏电附件1作为其工作电源的一相，使所述导电杆3与断路器本体2的动触头8实现开关式动态连接。 

本发明的剩余电流动作保护器的所述断路器本体的分解结构由一组可分解的模数化的外壳构成，所述可分解的模数化外壳的接线端子安装部位是可与其整体部分分离的。 

本发明的漏电保护器的零序互感器4也可设置在所述的断路器本体2或模数整体100的输入端或输出端处。在各极输入接线端子组成的接线端子排集中设置在断路器本体2上时，零序互感器4应该设置在靠近断路器2的输出端或输入端处的空间15内。在各极输出或输入接线端子组成的接线端子排，按横跨漏电附件1和断路器本体2设置时，零序互感器4按横跨漏电附件1和断路器本体2的方式，设置在模数化整体100的输出或输入端处的内部空间15内，也可以设置在断路器本体2靠近输出端或输入端处。如果将零序互感器4设置在断路器本体2内，断路器本体2的输出或输入端的接线板从零序互感器4的磁心环的内孔41穿过后，须以曲折的形状与横跨设置在漏电附件1上的接线端子内部带电件相连接。 

如图7所示，漏电附件1的电源是由导电杆3从断路器本体2内的动触头部件8上获得。导电杆3的一端与漏电附件1的电路相连接(图中未示出)，其另一端与断路器本体2的动触头8或输出/输入端的内部带电件连接。在所述的漏电附件1与断路器本体2之间的隔板上设有至少一个孔，以供所述的导电杆3从中穿过。 

导电杆3是由高弹性以及可焊性好的良导体制成。 

如图7或8所示，采用导电杆的优点是可实现动触头8与导电杆3之间的开关式动态电连接，即保护器处于断开位置时，导电杆3的一端不与任何带电体接触。如图7所示，当动触头8与静触头(图中未示出)处于闭合状态时，导电杆3的一端与动触头8也闭合，主电路处于接通状态并提供漏电附件相应的工作电压。如图8所示，当动触头8与静触头处于分离状态时，导电杆3的一端与动触头8也分离，主电路处于断开状态同时漏电附件的工作电压消失。因此，这种结构的优点是漏电附件的工作电压的有无受主电路通/断的同步控制，当线路中的漏电流使漏电附件动作时，无论产品的输入与输出端是否接反，只要断路器本体2处于断开状态，都能保证漏电附件1的电子线路板无工作电压，从而有效防止出现保护器的输入与输出端接反时由于主电路有 漏电流而导致烧坏电路中电子元器件的现象。 

如图9所示，本发明剩余电流动作保护器的漏电附件1的线路板的电路原理简图包括压敏电阻13、脱扣线圈14以及零序互感器4，其他电路元器件同常规漏电附件，在此不再赘述。由图9可见，漏电附件1的工作电压取自零序互感器4两侧的主电路500的两极，这样，当主电路500的两极之间的电压超过压敏电阻13的标称导通电压时，零序互感器4将流过压敏电阻13的电流检测为主电路的剩余电流，只要流过压敏电阻13的电流达到规定的额定剩余电流(毫安级)时，脱扣线圈14启动脱扣机构自动脱扣并切断电源。 

从图9所示的电路，无论外部电源从主电路500的上端或下端接入，当线路中出现漏电流并使漏电附件动作时，当主电路被切断后，漏电附件的电源电压随着主电路的断开而消失。图9为本发明漏电保护器处于断开位置时的电路图，图中与脱扣线圈和主电路相连的那个电源线为导电杆，在图9中并未与主电路中的任何部位接触，在漏电保护器处于断开状态时，该导电杆处于中间位置，与动静触头未接触，从而避免因输入输出接反导致漏电附件电路的电子元器件被烧毁，例如可控硅等。因为导电杆3与动触头8之间的电连接是开关式动态连接，当主电路断开时，漏电附件的电源随之切断。为了使漏电附件的电路通/断不受主电路通/断的同步控制时，仍能避免这个问题的发生，本发明还提供了以下第二实施例。 

本发明的保护器的漏电附件1的另一实施方式是，漏电附件1的电源电压如图10所示，取自零序互感器下端侧和其与断路器开关接点71连接的上端侧的主电路上的两极，即漏电附件1的电源电压取自零序互感器和断路器开关接点71的两侧的主电路上的两极。由图10所示，主电路500中的开关接点71是受脱扣线圈14控制的，当脱扣线圈14使断路器脱扣时，该开关接点71断开，亦即如图8所示的断路器本体2的动触头8与静触头断开。由此可见，不管断路器进出线正接还是反接，只要断路器本体2脱扣使主电路上的开关接点71断开，漏电附件1的电源电压便为0，以防止电路中电子元器件被烧坏。 

很显然，本发明不局限于上述具体实施例，例如，导电杆3可采用固定电连接，可替换的方式是，导电杆3也不必一定与动触头8连接，而是可以与断路器本体2的输出或输入端的主电路的带电件连接，也可以与动触头部件或静触头部件的带电件连接，这种固定电连接例如可采用焊接、螺纹连接等方式实现。

Claims (4)

1.一种剩余电流动作保护器，设置在主电路(500)上的开关接点的负载侧的零序互感器(4)，用于检测主电路(500)的漏电流，

该保护器具有一个模数化整体(100)，所述的模数化整体(100)由漏电附件(1)和分解结构的断路器本体(2)组成，其特征在于：

在所述模数化整体(100)的内部空间内，分隔出一个横跨断路器本体(2)和漏电附件(1)的容纳所述的零序互感器(4)的空间(15)，该空间处于所述的断路器本体(2)内靠近主电路(500)的输入或输出端处，所述的零序互感器(4)设置在靠近断路器本体(2)的所述的内部空间(15)内，或者设置在所述的模数化整体(100)内横跨在漏电附件(1)和断路器本体(2)的空间(15)内；

所述的模数化整体(100)的每极设有一个输入接线端子(11)和一个输出接线端子(12)，各极输入接线端子组成的接线端子排，按横跨漏电附件(1)和断路器本体(2)的方式，设置在模数化整体(100)的一端，各极输出接线端子组成的接线端子排，按横跨漏电附件(1)和断路器本体(2)的方式，设置在模数化整体(100)的另一端；

所述的断路器本体(2)的各极输出端或输入端的接线板(5)，从零序互感器(4)的磁心环的内孔(41)穿过，连接在所述主电路的接线端子(12)的内部带电件(16)上；

所述的漏电附件(1)通过设置在断路器本体(2)与漏电附件(1)之间的导电杆(3)，直接将断路器本体(2)内的电引入漏电附件(1)作为其工作电源的一相；

所述导电杆(3)的一端与漏电附件(1)的电路的一个电源端相连接，其另一端与断路器本体(2)的动触头(8)进行开关式动态电连接，或与靠近漏电附件(1)的那一极的内部带电件固定连接，所述的带电件是输出或输入端的接线板、静触头部件中的一种，所述的开关式动态电连接是指当动触头(8) 与静触头闭合时，动触头(8)与导电杆(3)也随之闭合连接，当动触头(8)与静触头分离时、动触头(8)与导电杆(3)也随之分离断开。

2.根据权利要求1的剩余电流动作保护器，其特征在于：所述的漏电附件(1)的电路的电源电压取自零序互感器(4)的上、下两侧的主电路(500)的两极，或者取自零序互感器(4)下端侧和其连接断路器本体(2)的开关接点的上端侧的主电路(500)的两极。

3.根据权利要求1的剩余电流动作保护器，其特征在于：所述的零序互感器(4)的磁心环的内孔(41)的一端朝向断路器本体(2)内主电路的带电件布置，另一端朝向主电路的接线端子(12)的内部带电件(16)，以使所述断路器本体(2)的主电路接线板(5)直接穿过零序互感器(4)磁心环的内孔  (41)后，与接线端子(12)的带电件(16)连接，从而使接线板(5)的长度最短。

4.根据权利要求1的剩余电流动作保护器，其特征在于：在所述的漏电附件(1)与断路器本体(2)之间的隔板(7)上设有至少一个孔，以供所述的导电杆(3)从中穿过。 

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