CN201936820U - 智能磁保式电位偏移保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能磁保式电位偏移保护器，包括永磁机构，经压敏电阻输入的交流电依次通过半波整流器整流、滤波器硬滤波，交由分压器构成的交流采样电路进行采样和降压电路进行降压，微处理器由Watchdog自动复位，对分压器采样的交流信号经A/D转换器转换成数字信号，进行软滤波、增益校正和比较，以通过永磁机构驱动电路对永磁机构进行相应开、合闸控制，微处理器通过其相应引脚连接LED信号指示灯，降压电路将交流电经降压、整流成直流电输送给永磁机构驱动电路和永磁机构以驱动永磁机构驱动电路和永磁机构工作，并通过三端稳压器进一步降压供给微处理器和指示灯以使微处理器和指示灯工作。本实用新型结构合理，工作耗电量微少，低碳节能。

Description

智能磁保式电位偏移保护器

技术领域

本实用新型涉及工业用断路保护装置，特别是智能磁保式电位偏移保护器。

背景技术

近年来，作为控制、保护元件的断路器是一种使电力系统正常、安全运行的电气保护装置，其工作任务为：能切断额定电流、开断关合短路电流和开合各种空载和负荷电路，为了完成工作任务，中压断路器必须能十分有效地分合动、静触头，所以要借助于操作机构来完成。因此，断路器操作机构的工作性能和质量优劣，回影响断路器的工作性能和可靠性。目前，操作机构主要分为弹簧操作机构和电磁操作机构，采用弹簧操作机构和电磁操作机构的断路器已得到广泛应用，弹簧操作机构进仅需小功率电源，但可靠性较差，结构复杂，成本较高，成熟传统的操作机构有弹簧操作机构和电磁操作机构，电磁操作机构结构较简单，但笨重，合闸线圈消耗功率很大，电磁操作机构耗电流为30mA左右，所以功耗偏高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种智能磁保式电位偏移保护器，其结构合理，工作耗电量微少，低碳节能。

本实用新型的目的是这样实现的：一种智能磁保式电位偏移保护器，包括永磁机构，经压敏电阻输入的交流电依次通过半波整流器整流、滤波器硬滤波，交由分压器构成的交流采样电路进行采样和降压电路进行降压，微处理器由Watchdog自动复位，对分压器采样的交流信号经A/D转换器转换成数字信号，进行软滤波、增益校正和比较，以通过永磁机构驱动电路对永磁机构进行相应开、合闸控制，微处理器通过其相应引脚连接LED信号指示灯，降压电路将交流电经降压、整流成直流电输送给永磁机构驱动电路和永磁机构以驱动永磁机构驱动电路和永磁机构工作，并通过三端稳压器进一步降压供给微处理器和指示灯以使微处理器和指示灯工作。

本实用新型工作原理为：给永磁机构的电磁线圈通上直流电，电磁线圈便产生和永久磁铁极性相同的电磁力，电磁线圈和永磁体利用同性相斥、异性相吸的原理进行开、合闸的工作，当相对永磁体面(设为N极)，吸合为S极、释放为N极、保持完全靠永磁体永磁力，从而使永磁机构的触头吸合和释放，本实用新型采用微处理器和机构相结合的技术方案，先后使交流电经过交流采样电路采样、经过A/D转换器进行模数转换和微处理器进行软滤波、增益校正和比较，微处理器根据其比较出的交流信号值通过永磁机构控制永磁机构的开、合闸工作。

本实用新型电位偏移保护器可为500V及其以下电压等级的配电系统终端提供过、欠电压保护，在额定电压220V、工作电流10～63A和工作频率50Hz的低压配电线中，防止由中性线电位偏移引起的线路过、欠电压，以保护家用电器的安全、正常用电，本实用新型主要用于办公楼、住宅和民用建筑物的配电线路及终端设备的过、欠电压保护。

本实用新型的技术效果为：①低碳节能：系统驱动触点需要常开或常闭状态时，其触点(常开或常闭)的转换是靠正(反)脉冲电压激励,而不需要长期通电，仅依靠永久磁体的磁力就能维持继电器触头的吸合状态。因此，具有节约能源、节省材料、性能稳定、体积小、承载能力大的特点，比一般电磁继电器性能更优越。电磁机构耗电流为30mA左右，而永磁机构耗电流为5mA左右；②设置自动复位功能：当中性线断线和电位偏移引发单相线路过、欠压时，自动跳闸，断开负载电源，当电网恢复正常值时，经3分钟延时后自动接通负载电源，从而对用电设备进行过欠压保护；③本实用新型的外壳由阻燃材料构成，轮廓简洁明快，采用模数化设计和导轨组装；④LED信号显示灯为双色发光二极管，显示工作状态：显示色为绿色(正常)和红色(故障)。本实用新型结构安全、准确动作，经反复试验、调试，运行效果良好，其耗电功率非常低。

附图说明

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

附图为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

一种智能磁保式电位偏移保护器，如附图所示，包括永磁机构12，经压敏电阻输入的交流电依次通过半波整流器1整流、滤波器2硬滤波，交由分压器5构成的交流采样电路6采样和降压电路3降压，微处理器8由Watchdog9自动复位，对分压器5采样的交流信号经A/D转换器7转换成数字信号，进行软滤波、增益校正和比较，以通过永磁机构11驱动电路对永磁机构12进行相应开、合闸控制，微处理器8通过其相应引脚连接LED信号指示灯10，降压电路3将交流电经降压、整流成直流电输送给永磁机构驱动电路11和永磁机构12以驱动永磁机构驱动电路11和永磁机构12工作，并通过三端稳压器4进一步降压供给微处理器8和指示灯10以使微处理器8和指示灯10工作。

根据上述技术方案，本实用新型的具体实施方案为：交流220V经压敏电阻Rm 输入，用作瞬时过压保护。整流二极管Dn1、Dn2对交流220V输入作半波整流。电解电容En1、En2、电感L1构成滤波器，改善电路变换的EMI性能。

芯片Un1、旁路电容Cn1、电阻Rn1、Rn2和Rn3、电容En3、二极管Dn3和Dn4、电感L2等组成降压电路(芯片)，降压电路(芯片)由Power Integration 公司提供，Un1选用了LNK304，这是一个替代用变压器线性变换或电容降压式电路的方案，既降低了成本和设备体积，又降低了功耗，符合节能环保的要求。

其中LinkSwitch-TN芯片LNK304、续流二极管Dn3、输出滤波电容En4、输出滤波电感L2构成功率输出级。

旁路电容Cn1连接Un1的BP引脚，用以产生Un1的内部供电电压(5.8V)。

电容En3跟踪输出电压，Rn1、Rn3（分别为2K、13K）组成的分压器对电容En3的电压进行检测和稳压，其输出端连接到Un1的FB引脚。

Rn2为假负载。本方式输出的电压为直流12V（±10%）

Vn1(NCP1117)为三端稳压器，其输入直流12V，输入直流3.3V。电容En5、Cn2系直流3.3V的滤波电路。

R1、R2组成的电阻分压器为一交流采样电路，对半波整流及EMI滤波后的交流信号采样,采样范围为AC170V-AC270V,分压器输出的信号为微处理器A/D转换器的输入信号。

微处理器U0选用Silcon公司的C8051F330，它是一款混合信号ISP FLASH微控制器，含8位A/D转换器。

A/D转换器对采样的交流信号转换成数字信号，经软件滤波、增益较正后为软件比较器提供输入信号。

A/D转换器的基准(VREF)为直流3.3V。

软件比较器分别给出AC270V、AC240V、AC190V、AC170V的信号，在定时器的配合下作出保护切断和恢复合上的信号。

I/O接口的IA、IB为永磁机构驱动电路的控制信号。

I/O接口Lg、Lr为指示灯(双色发光二极管)的控制信号。

Key、C2D为手动增益输入信号。

微处理器由直流3.3V供电。

永磁机构驱动电路为U4（BL8023），输入IA、IB和微处理器U0的P02、P03直接被微处理器U0控制，由直流12V供电。

指示灯LD0由直流3.3V供电，由微处理器U0的P01、P06直接控制，正常运行时，绿灯亮，报警切断时，红灯亮。

本实用新型的技术参数：

额定工作电压 U：220V AC；频率HZ：50HZ；额定工作电流 In： 63  A。

过电压保护：动作值：270V±5V；动作时间：≤4s；恢复值：245V±5V；

延时时间：3min±2S；

欠电压保护： 动作值：170V±5V；动作时间：≤4s；恢复值：190V±5V；延时时间：3min±2s；

电压超阀值IS(暂定)视过压、欠压调设；

永磁机构静态功耗电流：每小时1μA。

本实用新型与现有小型过欠压保护断路器的年节电量对比数值表                                                

由上述对比数值表可看出，本实用新型单个年节电达44.5度，节电率77%。

Claims (1)

1.一种智能磁保式电位偏移保护器，包括永磁机构(12)，其特征在于：经压敏电阻输入的交流电依次通过半波整流器(1)整流、滤波器(2)硬滤波，交由分压器(5)构成的交流采样电路(6)采样和降压电路(3)降压，微处理器(8)由Watchdog(9)自动复位，对分压器(5)采样的交流信号经A/D转换器(7)转换成数字信号，进行软滤波、增益校正和比较，以通过永磁机构驱动电路（11）对永磁机构(12)进行相应开、合闸控制，微处理器(8)通过其相应引脚连接LED信号指示灯(10)，降压电路(3)将交流电经降压、整流成直流电输送给永磁机构驱动电路(11)和永磁机构(12)以驱动永磁机构驱动电路(11)和永磁机构(12)工作，并通过三端稳压器（4）进一步降压供给微处理器(8)和指示灯(10)以使微处理器(8)和指示灯(10)工作。

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