CN108281331A - 三相欠压跳闸装置以及具有三相欠压跳闸装置的塑壳断路器 - Google Patents

三相欠压跳闸装置以及具有三相欠压跳闸装置的塑壳断路器 Download PDF

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Abstract

本公开内容涉及一种三相欠压跳闸装置，其能够基于线路的三相线路电压的欠压来使断路器自动跳闸，所述三相欠压跳闸装置包括三相功率被施加到的线路。欠压跳闸装置连接到三相功率被施加到的线路并被配置为操作用于在功率的三相中的任何一个上发生断相状况时使断路器自动跳闸。由于欠压跳闸装置在三相中的任何一个上发生断相状况时使断路器自动跳闸，所以可以容易地检测到归因于线路上的断开连接或故障的断相状况的发生。

Description

三相欠压跳闸装置以及具有三相欠压跳闸装置的塑壳断路器
技术领域
本公开内容涉及一种用于通过基于三相线路的欠压检测断相来使断路器自动跳闸(切断)的三相欠压跳闸装置以及一种具有这种三相欠压跳闸装置的塑壳断路器。
背景技术
通常，塑壳断路器(MCCB)被安装在工厂、建筑物等的功率接收和配送设施中的配电板中，并且用作用于在空闲状况下向负载供应功率或中断对负载的功率的开关装置。断路器还用于当在负载的使用期间归因于负载线路的异常情况而引起超过负载电流的大电流流动时切断从电源供应到负载的功率以便保护线路上的电线和负载装置。
为此，MCCB包括欠压跳闸装置，其能够在归因于断开连接等而引起施加的电压降低到预定值以下时使电路跳闸以防止损坏电路和连接到电路的负载装置。
图1是装备有传统欠压跳闸装置的MCCB的示意图。
如图1所示，可以将三相(R、S、T)的任何两相(例如S、T)的线路电压施加到安装在传统MCCB 100上的欠压跳闸装置110的电源端。欠压跳闸装置110在通电状态中感测两相(例如，S、T)10的线路电压的电平。当两相(S、T)的线路电压归因于线路上的故障而变为额定电压的35％至70％并且因此发生欠压时，欠压跳闸装置110使电路跳闸(切断)以防止损坏电路和连接到电路的负载装置。
图2是传统欠压跳闸装置110的电路图。
参考图2，传统欠压跳闸装置110包括用于对任何两相(例如S、T)的电压(交流(AC)电压)进行整流的整流器10、用于分压通过整流器10中的整流获得的线路电压(直流(DC)电压)的分压器11、由分压器11产生的分压Vdiv接通/断开的开关12以及根据电流进行磁化或去磁以使断路固定芯(未示出)磁化(或去磁)的励磁线圈13。
分压器11包括串联连接的两个电阻R1和R2，并且分压Vdiv由R1和R2的电阻比确定。整流器10可以包括桥式二极管，并且开关12可以包括MOSFET。
当两相(例如，S、T)电压通常被施加到线路时，从分压器11输出的分压Vdiv变得高于开关12的接通电压(或者MOSFET的栅极-源极电压)。当开关12由分压Vdiv接通时，装置内部的电路形成闭环，并且激励电流流过励磁线圈13。因此，励磁线圈13由激励电流磁化以使相邻的固定芯磁化，由此将电路维持处于稳定状态。
另一方面，当两相(例如，S、T)电压电平归因于断开连接等而降低(断相)时，分压器11的分压Vdiv变得低于开关12的接通电压。当分压Vdiv变得低于开关12的接通电压时，开关12断开，内部电路根据开关12的断开而形成开环，并且通过开关13的通电电流被切断。因此，励磁线圈13以及先前由激励电流磁化的固定芯被去磁，从而使断路器(未示出)工作。因此，使电路跳闸。
然而，由于传统欠压跳闸装置连接到三相(R、S、T)中的任何两相(例如S、T)以在断开连接或检测到故障的情况下执行跳闸操作，所以它可能不能识别到关于另一相R的断开连接或故障的发生，因此可能不会对相R执行线路跳闸(切断)。
发明内容
本公开的目标是提供一种三相欠压跳闸装置，其能够通过检测在三相功率线路中的至少一个上发生的断开连接或故障来稳定地执行线路跳闸，以及一种具有这种三相欠压跳闸装置的塑壳断路器。
本公开内容的目标不限于上述目标，并且本领域技术人员可以从以下描述中认识到其他目标和优点。此外，将容易地认识到，本公开内容的目标和优点可以通过随附权利要求及其组合中记载的单元来实践。
根据本公开内容的一个方面，一种塑壳断路器可以包括三相电源被施加到其的线路和三相欠压跳闸装置，该三相欠压跳闸装置连接到线路并被配置为操作用于当在电源的三相中的任何一个上发生断相状况时使电路自动跳闸。
根据本公开内容的实施例，三相功率包括R相功率、S相功率和T相功率。
根据本公开内容的实施例，三相欠压跳闸装置可以包括：整流器，其连接到线路并被配置为对施加到线路的三相功率进行整流并输出三相线路电压；分压器，其被配置为分配由整流器整流的三相线路电压的平均电压；放大器，其被配置为放大由分压器分配的平均电压；比较器，其被配置为将放大的平均电压与参考电压进行比较并输出断相检测信号；以及开关，其根据比较器的断相检测信号而被接通或断开，并且被操作用于在被接通时将电流供应给用于使断路器跳闸的励磁线圈。
根据本公开内容的实施例，放大器可以包括OP放大器，并且开关可以包括MOSFET。
根据本公开内容的实施例，三相欠压跳闸装置还可以包括相检测器，其由比较器输出的断相检测信号启用以在断相状况发生时检测具有断相状况的相。
根据本公开内容的实施例，断相检测器可以包括：第一整流和分压单元以及第二整流和分压单元，其被配置为对三相的线路电压之中的两相的线路电压进行整流和分压；以及第二比较器，其被配置为将来自第一整流和分压单元与第二整流和分压单元的分压的电压进行比较并输出指示具有断相状况的相的比较信号。
根据本公开内容的实施例，第一整流和分压单元以及第二整流和分压单元可以共同地接收一个相的线路电压并以相同的电阻比来分压该电压。
根据本公开内容，由于在三相中的任何一个上发生断相状况时可以使电路跳闸，所以可以容易地检测到归因于线路上的断开连接或故障的断相状况的发生。因此，可以以高准确度和高稳定性使电路跳闸。
另外，根据本公开内容，当发生断相状况时从欠压跳闸装置输出的断相检测信号被用作断相检测器的启用信号。因此，断相检测器可以以高准确度检测处于断相状况的相。
附图说明
图1是装备有传统欠压跳闸装置的MCCB的示意图。
图2是传统欠压跳闸装置的电路图。
图3是根据本公开内容的实施例的装备有三相欠压跳闸装置的MCCB的示意图。
图4是根据本公开内容的实施例的三相欠压跳闸装置的详细电路图。
图5是图示了根据本公开内容的实施例的三相欠压跳闸装置的应用示例的图示。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本公开内容的实施例。应当理解，本公开不限于以下实施例，并且实施例仅用于说明性目的。
在本说明书中，相同的附图标记表示相同或相似的元件，尽管元件处于不同的实施例中。将省略对元件的冗余描述。如本文中使用的，单数形式的“一”，“一”和“所述”包括复数指代，除非上下文另行明确指示。
图3是根据本公开内容的实施例的装备有三相欠压跳闸装置200的MCCB100的示意图。
如图3所示，根据本公开内容的实施例的三相欠压跳闸装置200连接到三相(R、S、T)线路以监视三相线路电压的状态。当三相中的任一个上发生断相状况时，三相欠压跳闸装置200使电路跳闸(切断)以防止损坏电路和连接到电路的负载装置。
图4是根据本公开内容的实施例的三相欠压跳闸装置200的详细电路图。
如图4所示，根据本公开内容的三相欠压跳闸装置200包括用于对三相(R、S、T)线路电压(AC电压)进行整流的整流器20、用于分压由整流器20整流的三相线路电压(DC电压)并输出其平均值的分压器21、用于放大从分压器20输出的电压平均值的放大器22、用于将从放大器22输出的电压平均值与参考电压值进行比较并输出断相检测信号的比较器23、根据从比较器23输出的断相检测信号而被接通/断开的开关24、根据流过开关24的接通/断开的电流进行磁化(或去磁)以使断路固定芯(未示出)磁化(或去磁)从而使断路器(未示出)跳闸的励磁线圈(未示出)。
整流器10可以包括桥式二极管。
分压器21包括串联连接的两个电阻器R1和R2，并基于电阻器R1与R2的电阻比来分压三相线路电压以输出电压平均值(平均线路电压)。
放大器22可以包括OP放大器，并且开关24可以包括MOSFET。然而，本公开内容的实施例不限于此。可以包括各种开关。
在下文中，将描述根据本公开内容的实施例的如以上配置的三相欠压跳闸装置200的操作。
当三相(R、S、T)电压被正常地施加到线路时，在整流器20中整流的3相电压由分压器21分压。此时，由分压器21产生的分压的电压被设定为三相电压的平均值。
从分压器21输出的平均线路电压由放大器22放大，然后被输入到比较器23。比较器23将输入的平均线路电压与预设参考电压进行比较，并输出高电平的比较信号，更具体地是指示尚未发生断相状况的断相检测信号。
参考电压被设定为小于平均线路电压。因此，当三相(R、S、T)电压被正常地施加到线路时，比较器23向开关24输出指示尚未检测到断相的高电平断相检测信号，由此接通开关24，更具体地是MOSFET。当开关24由高电平断相检测信号接通时，内部电路形成闭环，因此激励电流流过励磁线圈25。因此，励磁线圈25由电流磁化以使相邻的固定芯磁化。由此，电路维持稳定状态。
另一方面，如果在三相(R、S、T)中的至少一个中发生断相状况并且线路电压降低，则在电压由整流器20整流并由分压器21分压后从分压器21输出的平均线路电压变为等于或低于参考电压。结果，比较器23输出低电平比较信号，更具体地是指示发生断相位状况的断相检测信号，由此断开关24。
当由低电平断相检测信号断开开关24时，内部电路形成开环，并且通过断开开关24来切断流过励磁线圈25的电流。由此，励磁线圈25被去磁。当励磁线圈25被断开时，相邻的固定铁芯被去磁。因此，使断路器(未示出)工作并且使电路跳闸。
图5是图示了根据本公开内容的实施例的三相欠压跳闸装置200的应用示例的图示。
如图5所示，从本公开内容的三相欠压跳闸装置200输出的断相检测信号可以用作断相检测器300的操作信号，断相检测器300检测已经发生了断相状况的相。
断相检测器300可以包括用于对两相的线路电压进行整流和分压的第一整流和分压单元30以及第二整流和分压单元31和用于将由第一整流和分压单元30与第二整流和分压单元31产生的分压的电压进行比较并输出指示实际上已经发生了断相状况的相的比较信号的第二比较器32。
第一整流和分压单元30以及第二整流和分压单元31接收三相线路电压之中的共同的一个相的线路电压。这里，设定了用于对电压进行分压的相同电阻比。
在本实施例中，第一整流和分压单元30以及第二整流和分压单元31接收共同的S相的线路电压。第一整流和分压单元30接收R相和S相的线路电压，第二整流和分压单元31接收S相和T相的线路电压。
根据从三相欠压跳闸装置200的第一比较器23输出的低电平比较信号来启用(或触发)第二比较器300，并且第二比较器300将来自第一整流和分压单元30的分压的电压以及来自第二整流和分压单元31的分压的电压进行比较以确定分压的电压中较高的一个。
因此，当在三相中的任一个上检测到断相状况时，根据本公开内容的三相欠压跳闸装置200可以控制断路器以使电路跳闸，并且同时向断相检测单元300输出低电平比较信号，更具体地是断相检测信号，以启用断相检测单元300。
由于断相检测器300的第一整流和分压单元30以及第二整流和分压单元31接收三相线路电压之中的共同的一个相的线路电压，所以能够根据比较结果来获知已经发生了断相状况的相。
例如，当R相为断相时，从第一整流和分压单元30输出的分压的电压比从第二整流和分压单元31输出的分压的电压低，并且因此第二比较器32输出低电平比较信号。当T相是断相时，第二比较器32使用相同的方法输出高电平比较信号。
当S相为断相时，从第一整流和分压单元30输出的分压的电压和从第二整流和分压单元31输出的分压的电压几乎彼此相等，因此不会从第二比较器32生成输出。
因此，基于从第二比较器32输出的比较信号，可以容易地识别发生断相状况的相。通过使用比较信号，使用两相线路电压的电路或装置可以稳定地进行线路切换。
总之，本实施例的三相欠压跳闸装置200可以通过第一比较器23确定在三相中的至少一个上是否已经发生断相状况，并且通过第二比较器23确定三相之中具有断相状况的相。
在本实施例中，两个整流和分压单元已经被描述为示例，但是本公开内容不限于此。作为另一示例，可以提供三个或更多个整流和分压单元，并且第二比较器32可以将多个整流和分压单元的输出电压进行比较以检测连接到整流和分压单元的相之中已经发生了断相状况的相。
如上所述，本实施例的三相欠压跳闸装置可以用于在三相中的任何一个上发生断相状况时使电路跳闸。因此，三相欠压跳闸装置可以以高准确度检测由线路上的断开连接或故障引起的断相状况的发生，并且可以有效地应用于线路切换等。
根据上述本公开内容的三相欠压跳闸装置和具有这种三相欠压跳闸装置的断路器不限于上述实施例的结构和方法。将理解，在不脱离本公开内容的精神或范围的情况下，本公开内容可以以其他具体形式实现。因此，应当理解，上述实施例在所有方面都应被认为是说明性的而不是限制性的。
上述本公开内容可以由本发明所属领域的技术人员以各种方式替代、更改和修改而不偏离本公开内容的范围和精神。因此，本公开内容不限于上述示例性实施例和附图。本发明的范围应仅由随附权利要求及其等价要件限定。

Claims (10)

1.一种三相欠压跳闸装置，其连接到三相功率被施加到的线路并被配置为操作用于在所述功率的三相中的任一个上发生断相状况时使断路器自动跳闸，所述三相欠压跳闸装置包括：
整流器，其被配置为对施加到所述线路的所述三相功率进行整流并输出三相线路电压；
分压器，其被配置为分配由所述整流器整流的所述三相线路电压的平均电压；
放大器，其被配置为放大由所述分压器分配的所述平均电压；
比较器，其被配置为将由所述放大器放大的所述平均电压与参考电压进行比较并输出断相检测信号；以及
开关，其根据所述比较器的所述断相检测信号而被接通或断开，并且被操作用于在被接通时将电流供应给用于使所述断路器跳闸的励磁线圈。
2.根据权利要求1所述的三相欠压跳闸装置，其中，所述放大器包括OP放大器，并且
所述开关包括MOSFET。
3.根据权利要求1所述的三相欠压跳闸装置，还包括：
相检测器，其由所述比较器输出的所述断相检测信号启用以检测实际上具有所述断相状况的相。
4.根据权利要求3所述的三相欠压跳闸装置，其中，断相检测器包括：
第一整流和分压单元以及第二整流和分压单元，其被配置为对所述三相的线路电压之中的两相的线路电压进行整流和分压；以及
第二比较器，其被配置为将来自所述第一整流和分压单元与所述第二整流和分压单元的分压的电压进行比较并输出指示具有所述断相状况的相的比较信号。
5.根据权利要求4所述的三相欠压跳闸装置，其中，所述第一整流和分压单元以及所述第二整流和分压单元共同地接收一个相的线路电压并以相同的电阻比来分压所述电压。
6.根据权利要求4所述的三相欠压跳闸装置，其中，所述第二比较器将来自所述第一整流和分压单元的分压的电压与来自所述第二整流和分压单元的分压的电压进行比较以识别分压的电压中较高的一个。
7.一种塑壳断路器，包括三相功率被施加到的线路和三相欠压跳闸装置，所述三相欠压跳闸装置连接到线路并被配置为操作用于在所述功率的三相中的任何一个上发生断相状况时使电路自动跳闸，
其中，所述三相欠压跳闸装置包括：
整流器，其连接到所述线路并被配置为对施加到所述线路的所述三相功率进行整流并输出三相线路电压；
分压器，其被配置为分配由所述整流器整流的所述三相线路电压的平均电压；
放大器，其被配置为放大由所述分压器分配的所述平均电压；
比较器，其被配置为将通过放大器放大的所述平均电压与参考电压进行比较并输出断相检测信号；以及
开关，其根据所述比较器的所述断相检测信号而被接通或断开，并且被操作用于在被接通时将电流供应给用于使所述断路器跳闸的励磁线圈。
8.根据权利要求7所述的断路器，还包括：
相检测器，其由所述比较器输出的所述断相检测信号启用以检测实际上具有所述断相状况的相。
9.根据权利要求9所述的断路器，其中，断相检测器包括：
第一整流和分压单元以及第二整流和分压单元，其被配置为对所述三相的线路电压之中的两相的线路电压进行整流和分压；以及
第二比较器，其被配置为将来自所述第一整流和分压单元与所述第二整流和分压单元的分压的电压进行比较并输出指示具有所述断相状况的相的比较信号。
10.根据权利要求10所述的断路器，其中，所述第一整流和分压单元以及所述第二整流和分压单元共同地接收一个相的线路电压并以相同的电阻比来分压所述电压。
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