CN102496909B - 保护值和动作时间多档可调的简易漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种保护值和动作时间多档可调的简易漏电保护装置。其特点是它包括有电源部分、信号处理部分、档位和动作时间调整部分，保护执行部分和试验电路部分。本发明由于采用了两个变压器供电，符合国家新编写的漏电断路器中关于断相方面的新要求；由于信号处理部分、档位和动作时间调整部分，保护执行部分和试验电路部分等均结构简洁，使用的元器件很少，采用差分放大和低通滤波结构等，能够较好的处理外界的干扰波，且工作准确稳定，多档可调，即实现了对漏电电流的准确检测，又实现了对漏电保护档位和动作时间的多档可调。所以此电路的优点是结构简单，占用空间小，成本低，保护档位和保护动作时间可调整，动作时间迅速等优点。

Description

保护值和动作时间多档可调的简易漏电保护装置

技术领域

本发明属于一种漏电保护装置，特别是涉及一种保护值和动作时间多档可调的简易漏电保护装置。

背景技术

随着电子技术的迅速广泛被应用于各种领域中，智能型，高效率类型的电器产品越来越普遍，成为了现在社会的主要电器设备。然而在目前公知的一点是：现在的电器的发展趋势是：构造越来越精简，功能越来越强大，体积越来越小巧，结构越来越简单，可见，体积的小巧化，结构的简易化，是目前急需解决的问题。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构非常简易体积非常小巧，调整方便的保护值和动作时间多档可调的简易漏电保护装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：它包括有电源部分、信号处理部分、档位和动作时间调整部分，保护执行部分和试验电路部分；

所述的电源部分包括：第一、第二变压器(T1，T2)，第一、第二整流桥(D1，D2)，第一、第二电容(C1，C2)和开关电源(UA)；所述的第一变压器(T1)一次侧连接到交流电源第一、第二相(L1，L2)两端，所述的第二变压器(T2)一次侧连接到交流电源第三相(L3)和N相两端；所述的第一变压器(T1)的二次侧连接到所述的第二整流桥(D2)的交流端，所述的第二变压器(T2)的二次侧连接到所述的第一整流桥(D1)的交流端；所述的第一、第二整流桥(D1，D2)的正端与负端两两连接并将负端连接到第二电感(F2)的一侧，正端连接到第一电感(F1)的一侧；所述的第一、第二电感(F1，F2)的另一侧分别连接到所述的第一、第二电容(C1，C2)的两端，并连接到所述的开关电源(UA)上；

所述的信号处理部分包括：第一零序互感器(Q1)、第二三位拨码(S2)、第五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五电阻(R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15)、第一、第二、第三、第四运算放大器(U1，U2，U3，U4)和第八、第九电容(C8，C9)；所述的第一零序互感器(Q1)的两根信号引出线其中的一根连接到所述的第二三位拨码(S2)的上口1,2,3引脚和另一根连接到第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)的一端和它们的三个可调端，然后分别连接到所述的第五、第六电阻(R5，R6)的一端；所述的第五电阻(R5)的另一端连接到所述的第一运算放大器(U1)的正输入端，所述的第六电阻(R6)的另一端连接到所述的第一运算放大器(U1)的负输入端；所述的第七电阻(R7)一端接GND，另一端接所述的第一运算放大器(U1)的正输入端；所述的第八电阻(R8)一端接所述的第一运算放大器(U1)的负输入端，另一端接所述的第一运算放大器(U1)的输出端；所述的第九电阻(R9)与所述的第八电容(C8)并联，它们一端接正电源VCC，另一端接所述的第二运算放大器(U2)的正输入端；所述的第十电阻(R10)连接到所述的第一运算放大器(U1)的输出端和所述的第二运算放大器(U2)的正输入端；所述的第二运算放大器(U2)的负输入端连接到输出端；所述的第十一电阻(R11)的一端连接到所述的第二运算放大器(U2)的输出端，另一端连接到所述的第三运算放大器(U3)的负输入端和所述的第四运算放大器(U4)的正输入端；所述的第九电容(C9)的一端接GND，另一端接到所述第三运算放大器(U3)的负输入端和所述第四运算放大器(U4)的正输入端；所述第十二电阻(R12)一端接GND，另一端接所述第三运算放大器(U3)的正输入端；所述第十三电阻(R13)一端接GND，另一端接所述的第四运算放大器(U4)的负输入端；所述第十四电阻(R14)一端接正电源VCC，另一端接所述第三运算放大器(U3)的正输入端；所述的第十五电阻(R15)一端接正电源VCC，另一端接所述第四运算放大器(U4)的负输入端；所述第三运算放大器(U3)的负输入端连接到所述第四运算放大器(U4)的正输入端；所述第三运算放大器(U3)的输出端连接到所述第四运算放大器(U4)的输出端；

所述的档位和动作时间调整部分包括：第二三位拨码(S2)；第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)；第三五位拨码(S3)；第三、第四、第五、第六、第七电容(C3，C4，C5，C6，C7)；所述第二三位拨码(S2)的三路上端1,2,3引脚连接到所述第一零序互感器(Q1)的两根信号输出线的一根，三路下口4,5,6引脚分别连接到所述第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)的一端；所述第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)的另一端接到所述第一零序互感器(Q1)的另一根信号输出线；所述第三五位拨码(S3)的上端五路1,2,3,4,5引脚均接到所述第三、第四运算放大器(U3，U4)的输出端，下端五路6,7,8,9,10引脚分别接到所述第三、第四、第五、第六、第七电容(C3，C4，C5，C6，C7)的一端；所述第三、第四、第五、第六、第七电容(C3，C4，C5，C6，C7)的另一端均接到GND上；

所述的保护执行部分包括：第十六电阻(R16)，第五光耦(U5)，第二可控硅(Q2)以及第一继电器(K1)；所述第十六电阻(R16)的一端接所述第三、第四运算放大器(U3，U4)的输出端，另一端接所述第五光耦(U5)的控制端输入脚；所述第五光耦(U5)的控制端输出脚连接到GND上，所述第五光耦(U5)的受控端输出脚连接到所述第二可控硅(Q2)的控制引脚上，第五光耦(U5)的受控端输入脚连接到所述第一继电器(K1)的控制端输出脚上；所述第二可控硅(Q2)的输入脚连接到所述第一继电器(K1)的控制端输出脚上，所述第二可控硅(Q2)的输出脚连接到GND上；所述第一继电器(K1)的控制端输入脚连接到正电源VCC；

所述的试验电路部分包括：第一电阻(R1)和第一按钮(S1)；第一电阻(R1)的一端经过所述第一零序互感器(Q1)连接到交流电源第三相(L3)，另一端连接到所述第一按钮(S1)的一端；所述第一按钮(S1)的另一端接N相。

本发明具有的优点和积极效果是：由于采用了两个变压器供电，符合国家新编写的漏电断路器中关于断相方面的新要求；由于信号处理部分、档位和动作时间调整部分，保护执行部分和试验电路部分等均结构简洁，使用的元器件很少，采用差分放大和低通滤波结构等，能够较好的处理外界的干扰波，且工作准确稳定，多档可调，即实现了对漏电电流的准确检测，又实现了对漏电保护档位和动作时间的多档可调。所以此电路的优点是结构简单，占用空间小，成本低，保护档位和保护动作时间可调整，动作时间迅速等优点。

附图说明

图1是本发明的信号和试验电路原理图；

图2是本发明的电源原理图。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1、2所示，本发明包括有电源部分、信号处理部分、档位和动作时间调整部分，保护执行部分和试验电路部分；

电源部分包括：变压器T1，T2，整流桥D1，D2，电容C1，C2和开关电源UA；变压器T1一次侧连接到交流电源L1，L2相两端，变压器T2一次侧连接到交流电源L3相和N相两端；变压器T1的二次侧连接到整流桥D2的交流端，变压器T2的二次侧连接到整流桥D1的交流端；整流桥D1，D2的正端与负端两两连接并将负端连接到电感F2的一侧，正端连接到电感F1的一侧；电感F1，F2的另一侧分别连接到电容C1，C2的两端，并连接到所述的开关电源UA上；

信号处理部分包括：零序互感器Q1、三位拨码S2、电阻R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15、运算放大器U1，U2，U3，U4和电容C8，C9；零序互感器Q1的两根信号引出线分别连接到三位拨码S2的上口1,2,3引脚和可调电阻R2，R3，R4的一端和它们的三个可调端，然后连接到电阻R5，R6的一端；电阻R5的另一端连接到运算放大器U1的正输入端，电阻R6的另一端连接到运算放大器U1的负输入端；电阻R7一端接GND，另一端接运算放大器U1的正输入端；电阻R8一端接运算放大器U1的负输入端，另一端接运算放大器U1的输出端；电阻R9与电容C8并联，它们一端接正电源VCC，另一端接运算放大器U2的正输入端；电阻R10连接到运算放大器U1的输出端和运算放大器U2的正输入端；运算放大器U2的负输入端连接到输出端；电阻R11的一端连接到运算放大器U2的输出端，另一端连接到运算放大器U3的负输入端和运算放大器U4的正输入端；电容C9的一端接GND，另一端接到运算放大器U3的负输入端和运算放大器U4的正输入端；电阻R12一端接GND，另一端接运算放大器U3的正输入端；电阻R13一端接GND，另一端接运算放大器U4的负输入端；电阻R14一端接正电源VCC，另一端接运算放大器U3的正输入端；电阻R15一端接正电源VCC，另一端接运算放大器U4的负输入端；运算放大器U3的负输入端连接到运算放大器U4的正输入端；运算放大器U3的输出端连接到运算放大器U4的输出端；

档位和动作时间调整部分包括：三位拨码S2；可调电阻R2，R3，R4；五位拨码S3；电容C3，C4，C5，C6，C7；三位拨码S2的三路上端1,2,3引脚连接到零序互感器Q1的两根信号输出线的一根，三路下口4,5,6引脚分别连接到可调电阻R2，R3，R4的一端；可调电阻R2，R3，R4的另一端接到零序互感器Q1的另一根信号输出线；五位拨码S3的上端五路1,2,3,4,5引脚均接到运算放大器U3，U4的输出端，下端五路6,7,8,9,10引脚分别接到电容C3，C4，C5，C6，C7的一端；电容C3，C4，C5，C6，C7的另一端均接到GND上。

保护执行部分包括：电阻R16，光耦U5，可控硅Q2以及继电器K1；电阻R16的一端接运算放大器U3，U4的输出端，另一端接光耦U5的控制端输入脚即1号脚；光耦U5的控制端输出脚即2号脚连接到GND上，其控制端输出脚即3号脚连接到可控硅Q2的控制引脚3脚上，光耦U5的受控端输入脚即4号脚连接到继电器K1的控制端输出脚即2号脚上；可控硅Q2的输入脚即1号脚连接到继电器K1的控制端输出脚即2号脚上，可控硅Q2的输出脚即2号脚连接到GND上；继电器K1的控制端输入脚即1号脚连接到正电源VCC；

试验电路部分包括：电阻R1和按钮S1；电阻R1的一端经过零序互感器Q1连接到L3相，另一端连接到按钮S1的1号脚；按钮S1的2号脚接N相。

如图2所示，L1，L2，L3，N四相正常接入市电时，电源部分开始正常提供电源给其他部分使用。

如图1所示，当L1，L2，L3，N四相中发生漏电时，零序互感器Q1感应出的漏电信号经过拨码S2以及选择好的相应电阻后，在拨码S2和选择的相应电阻之间产生一个电压信号。

在拨码S2选择不同大小的电阻时，相同漏电信号在其两端产生的信号大小也不同，根据需要保护的漏电电流大小来通过拨码S2选择合适大小的电阻；在电阻选择确定的情况下，漏电电流越大，漏电信号越大，信号的最大值越大，最小值越小。

此信号进入运算放大器U1及附近电阻R5，R6，R7，R8组成的差分运算放大电路，经此电路处理后，提高了信号的稳定性，降低了信号的共模干扰；然后经过由电阻R9，R10和电容C8组成的电位提升和低通滤波电路，使得原来的交流信号提升为直流信号，并降低了信号的差模干扰；然后经过运算放大器U2组成的电压跟随器，经过处理后提高了的信号的稳定性和带载能力；又经过由电阻R11和电容C9组成的RC滤波电路，进一步降低高频干扰；进入到运算放大器U3，U4和电阻R12，R13，R14，R15组成的比较电路中；信号的最小值与电阻R12，R14之间的电位比较，最小值小于电阻R12和R14之间的信号时，运算放大器U3输出高电平；信号的最大值与电阻R13，R15之间的电位比较，最大值大于电阻R13，R15之间的电位时，运算放大器U4输出高电平。

当运算放大器U3或者U4有一个输出高电平时，如果拨码S3全部选择断开，则光耦U5导通，可控硅Q2导通并保持导通状态，继电器K1吸合，继电器K1的触点输出控制信号，执行保护功能。如果拨码S3选择了电容C3，C4，C5，C6，C7中的一个或几个，则运算放大器输出电流为选择的电容充电，充电一段时间后，当电容正极电位达到能够使得光耦U5导通时，可控硅Q2导通，继电器K1吸合，执行保护功能。

拨码S3所选择的电容、电阻R16的值和运算放大器U3、U4的输出电流能力及光耦U5的特性决定了充电时间，也就决定了保护的延时时间。

Claims (1)

1.一种保护值和动作时间多档可调的简易漏电保护装置，其特征是：它包括有电源部分、信号处理部分、档位和动作时间调整部分，保护执行部分和试验电路部分；

所述的电源部分包括：第一、第二变压器(T1，T2)，第一、第二整流桥(D1，D2)，第一、第二电容(C1，C2)和开关电源(UA)；所述的第一变压器(T1)一次侧连接到交流电源第一、第二相(L1，L2)两端，所述的第二变压器(T2)一次侧连接到交流电源第三相(L3)和N相两端；所述的第一变压器(T1)的二次侧连接到所述的第二整流桥(D2)的交流端，所述的第二变压器(T2)的二次侧连接到所述的第一整流桥(D1)的交流端；所述的第一、第二整流桥(D1，D2)的正端与负端两两连接并将负端连接到第二电感(F2)的一侧，正端连接到第一电感(F1)的一侧；所述的第一、第二电感(F1，F2)的另一侧分别连接到所述的第一、第二电容(C1，C2)的两端，并连接到所述的开关电源(UA)上；

所述的信号处理部分包括：第一零序互感器(Q1)、第二三位拨码(S2)、第五、六、七、八、九、十、十一、十二、十三、十四、十五电阻(R5，R6，R7，R8，R9，R10，R11，R12，R13，R14，R15)、第一、第二、第三、第四运算放大器(U1，U2，U3，U4)和第八、第九电容(C8，C9)；所述的第一零序互感器(Q1)的两根信号引出线其中的一根连接到所述的第二三位拨码(S2)的上口1,2,3引脚和另一根连接到第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)的一端和它们的三个可调端，然后分别连接到所述的第五、第六电阻(R5，R6)的一端；所述的第五电阻(R5)的另一端连接到所述的第一运算放大器(U1)的正输入端，所述的第六电阻(R6)的另一端连接到所述的第一运算放大器(U1)的负输入端；所述的第七电阻(R7)一端接GND，另一端接所述的第一运算放大器(U1)的正输入端；所述的第八电阻(R8)一端接所述的第一运算放大器(U1)的负输入端，另一端接所述的第一运算放大器(U1)的输出端；所述的第九电阻(R9)与所述的第八电容(C8)并联，它们一端接正电源VCC，另一端接所述的第二运算放大器(U2)的正输入端；所述的第十电阻(R10)连接到所述的第一运算放大器(U1)的输出端和所述的第二运算放大器(U2)的正输入端；所述的第二运算放大器(U2)的负输入端连接到输出端；所述的第十一电阻(R11)的一端连接到所述的第二运算放大器(U2)的输出端，另一端连接到所述的第三运算放大器(U3)的负输入端和所述的第四运算放大器(U4)的正输入端；所述的第九电容(C9)的一端接GND，另一端接到所述第三运算放大器(U3)的负输入端和所述第四运算放大器(U4)的正输入端；所述第十二电阻(R12)一端接GND，另一端接所述第三运算放大器(U3)的正输入端；所述第十三电阻(R13)一端接GND，另一端接所述的第四运算放大器(U4)的负输入端；所述第十四电阻(R14)一端接正电源VCC，另一端接所述第三运算放大器(U3)的正输入端；所述的第十五电阻(R15)一端接正电源VCC，另一端接所述第四运算放大器(U4)的负输入端；所述第三运算放大器(U3)的负输入端连接到所述第四运算放大器(U4)的正输入端；所述第三运算放大器(U3)的输出端连接到所述第四运算放大器(U4)的输出端；

所述的档位和动作时间调整部分包括：第二三位拨码(S2)；第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)；第三五位拨码(S3)；第三、第四、第五、第六、第七电容(C3，C4，C5，C6，C7)；所述第二三位拨码(S2)的三路上端1,2,3引脚连接到所述第一零序互感器(Q1)的两根信号输出线的一根，三路下口4,5,6引脚分别连接到所述第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)的一端；所述第二、第三、第四可调电阻(R2，R3，R4)的另一端接到所述第一零序互感器(Q1)的另一根信号输出线；所述第三五位拨码(S3)的上端五路1,2,3,4,5引脚均接到所述第三、第四运算放大器(U3，U4)的输出端，下端五路6,7,8,9,10引脚分别接到所述第三、第四、第五、第六、第七电容(C3，C4，C5，C6，C7)的一端；所述第三、第四、第五、第六、第七电容(C3，C4，C5，C6，C7)的另一端均接到GND上；

所述的保护执行部分包括：第十六电阻(R16)，第五光耦(U5)，第二可控硅(Q2)以及第一继电器(K1)；所述第十六电阻(R16)的一端接所述第三、第四运算放大器(U3，U4)的输出端，另一端接所述第五光耦(U5)的控制端输入脚；所述第五光耦(U5)的控制端输出脚连接到GND上，所述第五光耦(U5)的受控端输出脚连接到所述第二可控硅(Q2)的控制引脚上，第五光耦(U5)的受控端输入脚连接到所述第一继电器(K1)的控制端输出脚上；所述第二可控硅(Q2)的输入脚连接到所述第一继电器(K1)的控制端输出脚上，所述第二可控硅(Q2)的输出脚连接到GND上；所述第一继电器(K1)的控制端输入脚连接到正电源VCC；

所述的试验电路部分包括：第一电阻(R1)和第一按钮(S1)；第一电阻(R1)的一端经过所述第一零序互感器(Q1)连接到交流电源第三相(L3)，另一端连接到所述第一按钮(S1)的一端；所述第一按钮(S1)的另一端接N相。