CN101527234A - 可检测电力异常状态的分励脱扣器 - Google Patents

Abstract

本发明为一种可检测电力异常状态的分励脱扣器，包括外壳、位于外壳内的断电保护单元和控制电路，其中所述的断电保护单元为一执行脱扣动作的电磁铁，其中，所述控制电路包括：一电力线采样单元，用以从所述的脱扣器所设置的电力线上采集表征其电力状态的信号量；一电源单元，从所述的电力线上获得实时电压转换为一稳定的电压，用以供电；一状态处理单元，其设置一基准电压，当所述的信号量的电压高于所述的基准电压时产生一触发信号给所述的断电保护单元，产生脱扣动作。

Description

可检测电力异常状态的分励脱扣器

技术领域

本发明涉及的是一种脱扣器的内部电路，特别涉及的是一种应用在脱扣器上，根据所述的脱扣器所设置在电力线的状态，在异常状态在采取相应的保护动作的电路结构。

背景技术

对于电力部门而言开关断路设备，是用电安全、线路切换必不可少的设备，现有的与断路器配装的分励脱扣器，如与漏电保护开关，又称空气开关相配装的分励脱扣器，一般包括外壳、在外壳内设置有由线圈和衔铁等组成的脱扣机构、互感线圈、控制电路以及接线柱等。所述互感线圈套在相线和零线上，当相线和零线上的电流发生变化，则互感线圈会产生电流，该电流输入控制电路，控制电路中的可控硅导通，线圈在零线与相线之间形成回路，线圈产生磁场而使衔铁动作，从而带动断路器动作，而断开电路。这种分励脱扣器配装空气开关后，在零线与相线间电流不平衡时，能及时地切断电源，可以有效地保护人们的生命及财产安全。但是现有的过流保护脱扣器仍然存在缺陷：首先是必须要工作人员达到现场才能切断所述的分励脱扣器所在的电力线路；其次这种分励脱扣器只有当零线与相线间电流不平衡时才发挥作用。而当遇到其它异常情况需要及时断开空气开关时，却无法实现，需要解释的是所述电力异常通常意义上不仅包括电流失衡异常，还包括：过压以及过载，因此现在的脱扣器往往只能对其中失衡进行电路保护，很难满足人们的需要。

鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长期的研究和试验，终于获得了本创作。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种可检测电力异常状态的分励脱扣器，用克服现有技术的缺陷。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案在于，提供一种可检测电力异常状态的分励脱扣器，包括外壳、位于外壳内的断电保护单元和控制电路，其中所述的断电保护单元为一执行脱扣动作的电磁铁，其中，所述控制电路包括：

一电力线采样单元，用以从所述的脱扣器所设置的电力线上采集表征其电力状态的信号量；

一电源单元，从所述的电力线上获得实时电压转换为一稳定的电压，用以供电；

一状态处理单元，其设置一基准电压，当所述的信号量的电压高于所述的基准电压时产生一触发信号给所述的断电保护单元，产生脱扣动作；

较佳的，所述的电源单元包括：

一设置在相线和零线之间的一整流电路，所述的整流电路的负极接地，所述的整流电路的正极输出；

一电容和一稳压管并联，其一并联端与所述的整流电路的正极输出相连接，其另一并联端接地；

较佳的，所述的电力线采样单元为：设置在相线上的电流互感器，其中所述的设置在相线上的电流互感器的一端接地，另一端为输出端；

较佳的，所述的状态处理单元包括：

一第一取样子单元，其为一串联的电阻和电容组成，所述的电阻和设置在所述的相线上的电流互感器输出端相连接，所述的电容一端接地；

一第一比较子单元，其为一第一比较器，所述的第一比较器的正相输入端与所述的电阻和电容的串接点相连接，所述的第一比较器的反相输入端通过一滑动变阻器与所述的电源单元输出相连接，获得一基准电压，所述的第一比较器的输出端通过一可控硅与所述的电磁铁的脱扣线圈相连接；

较佳的，所述的状态处理单元还包括：

一第二取样子单元，包括：一串联的取样电阻对，其一端与所述的整流电路的正极输出相连接，另一端接地；

一基准子单元，包括：一串联的基准电阻对，其一端与所述的电源单元输出相连接，另一端接地；

一第二比较子单元，其为一第二比较器，所述的比较器的反相输入端与所述的串联的基准电阻对的串接点相连接，所述的第二比较器的正相输入端与所述的串联的取样电阻对的串接点相连接，所述的第二比较器的输出端通过所述的可控硅与所述的电磁铁的脱扣线圈相连接；

较佳的，还包括一滤波电路，设置于所述的第一取样子单元和所述的整流电路的正极输出之间，其为一电阻和一电容相串联；

较佳的，所述的电力线采样单元还包括：一设置在零线上的电流互感器；

较佳的，所述的状态处理单元还包括：

一第三比较子单元，其为一第三比较器，所述的第三比较器的正相输入端与设置在所述的相线上的电流互感器输出端相连接，所述的第三比较器的反相输入端与设置在所述的零线上的电流互感器输出端相连接，所述的第三比较器的输出端通过所述的可控硅与所述的电磁铁的脱扣线圈相连接；

较佳的，还包括：一异常指示子单元，其根据电力异常类型，由指示灯进行指示；

较佳的，所述的异常指示子单元为至少一发光二极管，其与所述的比较器的输出端相连接，所述的发光二极管的另一端接地；

较佳的，还包括：一外部断电信号接收单元，用以接收外部的断电控制信号，并转换为一信号量；

其中，所述的可控硅的控制端与所述的外部断电信号接收单元输出端相连接；所述的可控硅正极接地；

较佳的，所述的外部断电信号接收单元为光电耦合器，其输入端接收由外部控制设备发射的控制信号。

与现有技术比较本发明的有益效果在于，首先，采用了电子异常侦测结构，防止过流(过载)准确度可靠性高；

其次，结合了现有电力异常的三种保护形式，满足了日常用电的安全需要；

再次，具有远程的控制分励脱扣器通断的能力；

最后，具有异常基准设定能力，根据实际情况设定异常基准，使电力异常保护更加合理。

附图说明

图1为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器的机械图；

图2为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器的功能框图；

图3为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器针对于电力异常处理的一较佳实施例的功能框图；

图4为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器一较佳实施例电路图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

请参阅图1所示，其为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器的机械图，其包括外壳1、在所述外壳1内设置有由脱扣线圈21、衔铁22等构成的电磁铁2，用实现、控制电路3、电流互感器4以及电源接线柱5，所述的信号输入接线柱6可接入外部设备控制信号。所述电流互感器4套在相线L和零线N上，并与所述控制电路3、脱扣线圈21、电源接线柱5和信号输入接线柱6电连接，所述的信号输入接线柱6用来与外部的产生断电保护信号的设备相连接。当外部有远程控制命令通过所述的信号输入接线柱6传输进入所述的分励脱扣器，或者是电力异常状况(过压、过载和失衡状况)发生时，电磁铁2起到相应的保护作用，产生脱扣动作。

请参阅图2所示，其为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器的功能框图；其中包括了图1中介绍的，位于外壳内的断电保护单元05的为一执行脱扣动作的电磁铁，其中所述控制电路3包括：

其包括：一电力线采样单元02，用以从所述的脱扣器所设置的电力线01上采集表征其电力状态的信号量；

一电源单元03，从所述的电力线01上获得实时电压转换为一稳定的电压，为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器中的用电元器件提供稳定的电压；

一状态处理单元04，其设置有一基准电压，当所述的信号量的电压高于所述的基准电压时产生一触发信号，通过一作为控制元件的可控硅并传输给所述的断电保护单元05，产生脱扣从而保护用电安全，并且这种脱扣动作是可恢复的；

还包括：一外部断电信号接收单元06，用以接收外部的断电控制信号，并转换为一信号量，并传输给所述的状态处理单元04中所述的可控硅；

其中，所述的可控硅的控制端与所述的外部断电信号接收单元06输出端相连接；所述的可控硅正极接地；当外部的断电控制信号发出后，所述的断电保护单元05的电磁铁2动作，从而使电力线断开，需要说明的这种断路是可以恢复的。

请参阅图3所示，其为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器中针对于异常处理的一较佳实施例的功能框图；其主要的特点在于，除了与过载(过流)保护相对应的过载状态处理子单元043外，其还涉及了用以完善本发明的过压保护相对应的过压状态处理子单元041以及与失衡保护相对应的失衡状态处理子单元042，他们都是要从所述的电源单元03获得工作电压，对于侦测并确定本脱扣器所在的电力线01上存在电力异常状况，也就是所述的过压、过载和失衡异常状况，则断电保护单元05产生保护动作，还应包括：一异常指示子单元051其中，所述的异常指示子051单元根据电力异常类型，由对应异常状况的指示灯进行指示；。

请参阅图4所示，其为本发明可检测电力异常状态的分励脱扣器一较佳实施例电路图，其中，所述的电源单元03包括：

一设置在相线L和零线N之间的一整流电路D1-D4，所述的整流电路D1-D4的负极接地，所述的整流电路D1-D4的正极输出；

一电容1C1和一稳压管1DW并联，其一并联端与所述的整流电路D1-D4的正极输出相连接，其另一并联端接地；所述的电力线采样单元02为：设置在相线上的电流互感器TA1，其中所述的设置在相线L上的电流互感器TA1的一端接地，另一端为输出端；一第一取样子单元，其为一串联的电阻1R2和电容1C2组成，所述的电阻1R2和设置在所述的相线L上的电流互感器TA1输出端相连接，所述的电容1C2一端接地；

一第一比较子单元，其为一第一比较器1IC2，所述的第一比较器1IC2的正相输入端与所述的电阻1R2和电容1C2的串接点相连接，所述的第一比较器的反相输入端通过一滑动变阻器1R4与所述的电源单元输出相连接，获得一基准电压；所述的基准电压为过载异常基准；由于采用了滑动变阻器1R4，因此所述的基准可以根据实际的需要进行调整；

对于电力异常中的过压异常的处理，本图4中所述的状态处理单元04还包括：

一第二取样子单元，包括：一串联的取样电阻对1R7、1R8，其一端与所述的整流电路D1-D4的正极输出相连接，另一端接地；

一基准子单元，包括：一串联的基准电阻对1R5、1R6，其一端与所述的电源单元输出相连接，另一端接地；

一第二比较子单元，其为一第二比较器1IC3，所述的第二比较器1IC3的反相输入端与所述的串联的基准电阻对1R5、1R6的串接点相连接，所述的第二比较器1IC3的正相输入端与所述的串联的取样电阻对1R7、1R8的串接点相连接；由于采用了滑动变阻器1R6，因此过压异常基准可以根据实际的需要进行调整；

还包括一滤波电路，设置于所述的第一取样子单元和所述的整流电路D1-D4的正极输出之间，其为一电阻1R9和一电容1C3相串联；

对于电力异常中的失衡异常的处理，本图4中所述的电力线采样单元02还包括：一设置在零线N上的电流互感器TA2；为此所述的状态处理单元04还相应的包括有：

一第三比较子单元，其为一第三比较器1IC1，所述的第三比较器1IC1的正相输入端与设置在所述的相线L上的电流互感器TA2输出端相连接，所述的第三比较器1IC1的反相输入端与设置在所述的零线N上的电流互感器TA2输出端相连接；所述的异常指示子单元为至少一发光二极管，也就是说其根据具体需要如果仅是要进行过载异常的处理，则设置一个发光二极管LED2与所述的第一比较器1IC2的输出端相连接，所述的发光二极管LED2的另一端接地；当然如果对应的失衡异常处理和过压异常处理的功能也要设置的话，则还需要两个发光二极管LED3、LED1，分别与所述的第二比较器1IC3、第三比较器1IC1的输出端相连接，同理所述的发光二极管LED3、LED1的另一端接地；对于所述的断电保护单元而言，其包括：一脱扣线圈TQ，其中所述的可控硅SCR的控制端与所述的第一比较器1IC2的输出端相连接，用以实现在所述的过载异常状况发生时，使脱扣器断路；当然还可以使所述的第二比较器1IC3、第三比较器1IC1的输出端与所述的可控硅SCR的控制端相连接，同时所述的可控硅SCR正极接地，其负极与所述的脱扣线圈TQ的输入相连。

对于其能够产生对电力异常状况(过载、过压、失衡)的保护，在于当过载异常发生时，所述的设置于相线L上的电流互感器TA1获得高电压，使第一比较器1IC2的输出端输出高电位，则指示灯LED2亮，同时所述的可控硅SCR导通，从而使脱扣线圈TQ产生脱扣动作；

在发生过压异常状况时，与所述的第二比较器1IC3的反相输入端相连接的基准电阻对1R5、1R6的串接点获得的电压值，低于与所述的第二比较器1IC3的正相输入端相连接的取样电阻对1R7、1R8的串接点获得的电压值，使第二比较器1IC3的输出端输出高电位，则指示灯LED3亮，同时所述的可控硅SCR导通，从而使脱扣线圈TQ产生脱扣动作；

在发生失衡异常状况时，所述的设置于相线L上的电流互感器TA1和设置在零线N上的电流互感器TA2发生取样电压的不一致，使第三比较器1IC1的输出端输出高电位，则指示灯LED1亮，同时所述的可控硅SCR导通，从而使脱扣线圈TQ产生脱扣动作；最终得以实现对在脱扣器所在线路上的电力异常情况都有了保护；

同时对于远程控制断电的，所述的外部断电信号接收单元为光电耦合器1IC4，其输入端接收由外部控制设备发射的控制信号，

本发明的优点在于，首先，采用了电子异常侦测结构，防止过流(过载)准确度可靠性高；

其次，结合了现有电力失衡的三种保护形式，满足了日常用电的安全需要；

再次，具有远程的控制分励脱扣器通断的能力；

最后，具有异常基准设定能力，根据实际情况设定异常基准，使电力异常保护更加合理。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims (12)

1、一种可检测电力异常状态的分励脱扣器，包括外壳、位于外壳内的断电保护单元和控制电路，其中所述的断电保护单元为一执行脱扣动作的电磁铁，其特征在于：所述控制电路包括：

一电力线采样单元，用以从所述的脱扣器所设置的电力线上采集表征其电力状态的信号量；

一电源单元，从所述的电力线上获得实时电压转换为一稳定的电压，用以供电；

一状态处理单元，其设置一基准电压，当所述的信号量的电压高于所述的基准电压时产生一触发信号给所述的断电保护单元，产生脱扣动作。

2、根据权利要求1所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，所述的电源单元包括：

一设置在相线和零线之间的一整流电路，所述的整流电路的负极接地，所述的整流电路的正极输出；

一电容和一稳压管并联，其一并联端与所述的整流电路的正极输出相连接，其另一并联端接地。

3、根据权利要求1所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，所述的电力线采样单元为：设置在相线上的电流互感器，其中所述的设置在相线上的电流互感器的一端接地，另一端为输出端。

4、根据权利要求3所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，所述的状态处理单元包括：

一第一取样子单元，其为一串联的电阻和电容组成，所述的电阻和设置在所述的相线上的电流互感器输出端相连接，所述的电容一端接地；

一第一比较子单元，其为一第一比较器，所述的第一比较器的正相输入端与所述的电阻和电容的串接点相连接，所述的第一比较器的反相输入端通过一滑动变阻器与所述的电源单元输出相连接，获得一基准电压，所述的第一比较器的输出端通过一可控硅与所述的电磁铁的脱扣线圈相连接。

5、根据权利要求4所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，所述的状态处理单元还包括：

一第二取样子单元，包括：一串联的取样电阻对，其一端与所述的整流电路的正极输出相连接，另一端接地；

一基准子单元，包括：一串联的基准电阻对，其一端与所述的电源单元输出相连接，另一端接地；

一第二比较子单元，其为一第二比较器，所述的比较器的反相输入端与所述的串联的基准电阻对的串接点相连接，所述的第二比较器的正相输入端与所述的串联的取样电阻对的串接点相连接，所述的第二比较器的输出端通过所述的可控硅与所述的电磁铁的脱扣线圈相连接。

6、根据权利要求5所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，还包括一滤波电路，设置于所述的第一取样子单元和所述的整流电路的正极输出之间，其为一电阻和一电容相串联。

7、根据权利要求3所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，所述的电力线采样单元还包括：一设置在零线上的电流互感器。

8、根据权利要求7所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，所述的状态处理单元还包括：

一第三比较子单元，其为一第三比较器，所述的第三比较器的正相输入端与设置在所述的相线上的电流互感器输出端相连接，所述的第三比较器的反相输入端与设置在所述的零线上的电流互感器输出端相连接，所述的第三比较器的输出端通过所述的可控硅与所述的电磁铁的脱扣线圈相连接。

9、根据权利要求4、5或8所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，还包括：一异常指示子单元，其根据电力异常类型，由指示灯进行指示。

10、根据权利要求9所述的可检测电力异常状态的分励脱扣器，其特征在于，所述的异常指示子单元为至少一发光二极管，其与所述的比较器的输出端相连接，所述的发光二极管的另一端接地。

11、根据权利要求9所述的应用于断路器的电力异常保护电路，其特征在于，还包括：一外部断电信号接收单元，用以接收外部的断电控制信号，并转换为一信号量；

其中，所述的可控硅的控制端与所述的外部断电信号接收单元输出端相连接；所述的可控硅正极接地。

12、根据权利要求11所述的应用于断路器的电力异常保护电路，其特征在于，所述的外部断电信号接收单元为光电耦合器，其输入端接收由外部控制设备发射的控制信号。

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