CN202014076U - 电弧故障保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种能够检测电路中的电弧故障并切断电路防止事故发生的电弧故障保护装置，包括：用于对整个系统控制的微处理器，与该微处理器相连的按键复位电路，与该微处理器相连的电压比较器，与该微处理器相连的驱动电路，与该微处理器相连的电流波形整形器，与该电流波形整形器相连的滤波器，与所述滤波器相连的信号放大器，与所述信号放大器相连的放在电路火线上的电流互感器，与所述驱动电路相连的断路器。

Description

电弧故障保护装置

技术领域

本实用新型涉及一种电子、电器设备安全保护装置，尤其是一种电弧故障保护装置。

背景技术

随着经济的飞速发展和人民生活的提高，用电量也在不断增加。用电安全，包括人身安全和防止漏电或电弧故障引起的火灾，日益受到人们重视。电弧故障造成的火灾在所有电气火灾中占60％以上，因此人们对低压电气安全和电弧故障保护的重视程度逐渐提高。

电弧是两个电极之间跨越某种绝缘介质的持续放电现象，经常伴随着电极的局部挥发。典型的电弧是在阴、阳两极之间的空气间隔中形成的。电弧中心温度一般为5000至15000摄氏度。电弧存在的区域会产生很高的电离气压，导致电弧被局限的任何地方都会释放出高热气体和电极物质粒子。

线路上的电弧可分为两种，一种是正常的操作弧，称“好弧”，另一种是故障电弧，称“坏弧”。“好弧”是指电机旋转(如电钻、吸尘器等)产生的弧。另外当人们开关电器，插拔电器时产生的弧也属于“好弧”。“坏弧”是故障电弧，故障电弧一般产生于两种情况：①沿着绝缘体部分导电表面；②产生于非常接近的2个电极。前者由于绝缘体长期受热或发生偶然性电火花，造成绝缘表面碳化而形成电弧通道；后者由于导电体碰上接地管道，或是一束导体中部 分被尖锐的金属体把绝缘割伤。在低压供配电线路中，有串联电弧故障、线对线电弧故障和线对地电弧故障。

串联故障一般产生于1根导体，例如一束导体中有1根发生机械断裂，或在导体接头处松开，或在插头处有一个极断开。串联故障的电流受到负载的限制，因而电流可能小于负载电流；线对线故障是一种短路，例如把一束导体中2根导体绝缘表面机械损伤而相碰，这种电弧电流决定于线路阻抗的大小；线对地故障发生于有接地回路的情况。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种能够检测电路中的电弧故障并切断电路防止事故发生的电弧故障保护装置。

实现本实用新型目的的电弧故障保护装置，包括：

用于对整个系统控制的微处理器，该微处理器包括满足微处理器起振要求的晶振电路；

与该微处理器相连的按键复位电路，用于将微处理器复位；

与该微处理器相连的电压比较器，用于检测电压波形的变化；

与该微处理器相连的驱动电路，用于给该微处理器供电；

与该微处理器相连的电流波形整形器，用于拉高电压等级，以适应该微处理器要求；

与该电流波形整形器相连的滤波器，用于将低频率的信号去掉，获得需要的频率；

与所述滤波器相连的信号放大器，用于放大从信号输入端输入的信号，以适应后级的处理；

与所述信号放大器相连的放在电路火线上的电流互感器，用于采集流过电线的电流信号；

与所述驱动电路相连的断路器，用于在发生故障时，将电路断开。

所述驱动电路上还设有用于漏电保护的漏电保护电路。

所述滤波器是由一个电阻加上一个电容构成的高通滤波电路。

附图说明

图1为本实用新型电弧故障保护装置的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的电弧故障保护装置，包括：

用于对整个系统控制的微处理器100，该微处理器包括满足微处理器起振要求的晶振电路；

与该微处理器100相连的按键复位电路105，用于将微处理器100复位；

与该微处理器100相连的电压比较器106，用于检测电压波形的变化；

与该微处理器100相连的驱动电路107，用于给该微处理器100供电；

与该微处理器100相连的电流波形整形器104，用于拉高电压等级，以适应该微处理器100要求；

与该电流波形整形器104相连的滤波器103，用于将低频率的信号去掉，获得需要的频率；

与所述滤波器103相连的信号放大器102，用于放大从信号输入端输入的 信号，以适应后级的处理；

与所述信号放大器102相连的放在电路火线上的电流互感器101，用于采集流过电线的电流信号；

与所述驱动电路107相连的断路器108，用于在发生故障时，将电路断开。

所述驱动电路上还设有用于漏电保护的漏电保护电路。

所述滤波器103是由一个电阻加上一个电容构成的高通滤波电路。

微处理器100可采用CPLD，用来处理数据，并发出脱扣控制信号等功能。

信号的采集是用电流互感器101放在电路的火线上，采集流过电线的电流信号。电流互感器101的选择比较广泛，只要附合电流大小等特征就可以。例如：南京则明公司生产的ZMCT118F微型精密电流互感器。该电流互感器101为PBT外壳，耐高温，耐腐蚀，环氧树脂灌封，隔离性能好，抗冲击性强，体积小，外形美观，安装方便，插针式直接焊接线路板，精度高，线性范围宽。

信号采集过来后，要经过简单的转化处理。

信号放大器102选择的是十分常用的LM324N功率放大器。LM324系列器件为价格便宜的带有真差动输入的四运算放大器。与单电源应用场合的标准运算放大器相比，它们有一些显著优点。该四放大器可以工作在低到3.0伏或者高到32伏的电源下，静态电流为MC1741的静态电流的五分之一。共模输入范围包括负电源，因而消除了在许多应用场合中采用外部偏置元件的必要性。它有5个引出脚，其中“+”、“-”为两个信号输入端，“V+”、“V-”为正、负电源端，“Vo”为输出端。两个信号输入端中，Vi-(-)为反相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的位相反；Vi+(+)为同相输入端，表示运放输出端Vo的信号与该输入端的相位相同。

因为CPLD微处理器100要求的有效电压是0-5V，而信号采集过的时候是一个零点上下都有的正弦波，所以要将波形整体移到零点以上，所以在信号进入CPLD微处理器100之前加一个电流波形整形电路104。

由于电弧的电流的特性都比较复杂，所以需要一个电压比较器电路106对电压进行比较，并接到CPLD的中断管脚上。

本实用新型的电弧故障保护装置不仅具有故障电弧保护功能，还兼顾了漏电流保护功能，保证了电路的使用安全。

本技术领域中的相关技术人员应当熟悉到，以上所述实施例仅是用来说明本实用新型的目的，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质范围内，对上述实施例所做的变化、变型都将落在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (3)

1.一种电弧故障保护装置，包括：

用于对整个系统控制的微处理器，该微处理器包括满足微处理器起振要求的晶振电路；

与该微处理器相连的按键复位电路，用于将微处理器复位；

与该微处理器相连的电压比较器，用于检测电压波形的变化；

与该微处理器相连的驱动电路，用于给该微处理器供电；

与该微处理器相连的电流波形整形器，用于拉高电压等级，以适应该微处理器要求；

与该电流波形整形器相连的滤波器，用于将低频率的信号去掉，获得需要的频率；

与所述滤波器相连的信号放大器，用于放大从信号输入端输入的信号；

与所述信号放大器相连的放在电路火线上的电流互感器，用于采集流过电线的电流信号；

与所述驱动电路相连的断路器，用于在发生故障时，将电路断开。

2.根据权利要求1所述的电弧故障保护装置，其特征在于：所述驱动电路上还设有用于漏电保护的漏电保护电路。

3.根据权利要求1或2所述的电弧故障保护装置，其特征在于：所述滤波器是由一个电阻加上一个电容构成的高通滤波电路。

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