CN102946091A - 一种断路器用的电流型过载保护装置 - Google Patents

Abstract

一种断路器用的电流型过载保护装置，它由第1电流互感器、第1过流检测控制回路、第2电流互感器、第2过流检测控制回路、脱扣驱动电路和脱扣器组成，第1过流检测控制回路由第1整流电路、第1滤波电路、A∕D转换器、单片计算机依次连接而成，第2过流检测控制回路由第2整流电路、第2滤波电路、阈值比较器依次连接而成，在计算机输出端与比较器反相输入端之间串接有数据锁存器和D∕A转换器，第1电流互感器适用于（1～5）In范围，第2电流互感器适用于（5～12）In范围。本电流型过载保护装置能确保供电线路出现一般过载电流或大过载电流时断路器的脱扣器准确及时地脱扣，实现安全供电。

Description

一种断路器用的电流型过载保护装置

技术领域

本发明涉及断路器过载保护技术领域，特别涉及一种断路器用的电流型过载保护装置。

背景技术

现有一种断路器用的电流型过载保护装置由电流互感器、整流电路、滤波电路、A∕D转换器、单片计算机、脱扣驱动电路、脱扣器组成。工作时，穿过相线的电流互感器绕组输出感应电流，经整流电路整流、滤波电路滤波、A∕D转换后输入单片计算机，经计算机运算、比较处理后，若感应电流大于设定值，就会输出一电信号至脱扣驱动电路，触发其工作，驱动脱扣器完成脱扣。电流过载情况有两种：一是一般过载电流，为（1～5）In，如负荷过载引起；二是大过载电流，为（5～12）In，如负载侧短路引起。作为电流感应器件的电流互感器，一般是由硅钢片铁芯及绕在铁芯上的绕组构成，对于每一个电流互感器来说，由于其硅钢片铁芯截面积是固定的，所以其动态测量范围是相对确定的。电流互感器的动态测量范围是指能够测量的电流上限值和电流下限值之比，现有断路器用的电流型过载保护装置用的硅钢片铁芯的电流互感器适用于一般过载电流（1～5）In，当电流超过该范围时，电流互感器因为磁饱和而失效，输出的电流信号趋于零，导致单片计算机的动作误判，断路器不能及时脱扣。对应于大过载电流，要求电流互感器适用于（5～12）In范围。

所以，现有的断路器用的电流型过载保护装置由于采用硅钢片铁芯和一个绕组的电流互感器，只适用于（1～5）In范围，而且只有一个过流检测控制回路，因而，存在如下不足之处：

（1）当负载有大过载电流时，因电流互感器铁芯磁饱和，无电信号输出，断路器不会脱扣；

（2）当过流检测控制回路中的元器件或单片计算机出现故障时，断路器不会脱扣。

发明内容

本发明的目的在于提供一种断路器用的电流型过载保护装置，它能确保供电线路出现一般过载电流或大过载电流时断路器的脱扣器准确及时地脱扣，实现安全供电。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种断路器用的电流型过载保护装置，包括第1电流互感器和由第1整流电路、第1滤波电路、A∕D转换器、单片计算机组成的第1过流检测控制回路以及脱扣驱动电路和断路器脱扣器，第1电流互感器的第1绕组输出的电流信号经第1整流电路整流、第1滤波电路滤波以及A∕D转换后输至单片计算机输入端，单片计算机经运算比较处理后，将动作信号输出至脱扣驱动电路，驱动脱扣器脱扣，其特征在于：还设有第2电流互感器和第2过流检测控制回路，第2过流检测控制回路由第2整流电路、第2滤波电路、阈值比较器组成，所述第2直流互感器的第2绕组输出端与第2整流电路输入端连接，第2整流电路输出端通过第2滤波电路与阈值比较器输入端连接，该阈值比较器输出端与脱扣驱动电路输入端连接；在所述单片计算机输出端与阈值比较器输入端之间串接有数据锁存器和D∕A转换器；所述第1电流互感器适用于（1～5）In范围，第2电流互感器适用于（5～12）In范围。 

所述第1、2整流电路选用半波整流桥或全波整流桥。第1、2滤波电路为RC滤波器。所述脱扣驱动电路由可控硅、第1二极管、第2二极管组成，第1二极管阳极与单片计算机输出端连接，第2二极管阳极与阈值比较器输出端连接，第1、2二极管的阴极与可控硅控制极相连接，脱扣器线圈串联在可控硅阳极回路上。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

（1）针对现有断路器用的电流型过载保护装置中只采用了一个电流互感器、一个绕组和一个过流检测控制回路，其电流互感器只适用于（1～5）In范围，当遇到大的过载电流时，上述的电流互感器铁芯会磁饱和，其绕组输出信号趋于零，即脱扣器不会脱扣，失去过载保护作用。为此，本发明是在现有基础上在供电主回路上增加一个电流互感器，即第2电流互感器，其适用范围为（5～12）In，同时还设有第2过流检测控制回路，使大的过载电流能在第2电流互感器的第2绕组获得线性的电信号输出，从而，能准确地控制脱扣器脱扣，达到过载保护目的。本发明的显著效果之一是较大地扩大了过载过流保护范围，实现安全供电。

（2）由于在第1过流检测控制回路的单片计算机输出端与第2过流检测控制回路的阈值比较器的反相输入端之间连接有数据锁存器和D∕A转换器，当出现一般过载电流时，第1电流互感器正常工作，单片计算机输出端通过数据锁存器和数模转换器输出一个高电平到阈值比较器的反相输入端，比较器输出为低电平。当大的过载电流出现时，第1电流互感器因铁芯磁饱和而无电信号输出，单片计算机输出至阈值比较器的反相输入端是低电平，此时，第2电流互感器在其动态测量范围内正常工作，其感应的电信号经整流、滤波后输入至阈值比较器的正相输入端是高电平，故比较器的输出为高电平，通过脱扣驱动电路驱动脱扣器脱扣，实现大过载电流的过载安全保护。此外，当第1电流互感器或第1过流检测控制回路的元器件损坏或失效时，单片计算机输出至阈值比较器的反相输入端为低电平，此时，即使发生一般过载电流，第2电流互感器也会有感应电信号输出，只是非线性电信号，但也能驱动阈值比较器输出一个高电平，从而，驱动脱扣器脱扣，实现过载安全保护。

本断路器用的电流型过载保护装置安装在供电主回路上，不但在线路出现一般过载电流或大的过载电流时能提供准确及时的过载脱扣保护，而且，当第1电流互感器或第1过流检测控制回路中任何元器件损坏使之不能正常工作时，都能提供及时的过载脱扣保护。

附图说明

图1是本发明一个实施例的一种断路器用的电流型过载保护装置的电原理框图。

图2是图1所示断路器用的电流型过载保护装置电气结构示意图。

具体实施方式

通过下面实施例对本发明作出进一步详细阐述。

参见图1、图2所示，一种断路器用的电流型过载保护装置由第1电流互感器1、第1过流检测控制回路、第2电流互感器11、第2过流检测控制回路串联连接于单片计算机6输出端与阈值比较器15仅相输入端之间的数据锁存器、数模转换器17以及脱扣驱动电路7、脱扣器8组成。第1电流互感器1的硅钢片铁芯上绕有第1绕组2，其适用范围为（1～5）In，在一般过载电流，即（1～5）In范围内，第1电流互感器1工作于线性段，当过载电流大于上述电流范围后，其铁芯很快会趋于饱和。第2电流互感器11的硅钢片铁芯上绕有第2绕组12，其适用范围为（1～5）In，在大过载电流，即（5～12）In范围内，第2电流互感器11工作于线性段，但在（1～5）In范围时，第2电流互感器11虽然工作于非线性段，但铁芯不是饱和状态，第2绕组12仍有非线性的电信号输出。第1过流检测控制回路依次由下列电路连接组成：第1整流电路3、第1滤波电路4、A∕D转换器5、单片计算机6。第1整流电路3可以采用半波整流桥或全波整流桥，第1滤波电路4选用RC滤波器，本实施例的第1滤波器由电阻R1、电容C1组成，单片计算机6选用P1C16，第1绕组2输出端与第1整流电路3输入端相连接。第2过流检测控制回路依次由下列电路连接组成：第2整流电路13、第2滤波电路14、阈值比较器15。第2整流电路13采用半波整流桥或全波整流桥，第2滤波电路14选用RC滤波器，本实施例的第2滤波器由电阻R2、电容C2组成。阈值比较器15设有同相输入端、反相输入端以及输出端。第2绕组12输出端与第2整流电路13输入端相连接。脱扣驱动电路7由第1、2二极管D1、D2和可控硅7组成，第1二极管D1的阳极与单片计算机6的输出端相连接，第2二极管D2的阳极与阈值比较器15的输出端相连接，第1、2二极管D1、D2的阴极相连后与可控硅7的控制极相连接，脱扣器8的脱扣线圈串联在可控硅7的阳极回路中。

本断路器用的电流型过载保护装置的工作过程是这样的：

当供电主回路出现一般过载电流时，第1绕组1输出一电信号经整流、滤波及A∕D转换后输入至单片计算机6，单片计算机6经过运算、比较处理后输出一电信号经第1二极管D1触发可控硅7导通，脱扣器线圈8通电脱扣。此时，单片计算机6的另一输出信号经数据锁存器16、D∕A转换器17输出一个高电平给阈值比较器15的反相输入端，故其输出端处于低电平，第2二极管D2不导通。

当供电主回路出现大过载电流时，由于第1电流互感器1的铁芯磁饱和，第1绕组2输出趋于零，此时，单片计算机6输出端通过数据锁存器16、D∕A转换器17输出一个低电平给阈值比较器15的反相输入端；与此同时，大过载电流通过第2电流互感器11的第2绕组12输出一个电信号，经整流、滤波后输入至阈值比较器15的正相输入端一个高电平，由于其反相输入端处于低电平，故阈值比较器15的输出端为高电平，经第2二极管D2触发可控硅7导通，脱扣器线圈8通电脱扣。

当第1过流检测控制回路的元器件损坏或失效时，供电回路出现过载电流时，会通过第2电流互感器11、第2过流检测控制回路驱动脱扣器脱扣，其原理及动作过程同上，在此不再赘述。

Claims (4)

1.一种断路器用的电流型过载保护装置，包括第1电流互感器和由第1整流电路、第1滤波电路、A∕D转换器、单片计算机组成的第1过流检测控制回路以及脱扣驱动电路和断路器脱扣器，第1电流互感器的第1绕组输出的电流信号经第1整流电路整流、第1滤波电路滤波以及A∕D转换后输至单片计算机输入端，单片计算机经运算比较处理后，将动作信号输出至脱扣驱动电路，驱动脱扣器脱扣，其特征在于：还设有第2电流互感器和第2过流检测控制回路，第2过流检测控制回路由第2整流电路、第2滤波电路、阈值比较器组成，所述第2直流互感器的第2绕组输出端与第2整流电路输入端连接，第2整流电路输出端通过第2滤波电路与阈值比较器输入端连接，该阈值比较器输出端与脱扣驱动电路输入端连接；在所述单片计算机输出端与阈值比较器输入端之间串接有数据锁存器和D∕A转换器；所述第1电流互感器适用于（1～5）In范围，第2电流互感器适用于（5～12）In范围。

2.根据权利要求1所述的断路器用的电流过载保护装置，其特征在于：所述第1、2整流电路选用半波整流桥或全波整流桥。

3.根据权利要求1所述的断路器用的电流过载保护装置，其特征在于：所述第1、2滤波电路为RC滤波器。

4.根据权利要求1所述的断路器用的电流过载保护装置，其特征在于：所述脱扣驱动电路由可控硅、第1二极管、第2二极管组成，第1二极管阳极与单片计算机输出端连接，第2二极管阳极与阈值比较器输出端连接，第1、2二极管的阴极与可控硅控制极相连接，脱扣器线圈串联在可控硅阳极回路上。

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