CN104569800A - 欠压脱扣器状态监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及欠压脱扣器状态监控装置，包括监控电路、光电发射管和光电接收管，在线圈的内圈靠近弹簧的一侧设有两个相对的凹壁，两个凹壁处分别埋设光电发射管和光电接收管；光电发射管与第一限流电阻串联之后，并联于线圈的两端；监控电路包括电网电压检测单元，电网电压检测单元的输出信号与电网电压是否欠压相关联，监控电路根据电网电压检测单元的输出信号、光电接收管的截止导通状态输出第一报警信号，监控电路根据控制板的控制输出信号、光电接收管的截止导通状态输出第二报警信号。本发明在不破坏原欠压脱扣器功能的前提下，通过简单低廉的附加电路，可有效鉴别出“真欠压”与“假欠压”，为电网安全运行以及为欠压脱扣器质量监控。

Description

欠压脱扣器状态监控装置

技术领域

本发明涉及低压电器脱扣器领域，尤其涉及一种欠压脱扣器状态监控装置。

背景技术

欠压脱扣器是断路器，尤其是框架式断路器的重要元件之一。欠电压脱扣器是在它的端电压降至某一规定范围时，使断路器有延时或无延时断开的一种脱扣器，当电源电压下降，甚至缓慢下降到额定工作电压的70％至35％范围内，欠电压脱扣器应运作，欠电压脱扣器在电源电压等于脱扣器额定工作电压的35％时，欠电压脱扣器应能防止断路器闭全，脱扣器线圈失电，线圈内活动衔铁有复位弹簧顶出—脱扣；电源电压等于或大于85％欠电压脱扣器的额定工作电压时，在热态条件下，应能保证断路器可靠闭合。

欠压脱扣器通常有控制线路板与脱扣电磁铁组成。根据上述定义，当电源电压等于或大于85％欠电压脱扣器的额定工作电压时，控制板控制脱扣电磁铁接通电源，电磁铁线圈中流过工作电流，电磁铁吸合(动铁芯受线圈电磁力作用，压迫内部弹簧——吸入)。除非电源电压下降，电磁铁应始终处于“吸合状态”。

然而，当电网电压瞬间跌落，即便控制板输出信号有效，电磁铁线圈电流减小，动铁芯所得到的维持功率不足，动铁芯受内部弹簧反力作用，使得动铁芯“自由弹出”；对于零电压延时脱扣器，在延时阶段，电磁铁线圈电流完全有后备电容供电，受体积的限制，后备电容不能很大，在延时阶段的后端，线圈电流不足，也造成动铁芯“自由弹出”。或控制板受到干扰等出现异常情况，用于接通电磁铁的控制开关瞬间、短时或永久失效，同样导致了动铁芯“自由弹出”。这种动铁芯“自由弹出”所引起的“自由脱扣”，致使断路器自动分闸。此时断路器的分闸，并非真实需要的“欠压分闸”，并且，由于欠压脱扣器内嵌在断路器里面，这给分析断路器分闸原因造成了困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服非欠压情况下，欠压脱扣器产生自由脱扣，致使断路器自动分闸的不足，本发明提供一种欠压脱扣器状态监控装置，原理简单，成本低廉，工作可靠，容易实现，可为进一步提高电网运行质量提供保证。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种欠压脱扣器状态监控装置，所述欠压脱扣器包括控制板、前端盖、外壳、动铁芯、复位弹簧和线圈，电网电压经整流后的直流电压连接在线圈的一端，线圈的另一端连接控制板的控制输出端；欠压脱扣器状态监控装置包括监控电路、光电发射管和光电接收管，在线圈的内圈靠近弹簧的一侧设有两个相对的凹壁，两个凹壁处分别埋设光电发射管和光电接收管；所述光电发射管与第一限流电阻串联之后，并联于线圈的两端；所述监控电路包括电网电压检测单元，所述电网电压检测单元的输出信号与电网电压是否欠压相关联，所述监控电路根据电网电压检测单元的输出信号、光电接收管的截止导通状态输出第一报警信号，监控电路根据控制板的控制输出信号、光电接收管的截止导通状态输出第二报警信号。

所述监控电路包括电源、电网电压检测单元、第一异或门和第二异或门，所述电源通过相互串联的光电接收管和采样电阻接地，所述电网电压检测单元输出SH信号和SL信号，所述SH信号和SL信号中，一路为高电平信号，另一路为低电平信号；所述光电接收管与采样电阻之间的信号，和SL信号为第一异或门的输入信号；所述控制板的控制输出信号，和SH信号为第二异或门的输入信号。

所述第一异或门的输出端和第二异或门的输出端均通过触发可控硅连接有一信号指示灯。

当电网电压正常时，动铁芯阻挡光电发射管和光电接收管的光路，光电接收管截止；当电网电压正常瞬间波动或欠压脱扣器控制部分故障时，动铁芯弹出，使光电发射管和光电接收管的光路被打开，光电接收管导通。

所述光电发射管和光电接收管之间成一定角度。

所述光电发射管和光电接收管之间成180°或90°。

所述光电发射管和光电接收管之间的光通路为红外光通路或可见光通路。

所述光电发射管、第一限流电阻和光电接收管为贴片式元器件，光电发射管和第一限流电阻预埋在线圈的同一个凹壁内，光电接收管预埋在线圈的另一个凹壁内。

本发明的有益效果是，本发明的欠压脱扣器状态监控装置，在不破坏原欠压脱扣器功能的前提下，通过简单低廉的附加电路，可有效鉴别出“真欠压”与“假欠压”，为电网安全运行以及为欠压脱扣器质量监控。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是DW450欠压脱扣器电磁铁结构中预埋光电通路的示意图。

图2是DW45欠压脱扣器电磁铁结构中预埋光电通路的示意图。

图3是本发明欠压脱扣器状态监控装置的电路基本原理。

图中1、前端盖，2、外壳，3、动铁芯，4、复位弹簧，L1、线圈，D1、光电发射管，D2、光电接收管，R1、第一限流电阻，HV、直流电压，CON、控制板的控制输出信号，VCC、电源，R2、采样电阻，U1、第一异或门，U2、第二异或门，S1、第一触发可控硅，S2、第二触发可控硅，LD、第一信号指示灯，LP、第二信号指示灯，HT、电网电压检测单元。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1、2所示，分别是DW450、DW45欠压脱扣器电磁铁，有控制板、前端盖1、外壳2、动铁芯3、复位弹簧4和线圈L1，前端盖1紧贴断路器内部扣板，电磁铁尾部被压板固定。电网电压经整流后的直流电压HV连接在线圈L1的一端，线圈L1的另一端连接控制板的控制输出端。

本发明的一种欠压脱扣器状态监控装置，包括监控电路、光电发射管D1和光电接收管D2，在线圈L1的内圈靠近弹簧的一侧设有两个相对的凹壁，两个凹壁处分别埋设光电发射管D1和光电接收管D2；所述光电发射管D1与第一限流电阻R1串联之后，并联于线圈L1的两端。光电发射管D1与第一限流电阻R1的连接位置可以互换。光电发射管D1和光电接收管D2之间的光通路为红外光通路或可见光通路。所述光电发射管D1和光电接收管D2之间成180°。当光电发射管D1和光电接收管D2之间不是180°时，可以靠漫反射实现光线的发射和接收，因此，光电发射管D1和光电接收管D2之间还可以成90°或其他角度。

所述光电发射管D1、第一限流电阻R1和光电接收管D2为贴片式元器件，从而不影响原线圈绕制工艺及参数。光电发射管D1和第一限流电阻R1预埋在线圈L1的同一个凹壁内，光电接收管D2预埋在线圈L1的另一个凹壁内。本发明可特别针对电磁铁外部无法设立光通路的场合。

所述监控电路包括电源VCC、电网电压检测单元HT、第一异或门U1和第二异或门U2，所述电源VCC通过相互串联的光电接收管D2和采样电阻R2接地，光电接收管D2和采样电阻R2的连接位置可以互换。所述电网电压检测单元HT输出SH信号和SL信号，所述SH信号和SL信号中，一路为高电平信号，另一路为低电平信号。SH信号和SL信号与电网电压是否欠压相关联，当电网电压非欠压时，SL信号为低电平信号，SH信号为高电平信号；当电网电压欠压时，SL信号为高电平信号，SH信号为低电平信号。

所述光电接收管D2与采样电阻R2之间的信号，和SL信号为第一异或门U1的输入信号；所述控制板的控制输出信号CON，和SH信号为第二异或门U2的输入信号。第一异或门U1的输出端通过第一触发可控硅S1连接第一信号指示灯LD，第二异或门U2的输出端通过第二触发可控硅S2连接第二信号指示灯LP。欠压脱扣器中，控制板的控制电磁铁通断的开关可以是MOS管、继电器等不同的功率元件，图3中等效为一开关K1，功率元件的控制信号即为本发明所述的控制板的控制输出信号CON，被引入到监控电路中。监控电路接收光电接收管D2的信号，与自身电网电压检测单元HT的信号相“异或”后触发第一指示灯，当“假脱扣”发生时，指示灯亮；监控电路同时接收欠压脱扣器对电磁铁的通断控制信号，与电网电压检测单元HT的另一信号相“异或”后触发第二指示灯，当欠压脱扣器失效时，指示灯亮。

当电网电压正常时，动铁芯3阻挡光电发射管D1和光电接收管D2的光路，光电接收管D2截止，串联于光电接收管D2的取样电阻上无电流流过；当电网电压正常瞬间波动或欠压脱扣器控制部分故障时，电磁铁线圈失电或线圈功率不足，不足以保持动铁芯处在“吸合位置”时，动铁芯3弹出，使光电发射管D1和光电接收管D2的光路被打开，光电接收管D2导通，光电接收管D2的限流取样电阻上有电流流过。

本发明的工作原理如下：

如图3所示，在电网电压正常(非欠压)时，欠压脱扣器控制板发出控制信号CON，开关K1接通，线圈L1中流过电流，动铁芯3被吸入。同时，并联于线圈L1两端的光电发射管D1发光。

非欠压时，光路始终被阻挡，光电接收管D2接收不到光信号，处于截止状态。一旦电网电压瞬间波动或欠压脱扣器控制板故障，动铁芯3“自由脱扣”后，光电发射管D1向光电接收管D2的光路被打开，光电接收管D2接收到光信号，处于饱和导通状态。

监控电路内部设有电网电压检测单元HT。当电网电压非欠压时，输出一路低电平信号SL，输出一路高电平信号SH。

监控电路内部电源VCC经光电接收管D2流过采样电阻R2，生产光信号SA，与SL信号由第一异或门U1“异或”处理后连接第一触发可控硅S1，第一触发可控硅S1的阳极连接第一信号指示灯LD。当动铁芯3“自由脱扣”后，SA信号为高，第一异或门U1触发第一触发可控硅S1，第一信号指示灯LD亮起。

SH信号与来自欠压脱扣器控制板的控制信号CON，由第二异或门U2“异或”处理后连接第二触发可控硅S2，第二触发可控硅S2的阳极连接第二信号指示灯LP。当欠压脱扣器控制回路失效后，控制信号CON为低，电网电压检测单元HT输出一路高电平信号SL，输出一路低电平信号SH。第二异或门U2触发第二触发可控硅S2，第二信号指示灯LP亮起。

本发明具有如下优点：

1、本发明原理简单，成本低廉，工作可靠，容易实现，能够监控欠压脱扣器状态，可为进一步提高电网运行质量提供保证。

2、可清晰地判断出欠压脱扣是电网电压真实的欠压脱扣，还是欠压脱扣器设计不当或损坏所引起的“假脱扣”。

3、根据本发明的指示信号，如果发生了“假脱扣”，则断路器可进行快速合闸。

4、根据本发明的指示信号，如果发生了“假脱扣”，则可表明欠压脱扣器有待改进之处。

5、既可用于单线圈电磁型欠压脱扣器，双线圈电磁型欠压脱扣器，也可以用于单线圈永磁型欠压脱扣器，双线圈永磁型欠压脱扣器。

6、可适用于任何电磁铁状态的监控。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种欠压脱扣器状态监控装置，所述欠压脱扣器包括控制板、前端盖(1)、外壳(2)、动铁芯(3)、复位弹簧(4)和线圈(L1)，电网电压经整流后的直流电压(HV)连接在线圈(L1)的一端，线圈(L1)的另一端连接控制板的控制输出端；其特征在于：包括监控电路、光电发射管(D1)和光电接收管(D2)，在线圈(L1)的内圈靠近弹簧的一侧设有两个相对的凹壁，两个凹壁处分别埋设光电发射管(D1)和光电接收管(D2)；

所述光电发射管(D1)与第一限流电阻(R1)串联之后，并联于线圈(L1)的两端；

所述监控电路包括电网电压检测单元(HT)，所述电网电压检测单元(HT)的输出信号与电网电压是否欠压相关联，所述监控电路根据电网电压检测单元(HT)的输出信号、光电接收管(D2)的截止导通状态输出第一报警信号，监控电路根据控制板的控制输出信号(CON)、光电接收管(D2)的截止导通状态输出第二报警信号。

2.如权利要求1所述的欠压脱扣器状态监控装置，其特征在于：所述监控电路包括电源(VCC)、电网电压检测单元(HT)、第一异或门(U1)和第二异或门(U2)，所述电源(VCC)通过相互串联的光电接收管(D2)和采样电阻(R2)接地，所述电网电压检测单元(HT)输出SH信号和SL信号，所述SH信号和SL信号中，一路为高电平信号，另一路为低电平信号；所述光电接收管(D2)与采样电阻(R2)之间的信号，和SL信号为第一异或门(U1)的输入信号；所述控制板的控制输出信号(CON)，和SH信号为第二异或门(U2)的输入信号。

3.如权利要求2所述的欠压脱扣器状态监控装置，其特征在于：所述第一异或门(U1)的输出端和第二异或门(U2)的输出端均通过触发可控硅连接有一信号指示灯。

4.如权利要求1所述的欠压脱扣器状态监控装置，其特征在于：当电网电压正常时，动铁芯(3)阻挡光电发射管(D1)和光电接收管(D2)的光路，光电接收管(D2)截止；当电网电压正常瞬间波动或欠压脱扣器控制部分故障时，动铁芯(3)弹出，使光电发射管(D1)和光电接收管(D2)的光路被打开，光电接收管(D2)导通。

5.如权利要求1所述的欠压脱扣器状态监控装置，其特征在于：所述光电发射管(D1)和光电接收管(D2)之间成一定角度。

6.如权利要求5所述的欠压脱扣器状态监控装置，其特征在于：所述光电发射管(D1)和光电接收管(D2)之间成180°或90°。

7.如权利要求1所述的欠压脱扣器状态监控装置，其特征在于：所述光电发射管(D1)和光电接收管(D2)之间的光通路为红外光通路或可见光通路。

8.如权利要求1所述的欠压脱扣器状态监控装置，其特征在于：所述光电发射管(D1)、第一限流电阻(R1)和光电接收管(D2)为贴片式元器件，光电发射管(D1)和第一限流电阻(R1)预埋在线圈(L1)的同一个凹壁内，光电接收管(D2)预埋在线圈(L1)的另一个凹壁内。