CN111092409A - 一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，属于断路器领域，包括浪涌保护电路、漏电集成专用电路和漏电信号输入电路，所述的浪涌保护电路输入端和三相电源输入端连接，浪涌保护电路输出端和三相整流电路连接，三相整流电路和可控硅电路电连接，降压电路输出端连接滤波稳压电路，滤波稳压电路和漏电集成专用电路电连接，可控硅电路分别和动作时间调节电路、漏电集成专用电路电连接，动作时间调节电路和漏电集成专用电路电连接，漏电集成专用电路和漏电信号输入电路。本发明提高浪涌保护的效果，增加断路器的耐压性，大大降低了内部电路的压降，优点在于功率低、抗干扰能力强，提高断路器工作的安全性。

Description

一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器
技术领域
本发明涉及一种断路器，具体是一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器。
背景技术
断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。断路器可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件。目前，已获得了广泛的应用。电的产生、输送、使用中，配电是一个极其重要的环节。配电系统包括变压器和各种高低压电器设备，低压断路器则是一种使用量大面广的电器。
现有的常规剩余电流动作断路器不具备防浪涌抗电磁干扰功能，其中的整流二极管耐压低易被击穿，可控硅选芯片为1.06mm通流能力小，零序电流互感器性能输出电压低温度特性不稳定变化率大，采用模拟电路功率大易误动作，现有电路无延时方式，电话易误动作，影响电路使用的安全性。
发明内容
对于现有的问题，本发明的目的在于提供一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，包括浪涌保护电路、三相整流电路、可控硅电路、降压电路、滤波稳压电路、动作时间调节电路、漏电集成专用电路和漏电信号输入电路，所述的浪涌保护电路输入端和三相电源输入端连接，浪涌保护电路输出端和三相整流电路连接，三相整流电路和可控硅电路电连接，接脱扣器线圈M1和三相整流电路电连接，接脱扣器线圈M2和降压电路输入端连接，降压电路输出端连接滤波稳压电路，滤波稳压电路和漏电集成专用电路电连接，可控硅电路分别和动作时间调节电路、漏电集成专用电路电连接，动作时间调节电路和漏电集成专用电路电连接，漏电集成专用电路和漏电信号输入电路，漏电信号输入电路通过导线和零序互感器连接。
作为本发明进一步的方案：所述的浪涌保护电路包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3，压敏电阻RV1一端和三相电源输入端A连接，压敏电阻RV1另一端和三相电源输入端C连接,压敏电阻RV2一端和三相电源输入端A连接，压敏电阻RV2另一端和三相电源输入端B连接，压敏电阻RV3一端和三相电源输入端B连接，压敏电阻RV3另一端和三相电源输入端C连接。
作为本发明进一步的方案：所述的三相整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12，三相电源输入端A和同时和二极管D11负极、二极管D10正极连接，三相电源输入端B和同时和二极管D4负极、二极管D5正极连接，三相电源输入端C和同时和二极管D1负极、二极管D8正极连接，二极管D10负极和二极管D9连接，二极管D11正极和二极管D12负极连接，二极管D11正极分别和二极管D3正极、二极管D2正极连接，二极管D3负极依次和二极管D4、二极管D5、二极管D6串联，二极管D2负极依次和二极管D1、二极管D8、二极管D7串联，接脱扣器线圈M1分别和二极管D9、二极管D6、二极管D7连接，二极管D2正极接地。
作为本发明进一步的方案：所述的可控硅电路包括压敏电阻RV4、可控硅SCR2和可控硅SCR1，可控硅SCR2和可控硅SCR1串联，接脱扣器线圈M2分别和可控硅SCR1、压敏电阻RV4一端连接，压敏电阻RV4另一端和二极管D2正极连接，二极管D2正极同时和可控硅SCR2连接，电容C6和可控硅SCR2并联。
作为本发明进一步的方案：所述的降压电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R6、电阻R5、电阻R1、电阻R2、电阻R11、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15，接脱扣器线圈M2依次和电阻R8、电阻R6、电阻R1、电阻R11、电阻R12、电阻R14、二极管D14负极连接，电阻R9并联在电阻R8两端，电阻R5并联在电阻R6两端，电阻R2并联在电阻R1两端，电阻R10并联在电阻R11两端，电阻R13并联在电阻R12两端，电阻R15并联在电阻R14两端。
作为本发明进一步的方案：所述的滤波稳压电路包括二极管D14和电容C7，二极管D14正极接地，电容C7并联在二极管D14两端。
作为本发明进一步的方案：所述的动作时间调节电路包括电容C6-1和电容C6-2，电容C6-1和电容C6-2并联，电容C6-1一端和二极管D2正极连接，电容C6-1另一端和运算放大器U1引脚6连接。
作为本发明进一步的方案：所述的漏电集成专用电路包括运算放大器U1、电容C4和电容C5，运算放大器U1引脚7连接可控硅SCR2，运算放大器U1引脚分别和二极管D14负极、二极管D13正极连接，二极管D13负极通过电阻R7和可控硅SCR1连接，运算放大器U1引脚3和二极管D2正极连接，运算放大器U1引脚5和电容C4一端连接，电容C4另一端和二极管D2正极连接，运算放大器U1引脚6和电容C5一端连接，电容C5另一端和二极管D2正极连接。
作为本发明进一步的方案：所述的漏电信号输入电路包括电容C8、电容C3、电容C2、电容C1和稳压元件A7，电容C8一端和运算放大器U1引脚2连接，电容C8另一端和运算放大器U1引脚3连接，电容C3一端和运算放大器U1引脚1连接，电容C3另一端和运算放大器U1引脚3连接，电容C2一端和运算放大器U1引脚1连接，电容C2另一端和运算放大器U1引脚2连接，运算放大器U1引脚1、电阻R3、电容C1、电阻R4、运算放大器U1引脚2依次串联，稳压元件A7并联在电容C1两端，电阻R2*并联在稳压元件A7两端，电阻R1*也并联在稳压元件A7两端，零序互感器Z1和稳压元件A7一端连接，零序互感器Z2和稳压元件A7另一端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明三相电源输入先经过浪涌保护电路再到三相整流电路，经过可控硅电路到动作时间调节电路、漏电集成专用电路输出到漏电输入电路经过零序互感器从而实现漏电及抗干扰功能，提高断路器的耐冲击、防浪涌的效果，增加断路器的耐压性，大大降低了内部电路的压降，优点在于功率低、抗干扰能力强。提高断路器工作的安全性。
附图说明
图1为带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设有”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例一：请参阅图1，一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，包括浪涌保护电路、三相整流电路、可控硅电路、降压电路、滤波稳压电路、动作时间调节电路、漏电集成专用电路和漏电信号输入电路，所述的浪涌保护电路输入端和三相电源输入端连接，浪涌保护电路输出端和三相整流电路连接，三相整流电路和可控硅电路电连接，接脱扣器线圈M1和三相整流电路电连接，接脱扣器线圈M2和降压电路输入端连接，降压电路输出端连接滤波稳压电路，滤波稳压电路和漏电集成专用电路电连接，可控硅电路分别和动作时间调节电路、漏电集成专用电路电连接，动作时间调节电路和漏电集成专用电路电连接，漏电集成专用电路和漏电信号输入电路，漏电信号输入电路通过导线和零序互感器连接。
浪涌保护电路防止浪涌危害，浪涌保护电路在相与相线之间、相线与零线之间放置高性能的压敏电阻，在雷击160次4000伏2000安培电击下不会损坏，提高断路器工作的安全性。
三相整流电路每相电路采用双整流二极管，目的是提高电路耐压，降低整流电路被电击穿的风险，整流二极管采用抗冲击设计结构，增加断路器的耐压性，方便使用。
可控硅电路中采用两可控硅串联设计，每颗可控硅耐压大于1000伏，每颗可控硅采用1.8mm的大通流能力的芯片（普通可控硅芯片为1.06mm）,dv/dt值大于50v/us,有效地保证在各种高次谐波干扰下不会误触发，保证安全。
采用高性能的零序互感器，在10I△条件下保持输出稳定的斜率，输出电压高、温度特性稳定、变化率小。在各种谐波干扰下保持失量为零。
日前市场上常用的集成电路功率较大，工作电流大于400uA,灵敏较高，为模拟电路设计。本方案采用的漏电集成专用电路为数字电路和模拟电路相结合的方式，内部采用CMOS电路代替原来的三极管，大大降低了内部电路的压降，优点在于功率低、抗干扰能力强。
动作时间调节电路采用模拟电路和数字电路相结合的方式，发挥模拟和数字电路各自的优势，在改进的电路中增加延时方式有效的防止电路误动作。
实施例二：在实施例一的基础上所述的浪涌保护电路包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3，压敏电阻RV1一端和三相电源输入端A连接，压敏电阻RV1另一端和三相电源输入端C连接,压敏电阻RV2一端和三相电源输入端A连接，压敏电阻RV2另一端和三相电源输入端B连接，压敏电阻RV3一端和三相电源输入端B连接，压敏电阻RV3另一端和三相电源输入端C连接，浪涌保护电路防止浪涌危害，在雷击160次4000伏2000安培电击下不会损坏，提高断路器工作的安全性。
三相整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12，三相电源输入端A和同时和二极管D11负极、二极管D10正极连接，三相电源输入端B和同时和二极管D4负极、二极管D5正极连接，三相电源输入端C和同时和二极管D1负极、二极管D8正极连接，二极管D10负极和二极管D9连接，二极管D11正极和二极管D12负极连接，二极管D11正极分别和二极管D3正极、二极管D2正极连接，二极管D3负极依次和二极管D4、二极管D5、二极管D6串联，二极管D2负极依次和二极管D1、二极管D8、二极管D7串联，接脱扣器线圈M1分别和二极管D9、二极管D6、二极管D7连接，二极管D2正极接地，三相整流电路提高电路耐压，降低整流电路被电击穿的风险，整流二极管采用抗冲击设计结构，增加断路器的耐压性，方便使用。
可控硅电路包括压敏电阻RV4、可控硅SCR2和可控硅SCR1，可控硅SCR2和可控硅SCR1串联，接脱扣器线圈M2分别和可控硅SCR1、压敏电阻RV4一端连接，压敏电阻RV4另一端和二极管D2正极连接，二极管D2正极同时和可控硅SCR2连接，电容C6和可控硅SCR2并联，可控硅电路保证在各种高次谐波干扰下不会误触发，保证安全。
降压电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R6、电阻R5、电阻R1、电阻R2、电阻R11、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15，接脱扣器线圈M2依次和电阻R8、电阻R6、电阻R1、电阻R11、电阻R12、电阻R14、二极管D14负极连接，电阻R9并联在电阻R8两端，电阻R5并联在电阻R6两端，电阻R2并联在电阻R1两端，电阻R10并联在电阻R11两端，电阻R13并联在电阻R12两端，电阻R15并联在电阻R14两端，提高电路工作的安全性。
滤波稳压电路包括二极管D14和电容C7，二极管D14正极接地，电容C7并联在二极管D14两端，保证电路工作的安全性。
动作时间调节电路包括电容C6-1和电容C6-2，电容C6-1和电容C6-2并联，电容C6-1一端和二极管D2正极连接，电容C6-1另一端和运算放大器U1引脚6连接。
漏电集成专用电路包括运算放大器U1、电容C4和电容C5，运算放大器U1引脚7连接可控硅SCR2，运算放大器U1引脚分别和二极管D14负极、二极管D13正极连接，二极管D13负极通过电阻R7和可控硅SCR1连接，运算放大器U1引脚3和二极管D2正极连接，运算放大器U1引脚5和电容C4一端连接，电容C4另一端和二极管D2正极连接，运算放大器U1引脚6和电容C5一端连接，电容C5另一端和二极管D2正极连接，保证电路工作的安全。
漏电信号输入电路包括电容C8、电容C3、电容C2、电容C1和稳压元件A7，电容C8一端和运算放大器U1引脚2连接，电容C8另一端和运算放大器U1引脚3连接，电容C3一端和运算放大器U1引脚1连接，电容C3另一端和运算放大器U1引脚3连接，电容C2一端和运算放大器U1引脚1连接，电容C2另一端和运算放大器U1引脚2连接，运算放大器U1引脚1、电阻R3、电容C1、电阻R4、运算放大器U1引脚2依次串联，稳压元件A7并联在电容C1两端，电阻R2*并联在稳压元件A7两端，电阻R1*也并联在稳压元件A7两端，零序互感器Z1和稳压元件A7一端连接，零序互感器Z2和稳压元件A7另一端连接，采用高性能的零序互感器，在10I△条件下保持输出稳定的斜率，输出电压高、温度特性稳定、变化率小。在各种谐波干扰下保持失量为零。
本发明的工作原理是：三相电源输入先经过浪涌保护电路再到三相整流电路，经过可控硅电路到动作时间调节电路、漏电集成专用电路输出到漏电输入电路经过零序互感器从而实现漏电及抗干扰功能。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，包括浪涌保护电路、三相整流电路、可控硅电路、降压电路、滤波稳压电路、动作时间调节电路、漏电集成专用电路和漏电信号输入电路，其特征在于，所述的浪涌保护电路输入端和三相电源输入端连接，浪涌保护电路输出端和三相整流电路连接，三相整流电路和可控硅电路电连接，接脱扣器线圈M1和三相整流电路电连接，接脱扣器线圈M2和降压电路输入端连接，降压电路输出端连接滤波稳压电路，滤波稳压电路和漏电集成专用电路电连接，可控硅电路分别和动作时间调节电路、漏电集成专用电路电连接，动作时间调节电路和漏电集成专用电路电连接，漏电集成专用电路和漏电信号输入电路，漏电信号输入电路通过导线和零序互感器连接。
2.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的浪涌保护电路包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、压敏电阻RV3，压敏电阻RV1一端和三相电源输入端A连接，压敏电阻RV1另一端和三相电源输入端C连接,压敏电阻RV2一端和三相电源输入端A连接，压敏电阻RV2另一端和三相电源输入端B连接，压敏电阻RV3一端和三相电源输入端B连接，压敏电阻RV3另一端和三相电源输入端C连接。
3.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的三相整流电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12，三相电源输入端A和同时和二极管D11负极、二极管D10正极连接，三相电源输入端B和同时和二极管D4负极、二极管D5正极连接，三相电源输入端C和同时和二极管D1负极、二极管D8正极连接，二极管D10负极和二极管D9连接，二极管D11正极和二极管D12负极连接，二极管D11正极分别和二极管D3正极、二极管D2正极连接，二极管D3负极依次和二极管D4、二极管D5、二极管D6串联，二极管D2负极依次和二极管D1、二极管D8、二极管D7串联，接脱扣器线圈M1分别和二极管D9、二极管D6、二极管D7连接，二极管D2正极接地。
4.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的可控硅电路包括压敏电阻RV4、可控硅SCR2和可控硅SCR1，可控硅SCR2和可控硅SCR1串联，接脱扣器线圈M2分别和可控硅SCR1、压敏电阻RV4一端连接，压敏电阻RV4另一端和二极管D2正极连接，二极管D2正极同时和可控硅SCR2连接，电容C6和可控硅SCR2并联。
5.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的降压电路包括电阻R8、电阻R9、电阻R6、电阻R5、电阻R1、电阻R2、电阻R11、电阻R10、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15，接脱扣器线圈M2依次和电阻R8、电阻R6、电阻R1、电阻R11、电阻R12、电阻R14、二极管D14负极连接，电阻R9并联在电阻R8两端，电阻R5并联在电阻R6两端，电阻R2并联在电阻R1两端，电阻R10并联在电阻R11两端，电阻R13并联在电阻R12两端，电阻R15并联在电阻R14两端。
6.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的滤波稳压电路包括二极管D14和电容C7，二极管D14正极接地，电容C7并联在二极管D14两端。
7.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的动作时间调节电路包括电容C6-1和电容C6-2，电容C6-1和电容C6-2并联，电容C6-1一端和二极管D2正极连接，电容C6-1另一端和运算放大器U1引脚6连接。
8.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的漏电集成专用电路包括运算放大器U1、电容C4和电容C5，运算放大器U1引脚7连接可控硅SCR2，运算放大器U1引脚分别和二极管D14负极、二极管D13正极连接，二极管D13负极通过电阻R7和可控硅SCR1连接，运算放大器U1引脚3和二极管D2正极连接，运算放大器U1引脚5和电容C4一端连接，电容C4另一端和二极管D2正极连接，运算放大器U1引脚6和电容C5一端连接，电容C5另一端和二极管D2正极连接。
9.根据权利要求1所述的带抗干扰防误动作保护功能的剩余电流动作断路器，其特征在于，所述的漏电信号输入电路包括电容C8、电容C3、电容C2、电容C1和稳压元件A7，电容C8一端和运算放大器U1引脚2连接，电容C8另一端和运算放大器U1引脚3连接，电容C3一端和运算放大器U1引脚1连接，电容C3另一端和运算放大器U1引脚3连接，电容C2一端和运算放大器U1引脚1连接，电容C2另一端和运算放大器U1引脚2连接，运算放大器U1引脚1、电阻R3、电容C1、电阻R4、运算放大器U1引脚2依次串联，稳压元件A7并联在电容C1两端，电阻R2*并联在稳压元件A7两端，电阻R1*也并联在稳压元件A7两端，零序互感器Z1和稳压元件A7一端连接，零序互感器Z2和稳压元件A7另一端连接。
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