CN106300239A - 一种剩余电流动作断路器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种剩余电流动作断路器，电源输入端依次与电源脱扣电路、触发电路、剩余电流动作电路以及剩余电流检测电路相连，电源脱扣电路与剩余电流检测电路之间设有节能降耗主动选择电路，节能降耗主动选择电路包括三极管，发射极和集电极分别通过电阻R5和电阻R6与脱扣电源电路的正输出端连接，三极管的基极与集电极之间并联电阻R8，基极通过稳压管接地，发射极与剩余电流动作控制电路连接，剩余电流动作控制电路还设有延时可调电路以及芯片，通过设置节能降耗主动选择电路，来实现节能降耗，极大的降低断路器的能耗，同时通过设置延时可调电路，使得该断路器能够根据不同的保护要求进行设置，同时极大的提高了整体的断路器性能。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种用于剩余电流动作断路器。
背景技术
在低压电网中安装剩余电流动作保护器（residual current operatedprotective device，简称为RCD，以下简称剩余电流保护器）是防止人身触电、电气火灾及电气设备损坏的一种有效的防护措施。
剩余电流动作断路器是检测剩余电流，将剩余电流值与基准值相比较，当剩余电流值超过基准值时，使主电路触头断开的机械开关电器，剩余电流断路器带有过载和短路保护，有的剩余电流断路器还可带有过电压保护。
如何去提高剩余电流动作断路器的性能，是目前断路器领域里需要进一步提高的内容。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提出了一种剩余电流动作断路器。
本发明的技术方案是： 一种剩余电流动作断路器，其包括电源输入端，所述电源输入端依次与电源脱扣电路、触发电路、剩余电流动作电路以及剩余电流检测电路相连，所述电源脱扣电路与剩余电流检测电路之间设有节能降耗主动选择电路，所述节能降耗主动选择电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的发射极和集电极分别通过电阻R5和电阻R6与脱扣电源电路的正输出端连接，三极管Q3的基极与集电极之间并联电阻R8，所述三极管Q3的基极通过稳压管D9接地，所述三极管Q3的发射极与剩余电流动作控制电路连接，电阻R5的阻值与电阻R6的阻值的比值在5-6之间，所述剩余电流动作控制电路还设有延时可调电路以及芯片，所述芯片为SN54123。
所述延时可调电路包括可调电阻R11，所述可调电阻R11的两个固定端分别与芯片的4脚和5脚连接，可调电阻R11的任意一个固定端与芯片的4脚或5脚之间串联电阻R10，可调电阻R11的调节端与4脚或5脚连接，可调电阻R11与电阻R10串联后的两端并联二极管D11。
所述芯片的5脚与接地脚之间设有延时抗干扰放电电路，所述延时抗干扰放电电路为并联在两脚之间的电阻R12。
所述电源输入端与电源脱扣电路之间设有抗雷击浪涌电路，所述电源输入端为4个，分别为输入L1端、输入L2端、输入L3端以及输入N端，任意两个电源输入端之间并联两个串联后的压敏电阻。
所述电源脱扣电路为任意相任意线取电电源脱扣电路，任意相任意线取电电源脱扣电路包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8和脱扣线圈L，二极管D1、D2、D3和D4的正极连接在一起作为电源正输出端，二极管D5、D6、D7和D8的负极连接在一起作为电源负输出端，二极管D1的正极和D5的负极，二极管D2的正极和二极管D6负极，二极管D3的正极和二极管D7负极，二极管D4正极和二极管D8的负极分别连接，连接后再分别与电源输入端连接。
所述触发电路为双硅分压触发电路，其包括可控硅Q1和可控硅Q2，所述可控硅Q1的的控制端与芯片的7脚连接，可控硅Q1的阴极接地，可控硅Q1的阳极接可控硅Q2的阴极，可控硅Q2的阳极与电源脱扣电路以及节能降耗主动选择电路连接，可控硅Q2的控制端与其阳极之间并联电阻R2，所述可控硅Q2的控制端与可控硅Q1的阳极之间依次并联电阻R4和电容C2，所述可控硅Q2的控制端通过电阻R3接地。
所述剩余电流动作控制电路还设有稳压电路，所述稳压电路包括并联连接的电解电容C3和稳压管D10，电解电容C3的正极接节能降耗主动选择电路，电解电容C3的负极接地。
所述剩余电流检测电路包括两个剩余电流检测端，两个剩余电流检测端分别通过电阻R13和电阻R14后与剩余电流动作控制电路的两个输入端连接，两个剩余电流检测端之间依次并联电阻R15和电容C10，剩余电流动作控制电路的两个输入端之间并联电容C9，所述剩余电流动作控制电路的两个输入端分别通过电容C5和电容C8接地。
所述电源输入端处还设有剩余电流试验电路，包括试验按钮T和试验电阻R1。
本发明的有益效果：通过设置节能降耗主动选择电路，来实现节能降耗，极大的降低断路器的能耗，同时通过设置延时可调电路，使得该断路器能够根据不同的保护要求进行设置，同时极大的提高了整体的断路器性能。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
下面针对附图对本发明的实施例作进一步说明：
如图所示， 本发明提供了一种剩余电流动作断路器，其包括电源输入端，所述电源输入端依次与电源脱扣电路、触发电路、剩余电流动作电路以及剩余电流检测电路相连，所述电源脱扣电路与剩余电流检测电路之间设有节能降耗主动选择电路，所述节能降耗主动选择电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的发射极和集电极分别通过电阻R5和电阻R6与脱扣电源电路的正输出端连接，三极管Q3的基极与集电极之间并联电阻R8，所述三极管Q3的基极通过稳压管D9接地，所述三极管Q3的发射极与剩余电流动作控制电路连接，电阻R5的阻值与电阻R6的阻值的比值在5-6之间，且电阻R3的阻值在100K以下，从而使得该断路器在50V的情况下也能动作。所述剩余电流动作控制电路还设有延时可调电路以及芯片，所述芯片为SN54123。
电源电压在AC 275V-175V时该电路主动选择电阻R5给芯片供电; 电源电压从AC175V-50V时逐渐转换为电阻R6经过Q3给芯片供电。R5选择470K，电阻R6选择80K，二极管D9选择16v，二极管D10选择20v，国家标准要求电源电压AC50V时剩余电流动作断路器能正常工作。
所以端口输入额定电压时三极管Q3发射极电位高于基极电位，三极管Q3处于截止状态。端口输入电压低于一定值时三极管Q3发射极电位低于基极电位，三极管Q3导通。
普通电路只有电阻R5直接给芯片供电 (普通电路电阻R5选择100K) ，所以在电源额定电压AC220V 时，普通电路的功耗约为（220-20）x (220-20)/100=400毫瓦。
电源额定电压AC220V 时该节能降耗主动选择电路的功耗约为（220-20）x (220-20)/470+（220-16）x220/2000=107.546毫瓦。节电292.454毫瓦，即每台开关（剩余电流动作断路器）年节电0.292454/1000 x24 x365=2.56度。同时使开关温升大幅降低，大大提升开关的综合质量。
在电源额定电压AC380V 时，普通电路的功耗约为（380-20）x (380-20)/100=1296毫瓦。
电源额定电压AC380V 时该节能降耗主动选择电路的功耗约为（380-20）x (380-20)/470+（380-16）x380/2000=345毫瓦。节电0.951瓦，即每台开关（剩余电流动作断路器）年节电0.951/1000 x24 x365=8.33度。同时使开关温升大幅降低，对开关质量提升尤为明显。
所述延时可调电路包括可调电阻R11，所述可调电阻R11的两个固定端分别与芯片的4脚和5脚连接，可调电阻R11的任意一个固定端与芯片的4脚或5脚之间串联电阻R10，可调电阻R11的调节端与4脚或5脚连接，可调电阻R11与电阻R10串联后的两端并联二极管D11。二极管D11的阴极串联电阻R9后与可调电阻的一端并联，而芯片的5脚通过电容C7接地，利用可调电阻阻值可变的性能，实现延时调节，能够有效的实现不同的保护时间设定。
所述可调电阻R11的调节端通过电容C7接地，该调节电阻R11为电位器，可以连续可调，通过调节电位器的阻值，来调节延时时间，能够在遇到较大的脉冲的情况下，通过调节时间将脉冲消除或过滤，实现较好的延时。
所述剩余电流动作控制电路包括芯片、可控硅电路以及稳压电路，所述芯片为SN54123。采用SN54123芯片作为芯片，其成本较低，虽然其延时不精准，但是通过延时可调电路的设计，提高了其延时精度，而且还极大的降低了成本。
所述芯片的5脚与接地脚之间设有延时抗干扰放电电路，所述延时抗干扰放电电路为并联在两脚之间的电阻R12。能够有效的降低芯片受到的干扰，在应用在剩余电流动作断路器上时，能够使其在连续干扰作用下保持正常状态。且该电阻R12的阻值为至少一兆欧，电阻R12能够让外围电路的电容放电，防止芯片进入锁存状态，从而使剩余电流动作断路器在连续干扰作用下保持正常状态。
所述电源输入端与电源脱扣电路之间设有抗雷击浪涌电路，所述电源输入端为4个，分别为输入L1端、输入L2端、输入L3端以及输入N端，任意两个电源输入端之间并联两个串联后的压敏电阻，四线输入，故总共有4个压敏电阻RV1、RV2、RV3和RV4。该保护电路的压敏电阻采用放射状（星形）接法使其在吸收三相四线断路器各线间雷击浪涌时总是保持二只压敏电阻串联状态，这样能使压敏电阻吸收雷击浪涌的容量成倍增加。电路设计时可以减少压敏电阻的功率与数量而能达到原来的功效，使整个 PCB 板成本降低，体积缩小。采用该保护电路具有以下有益效果 ：抗雷击浪涌能力强 ；在电源故障情况下能正常工作 ；漏电信号检测稳定可靠 ；整个电路设计简单、电磁兼容特性高，体积小，生产成本 底。
所述电源脱扣电路为任意相任意线取电电源脱扣电路，任意相任意线取电电源脱扣电路包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8和脱扣线圈L，二极管D1、D2、D3和D4的正极连接在一起作为电源正输出端，二极管D5、D6、D7和D8的负极连接在一起作为电源负输出端，二极管D1的正极和D5的负极，二极管D2的正极和二极管D6负极，二极管D3的正极和二极管D7负极，二极管D4正极和二极管D8的负极分别连接，连接后再分别与电源输入端连接。
这样只要三相四线断路器的四个输出线有任意二个线有电压，电源正负极就有一个能使断路器正常工作的电压。
所述触发电路为双硅分压触发电路，其包括可控硅Q1和可控硅Q2，所述可控硅Q1的的控制端与芯片的7脚连接，可控硅Q1的阴极接地，可控硅Q1的阳极接可控硅Q2的阴极，可控硅Q2的阳极与电源脱扣电路以及节能降耗主动选择电路连接，可控硅Q2的控制端与其阳极之间并联电阻R2，所述可控硅Q2的控制端与可控硅Q1的阳极之间依次并联电阻R4和电容C2，所述可控硅Q2的控制端通过电阻R3接地。可控硅Q1的控制端通过电阻R7接地，可控硅Q1的控制端与芯片的7脚连接，芯片的7脚和6脚之间并联电容C6，芯片的7脚通过电容C1接地。
通过有选择的选择一个可控硅或是两个，假设原来普通单硅电路耐压是600V，该双硅电路可以达到1200V，三硅可以达到1800V；有效的满足目前对剩余电流动作断路器的耐压值需求。
所述剩余电流动作控制电路还设有稳压电路，所述稳压电路包括并联连接的电解电容C3和稳压管D10，电解电容C3的正极接节能降耗主动选择电路，电解电容C3的负极接地。
所述剩余电流检测电路包括两个剩余电流检测端，两个剩余电流检测端分别通过电阻R13和电阻R14后与剩余电流动作控制电路的两个输入端连接，两个剩余电流检测端之间依次并联电阻R15和电容C10，剩余电流动作控制电路的两个输入端之间并联电容C9，所述剩余电流动作控制电路的两个输入端分别通过电容C5和电容C8接地。
所述电源输入端处还设有剩余电流试验电路，包括试验按钮T和试验电阻R1。
实施例不应视为对发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种剩余电流动作断路器，其包括电源输入端，其特征在于：所述电源输入端依次与电源脱扣电路、触发电路、剩余电流动作电路以及剩余电流检测电路相连，所述电源脱扣电路与剩余电流检测电路之间设有节能降耗主动选择电路，所述节能降耗主动选择电路包括三极管Q3，所述三极管Q3的发射极和集电极分别通过电阻R5和电阻R6与脱扣电源电路的正输出端连接，三极管Q3的基极与集电极之间并联电阻R8，所述三极管Q3的基极通过稳压管D9接地，所述三极管Q3的发射极与剩余电流动作控制电路连接，电阻R5的阻值与电阻R6的阻值的比值在5-6之间，所述剩余电流动作控制电路还设有延时可调电路以及芯片，所述芯片为SN54123。
2.根据权利要求1所述的一种剩余电流动作断路器，其特征在于：所述延时可调电路包括可调电阻R11，所述可调电阻R11的两个固定端分别与芯片的4脚和5脚连接，可调电阻R11的任意一个固定端与芯片的4脚或5脚之间串联电阻R10，可调电阻R11的调节端与4脚或5脚连接，可调电阻R11与电阻R10串联后的两端并联二极管D11。
3.根据权利要求1所述的一种剩余电流动作断路器，其特征在于：所述芯片的5脚与接地脚之间设有延时抗干扰放电电路，所述延时抗干扰放电电路为并联在两脚之间的电阻R12。
4.根据权利要求1所述的剩余电流动作断路器，其特征在于：所述电源输入端与电源脱扣电路之间设有抗雷击浪涌电路，所述电源输入端为4个，分别为输入L1端、输入L2端、输入L3端以及输入N端，任意两个电源输入端之间并联两个串联后的压敏电阻。
5.根据权利要求4所述的一种剩余电流动作断路器，其特征在于：所述电源脱扣电路为任意相任意线取电电源脱扣电路，任意相任意线取电电源脱扣电路包括二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8和脱扣线圈L，二极管D1、D2、D3和D4的正极连接在一起作为电源正输出端，二极管D5、D6、D7和D8的负极连接在一起作为电源负输出端，二极管D1的正极和D5的负极，二极管D2的正极和二极管D6负极，二极管D3的正极和二极管D7负极，二极管D4正极和二极管D8的负极分别连接，连接后再分别与电源输入端连接。
6.根据权利要求1所述的一种剩余电流动作断路器，其特征在于：所述触发电路为双硅分压触发电路，其包括可控硅Q1和可控硅Q2，所述可控硅Q1的的控制端与芯片的7脚连接，可控硅Q1的阴极接地，可控硅Q1的阳极接可控硅Q2的阴极，可控硅Q2的阳极与电源脱扣电路以及节能降耗主动选择电路连接，可控硅Q2的控制端与其阳极之间并联电阻R2，所述可控硅Q2的控制端与可控硅Q1的阳极之间依次并联电阻R4和电容C2，所述可控硅Q2的控制端通过电阻R3接地。
7.根据权利要求1所述的一种剩余电流动作断路器，其特征在于：所述剩余电流动作控制电路还设有稳压电路，所述稳压电路包括并联连接的电解电容C3和稳压管D10，电解电容C3的正极接节能降耗主动选择电路，电解电容C3的负极接地。
8.根据权利要求1所述的一种剩余电流动作断路器，其特征在于：所述剩余电流检测电路包括两个剩余电流检测端，两个剩余电流检测端分别通过电阻R13和电阻R14后与剩余电流动作控制电路的两个输入端连接，两个剩余电流检测端之间依次并联电阻R15和电容C10，剩余电流动作控制电路的两个输入端之间并联电容C9，所述剩余电流动作控制电路的两个输入端分别通过电容C5和电容C8接地。
9.根据权利要求1所述的一种剩余电流动作断路器，其特征在于：所述电源输入端处还设有剩余电流试验电路，包括试验按钮T和试验电阻R1。
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