CN1345475A - 断路器 - Google Patents

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Abstract

用于由一个三相AC供应电源(11)和由三条活电源线(R－R’、S－S’及T－T’)连接供应电源(11)之一负载(12)所形成的一电源/负载电路中之一种断路器(10);断路器(10)包含一跳脱电路(60),其包括与面对供应电源(11)的个别电源线串联连接的开关(SW1);一变压器(T1),具有沿个别电源线顺序串联连接的至少三个平衡一大绕组(P1至P3)和一个二大绕组(S1);及一电压比较器(50),连接于二大绕组(S1)以将变压器(T1)中感应的一电压与一参考电压比较,且在一泄漏故障的事件中提供一跳脱信号子跳脱电路(60)来打开开关(SW1);另设有一电路路径,其具有一组合电压感测器/比较器(30),并跨越变压器(T1)之相反侧及在它的外部延伸以感测和相互比较两个相对相位电压,且在一电压不平衡故障的事件中模拟一泄漏故障情况使变压器(T1)测得及使电压比较器(50)提供一跳脱信号。

Description

断路器
发明领域
本发明系关于用以在一电路故障之事件中将一负载从一个AC供应电源断接的一种断路器。
背景技术
用在一个电源/负载电路中的断路器为一般已知；一典型断路器包括有一变压器，用以监视在流过负载前后之电流并当电路例如在一大地泄漏故障之情形中不平衡时感应一电压；一电压比较器，用以将感应出电压与一参考电压比较并产生指示电压差异的一信号；及一开关器，用于如果电压差异大得不能接受则将负载从供应电源断接。
本发明寻求提供一改良的断路器。
发明内容
棍据本发明，提供一种用于被一个三相AC供应电源和使用三条活电源线连接该供应电源之一负载所形成的一电源/负载电路中之断路器，该断路器包含一跳脱电路，其包括与面对供应电源的个别电源线串联连接之正常打开之开关器：一变压器，其具有沿着个别电源线顺序串联连接的至少三个平衡初级绕组和一个次级绕组；一电压比较器，其连接于次级绕组以将在变压器中感应一电压与一参考电压比较且在一泄漏故障的事件中提供一跳脱信号子跳脱电路来打开开关器以将该负载从供应电源断接：及一电路路径，其包含一组合电压感测器/比较器并延长横越变压器之外部相反侧以互相感测和比较两个相他对相位电压且在一电压不平衡故障的事件中模拟一泄漏故障情况使变压器测得而电压比较器提供一个该跳脱信号。
较佳地，该组合电压感测器/比较器被配置以感测用于比较之对应于在该变压器之一侧上之该第三电源线的该等第一和第二电源线之相位对相位电压来提供连接于该变压器之相反侧的一输出。
更佳地，该组合电压感测器/比较器之输出连接于在该变压器之相反侧上的该第三电源线。
较佳地，该变压器之该一侧面对供应电源而该变压器之该相反侧面对该负载。
在一较佳实施例中，该组合电压感测器/比较器包含具有跨接于该等电源线的个别成对输入的第一和第二电压比较器，使该第一电压比较器将一测到的相他对相位电压与另一测到的相位对相他电压比较并使第二电压比较器将该另一相位对相位电压与该一相位对相位电压比较
更佳地，该等第一和第二电压比较器各被供有一输入分压器使该第一电压比较器将测到的一相位对相位电压与测到的另一相他对相他电压之一百分比作比较并使该第二电压比较器将该另一相位对相位电压与该一相他对相他电压之一百分比作比较
尤佳地，该两百分比大致相同。
在较佳实施例中，该组合电压成测器/比较器包括沿着用于传导的该电路路径串联连接的一元件以模拟一该泄漏故障情况，该元件具有连接于核等第一和第二电压比较器之一组合输出的一控制端子。
更佳地，该元件系由一矽控整流器所提供。
该断路器可较佳地包括一第二变压器，其具有沿着个别电源线顺序串联连接的至少三个稍不平衡初次绕组和一个次级绕级；及一联合电压比较器，其连接于大级绕组以将在变压器中感应一电压与一参考电压比较且在该电源/负载电路中的一过电流失误的事件中提供一跳脱信号予跳脱电路来打开开关器以将该负载从供应电源断接。
附图描述
参考于伴随图式而只用例子将更特别地描述本发明，其中：
图1系根据本发明的一断路器之第一实施例的一电路图；及
图2系棍据本发明的一断路器之第二实施例的一电路图。
较佳实施例的详细描述
首先参考图式之图1，其显示实现本发明的第一断路器10，其用在由一个三相主供应电源11和用三条活性电源线R-R’、S-S’、T-T’与一条中性电源线N-N’连接于供应电源11的一负载所形成的一电源/负载电路中；断路器10包合与电源线R-R’、S-S’、T-T’和N-N’联合的一故障感测电路20，用于故障检测并然后提供一跳脱信号之分别连接于故障感测电路20的第一和第二比较器电路40和50，及连接至比较器电路40和50用以响应于跳脱信号而断接电源/负载电路的一跳脱电路。
跳脱电路60系由与面对供应电源11的个别电源线R-R’、S-S’、T-T’和N-N’串联连接的一组四个常开之开关SW1，用于正常保持开关SW1关闭的一螺线管，及与螺线管S0并联并用来使它解除动作以为了将负载12从供应电源11断接的一矽控整流器SCR1所形成；跳脱电路60包括一全波整流器D，用于从电源节点R和T取出电力来经由一微开关器SW2驱动螺线管S0并经由提供一电压节点V1之一齐纳二极体D5驱动比较器电路40和50，该等电路40、50和60共用一共同大地E。
故障感测电路20系由连接于三条活性电源线R-R，、S-S’和T-T’的一组合电压感测器/比较器30及各具有沿着在开关器SW1之下游位置之个别电源线R-R’、S-S’、T-T’和N-N’以串联连接的四个初级绕组P1至P4和一个次级绕组S1的个别电流感测变压器TI至T3所形成；变压器T1之初级绕组P1至P4被平衡以由其自己检测任何不可容忍的大地泄漏故障，并与电压感测器/比较器30组合地检测包括在电源/负载电路中对比较器电路50之动作的相他故障(遗失)之任何不可容忍的相位电压不平衡。
变压器T2之初级绕组P1至P4籍使用分别与初级绕组P1至P4并联连接的电阻器R111和R12而做得稍不平衡；变压器T3之初级绕组P1至P4籍使用分别与初级绕组P1至P4并联连接的电阻器R13和R14而做得稍不平衡；这两个变压器T2和T3系用来检测包括在电源/负载电路中对比较器电路50之动作的短路故障之任何不可容忍的过电流。
电压感测器/比较器30包括一对OP-AMP(运算放大器)电压比较器OA1和OA2及一矽控整流器SCR2；它具有两个输入和连接于在面对供应电源11的变压器T1至T3之侧边上的个别活性电源线R-R’、S-S’和T-T’之一共同节点Y及连接于在面对负载12的变压器T1至T3之侧边上的活性电源线T-T’之一输出；因此，电压感测器/比较器30提供从电源节点R和S延伸至横越外部地对应于变压器T1至T3的电源线R-R’、S-S’和和T-T’之相反侧的电源节点T’之一电路路径X。
电压感测器/比较器30之两输入系由个别比较器OA1和OA2提供；比较器OA1或OA2)各具有用横越电源节点R(或S)的一二极体电阻器电容器电路D1-R1-C1(或D2-R2-C2)而连接至一个别电源节点R(或S)和提供共同节点Y之其馀电源节点T的第一输入；各比较器OA1(或OA2)用横越该第一输入的个别分压电阻器R3/R4(或R5/R6)和共同节点Y而连接至另一比较器OA2(或OA1)之第一输入；据此，比较器OA1和OA2之输入被跨接电源线R-R’、S-S’和T-T’。
操作上，各比较器OA1(或OA2)感测供应电源11之一个别相位对相位电压R-T(或S-T)，而以相同相位对相位电压R-T(或S-T)之一百分比被另一比较器OA2(或OA1)感测；据此，比较器OA1和OA2被配置以将一相位对相位电压R-T(或S-T)与另一相位对相位电压S-T(或R-T)之一百分比(相同百分比)作交叉比较，涵盖所有三个相位电压R-S-T；当三个相位电压R-S-T以一强健情况来平衡时，如被两比较器OA1和OA2感测的电压差异为相等且它们的逻辑输出将是相同(在逻辑低位)；在电源/负载电路中一不可容忍之相位电压不平衡(或一相使故障)的事件中，如被比较器OA1和OA2感测的电压差异将以相反方向来改变，而以一电压差异增大时另一电压差异减小；此将引起比较器OA1和OA2之一的逻辑输出而后它们的组合输出作反转(至逻辑高位)。
在两相位对相位电压R-T和S-T间被比较器OA1和OA2作的交叉比较相较于相他对相位电压R-T和S-T之任一对一固定参考电压的比较有两倍之敏感。
整流器SCR2具有用一共同电阻器R8和个别二极体D3和D4(也用于提供一电压节点V2以驱动比较器OA1和OA2)来连接至电源节点R和S的一阳极，用作连接至电源节点T’的感测比较器电路30之输出的一阴极，用作连接至比较器OA1和OH2之组合输出用于控制的一闸极；当比较器OA1和OA2之组合逻辑输出转为逻辑高位时，整流器SCR2将打开且因此将两电源节点R和S由变压器T1至T3外部之前述电路路径X而连接至电源节点T’；此将在电源/负载电路中模拟一大地泄漏故障使变压器T1测出且比较器电路50提供如上述的一跳脱信号。
比较器电路40系由一个OP-AMP电压比较器OA3、一个OP-AMP电流积分器OA4，及跨接电压节点V1和接地E用作一分压器的电阻器R43/R44/R45比较器OA3和积分器OA4具有一起连接至变压器T2和T3之次级绕组S1的一第一端点之个别第一输入、用电阻器R43/R44/R45供有个别参考电压的第二输入、及连接至跳脱电路60之整流器SCR1之闸极的一组合输出；比器OA3和积分器OA4用于响应于变压器T2和T3测出在电源/负载电路中一短路电流或一不可容忍过载电流之发生而打开整流器SCR1。
比较器电路50系由一个OP-AMP电压比较器OA5所形成，其具有连接于变压器T1之次级绕组S1的一第一端点之一第一输入、用跨接电压节点V1和接地E用作一分压器的电阻器R51/R52而供有一参考电压的一第二输入、及连接于跳脱电路60之整流器SCR1的闸极之一输出；比较器OA5用于响应于单独变压器TI测出在电源/负载电路中任何不可容忍大地泄漏故障之发生或与电压感测器/比较器30组合的变压器T1测出一不可容忍相位电压不平衡或一相位故障之发生而打开整流器SCR1。
所有变压器T1至T3之次级绕组S1的第二端点连接至接地E。
在一电路故障之事件中，在与如上述的感测器故障电路20结合的比较器电路40和50之控制下，跳脱电路60将透过开关器SW1之打开将负载12从供应电源11断接；在电路故障被排除后开关器SW1只可以手动再关闭；可被断路器10操控的电路故障之型式包含有(1)相位电压不平衡、(2)相位故障、(3)短路电流、(4)过载电流及(5)大地故障漏电流。
图2显示实现本发明的第二断路器100，其以极类似第一断路器10者的一方式实施和操作，而以相等零件由相同参考标号指定；断路器100具有两个主要差异。
第一差异在于备用透过变压器T1至T3与电源线R-R’、S-S’和N-N’共存的一额外线O-O’，而以变压器T1至T3包括沿着线O-O’串联连接的个别第五初级绕组P5；同时电压感测器/比较器30之输出系连接于线O-O之端点O’，而非电源节点T’。
第二差异在于电压感测器/比较器30之整流器SCR2任以它的阴极连接于共同节点Y且以它的阳极用作电压感测器/比较器30之输出。
本发明已只以例示方式供予，而对所述实施例之各种其它修正及/或变化可被熟知该技术者做出不致偏离如在所附申请专利范围中特定的本发明之范畴。
元件标号对照表
10、100断路器         11三相AC供应电源
12负载                60跳脱电路
40、50电压比较器      30组合电压感测器/比较器
20故障感测器
T1-T3变压器           P1-P4一次绕组
S1二次绕组            S0螺线管
SCR1、SCR2矽控整流器  D全波整流器
SW1、SW2开关          D5齐纳二极体
R1-R8、R11-R14、R43-R45、R51-R52电阻器
C1-C2电容器           OA1-OA5运算放大器
X电路路径             D1-D4二极体

Claims (10)

1.一种断路器，用于由一个三相AC供应电源和使用三条活电源线连接于该供应电源之一负载所形成的一电源/负载电路中；其特征在于该断路器包含有：一跳脱电路，其包括与面对该供应电源的个别电源线串联连接之常开之开关；一变压器，其具有沿着个别电源线顺序串联连接的至少三个平衡一次绕组和一个二次绕组；一电压比较器，其连接于该二次绕组以将在变压器中感应之一电压与一参考电压比较，且接着在该电源/负载电路中有一泄漏故障的事件时提供一跳脱信号予该跳脱电路来打开开关以将该负载从该供应电源断接：及一电路路径，其包含一组合电压感测器/比较器并跨越该变压器相反侧且在其外部延伸，以感测和相互比较该等电源线之两个相位至相位电压，且在该电源/负载电路中有一电压不平衡故障的事件时模拟一泄漏故障情况供该变压器测得及供该电压比较器提供一个该跳脱信号。
2.如权利要求1所述的断路器，其中该组合电压感测器/比较器被配置以在该变压器之一侧上相对于该第三电源线感测该等第一和第二电源线之相位对相位电压，以供比较来提供连接于该变压器之相反侧的一输出。
3.如权利要求2所述的断路器，其中该组合电压感测器/比较器之输出系在该变压器之相反侧上连接于该第三电源线。
4.如权利要求2或3所述的断路器，其中该变压器之该一侧面对该供应电源，而该变压器之该相反侧面对该负载。
5.如权利要求1或2所述的断路器，其中该组合电压成测器/比较器包含具有跨接于该等电源线的个别成对输入的第一和第二电压比较器，使该第一电压比较器将一测到的相位对相位电压与另一测到的相他对相及电压比较，并使该第二电压比较器将该另一相位对相位电压与该一相位对相位电压比较。
6.如权利要求5所述的断路器，其中该等第一和第二电压比较器各设有一输入分压器，使该第一电压比较器将测到的一相他对相位电压与测到的另一相位对相位电压之一百分比作比较，并使该第二电压比较器将该另一相位对相位电压与该一相位对相位电压之一百分比作比较。
7.如权利要求6所述的断路器，其中该两百分比大致相同。
8.如权利要求5所述的断路器，其中该组合电压感测器/比较器包括沿着用于传导的该电路路径串联连接的一元件，供模拟一该泄漏故障情况，该元件具有连接于该等第一和第二电压比较器之一组合输出的一控制端子。
9.如权利要求8所述的断路器，其中该元件系由一矽控整流器所提供。
10.如权利要求1或2所述的断路器，其更包括有：一第二变压器，具有沿着个别电源线串联连接的至少三个稍不平衡一次绕组和一个二大绕组；及一相关联电压比较器，其连接于该二次绕组以将在变压器中感应之一电压与一参考电压比较，且在该电源/负载电路中有一过电流故障的事件时提供一跳脱信号予该跳脱电路来打开该等开关以将该负载从该供应电源断接。
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