CN202513107U - 一种互换型预付费电能表专用塑壳断路器 - Google Patents

Abstract

一种互换型预付费电能表专用塑壳断路器，包括嵌置在断路器本体内的分励脱扣器，嵌置在断路器本体或分励脱扣器内的控制模块，该模块包括隔离装置和控制装置，其检测信号输入端接电表的信号输出端，中性连接端接主电路的N线，电源供电输入端接主电路的L线，隔离装置串联连接在中性连接端与控制装置的中性节点之间，该节点与控制输出端连成回路，分励脱扣器的磁通线圈串联连接在控制输出端与电源供电输入端之间。控制装置根据检测信号输入端的电压有/无转换，控制电源供电输入端与控制输出端之间导通，并控制分励脱扣器的脱扣联动辅助机构触动断路器的触头装置分断。控制模块的隔离装置与断路器操作机构连接，实现与操作机构的合/分闸动作的联动，通用性强。

Description

一种互换型预付费电能表专用塑壳断路器

技术领域

本实用新型涉及一种具有分励脱扣功能的低压断路器，特别是一种预付费电能表专用的塑壳断路器(含微型断路器)，它可以配合预付费电能表作为预付费电能表专用低压断路器使用。

背景技术

现电网改造中普遍使用了具有欠费断电功能的带远程抄表功能的预付费电能表(简称电表)，即在用户储存在电表的卡上的预付电费用尽时，电表内的控制电路会自动切断用户端的电源。预付费电能表的欠费断电控制输出方式目前尚无行业标准，但有三种基本类型：一种是表内的控制电路控制表内的串联连接在输出端的电路中的继电器，其缺点是继电器因其接点容量小而易被烧毁；另一种是表内的控制电路或继电器控制表外的分励脱扣器，再由分励脱扣器控制用户端的断路器，其缺点是分励脱扣器需占用表箱的空间，窃电隐患增加；第三种是表内的控制电路或继电器控制表外的用户端的具有分励脱扣功能的断路器。由于分励脱扣器作为断路器的独立的辅助模块实现对断路器的远程脱扣控制的技术十分成熟，用断路器配合电表实现欠费断电的控制方式能较好地满足大容量、防窃电的需求，所以预付费电能表专用断路器受到市场的青睐。

现有的配合电表使用的专用断路器根据其控制方式可分为三类：第一类如专利号为ZL99110322.X的发明专利，其控制方式是表内的继电器控制断路器内的继电器，断路器内的继电器再控制双金属片热脱扣器；第二类如专利号为ZL96241712.2的实用新型专利，其控制方式是表内的继电器控制断路器内的电磁脱扣器脱扣线圈；第三类如专利号为ZL96241712.2的实用新型专利，其控制方式是表内的继电器控制断路器内的测试按钮(试验开关)。这些现有技术的预付费电能表专用断路器存在以下共同的缺陷：由于欠费断电的脱扣跳闸需利用断路器原有的脱扣器，例如热脱扣器或电磁脱扣器，所以在启动欠费断电脱扣时，不可避免地必须依赖致使热脱扣器或电磁脱扣器脱扣的脱扣电流，该脱扣电流大小相当于热脱扣器的过载电流或电磁脱扣器的短路电流，而该脱扣电流必须流过表内的继电器或断路器内的继电器，故而还是存在继电器因其接点容量小而易被烧毁的问题。另外，现有技术的预付费电能表专用断路器不能兼容配合其他类型的电能表，一种断路器只能与一种电表配合使用，通用性极差，如专利号为ZL99110322.X的发明专利的断路器不能用于专利号为ZL96241712.2的实用新型专利的电表，专利号为ZL96241712.2的实用新型专利的漏电保护器(也称漏电断路器)不能用于专利号为ZL99110322.X的发明专利的电表。可见，现有的预付费电能表专用断路器虽实现了欠费断电功能，但尚没解决由此引发的断电控制相关安全性、可靠性、防窃电、降能耗等性能较差的问题，不能通用于各种预付费电能表，并且断电控制装置的体积较大，有碍断路器的小型化。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种互换型预付费电能表专用塑壳断路器，通过互换内置式控制模块和/或内置式分励脱扣器，解决了内置式分励脱扣器与内置式控制模块可互换技术问题，不仅使一种信号的断路器能兼容接入不同型号的电能表，即能兼容接入卸电控制方式的220V电压、上电控制方式的220V电压、表内控制电路102直接输出的卸电控制方式的控制电压、表内控制电路102直接输出的上电控制方式的控制电压中任意一种电压信号，而且还能使不同型号的断路器选配同一种内置式分励脱扣器与内置式控制模块。

本实用新型的另一个目的是提供一种互换型预付费电能表专用塑壳断路器，克服了现有的预付费电能表专用断路器不能电源隔离的缺陷，不仅优化了分励脱扣器与控制模块的结构，缩小了分励脱扣器与控制模块的体积，使其能很好嵌入于塑壳断路器内，并且实现了在欠费断电跳闸、故障跳闸、人为分闸中任意一种情况下，内置式分励脱扣器与内置式控制模块的电源都能安全对地隔离，提高了安全等级，同时改善了可靠性、防窃电和降能耗等性能。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案。

一种互换型预付费电能表专用塑壳断路器，包括装有操作机构11和触头装置12的断路器本体1，该断路器还包括：分励脱扣器3，嵌置在断路器本体1内，它包括磁通线圈33和脱扣联动辅助机构34。内置式控制模块2，嵌置在断路器本体1或分励脱扣器3内，所述的内置式控制模块2包括隔离装置21、控制装置22、控制输出端26、与预付费电能表10的信号输出端101连接的检测信号输入端23、与主电路的中性线N连接的中性连接端24和与主电路的相线L连接的电源供电输入端25，隔离装置21串联连接在中性连接端24与控制装置22的中性节点220之间，该中性节点220与控制输出端26连成回路，分励脱扣器3的磁通线圈33串联连接在控制输出端26与电源供电输入端25之间。所述的控制装置22根据检测信号输入端23的电压有/无转换，控制电源供电输入端25与控制输出端26之间的导通，并控制分励脱扣器3的脱扣联动辅助机构34触动断路器本体1内的操作机构11驱使触头装置12分断；所述的内置式控制模块2的隔离装置21与断路器本体1的操作机构11连接，操作机构11的合闸动作控制隔离装置21接通，操作机构11的分闸或跳闸动作控制隔离装置21分断。

进一步的，所述的断路器本体1内设有控制模块专用槽15和分励脱扣器专用槽16，内置式控制模块2可互换地安装在控制模块专用槽15内，分励脱扣器3可互换地安装在分励脱扣器专用槽16内；或者所述的断路器本体1内设有分励脱扣器专用槽16，装有内置式控制模块2的分励脱扣器3可互换地安装在分励脱扣器专用槽16内。

优选的，所述的内置式控制模块2的控制装置22包括串联连接在控制输出端26与中性节点220之间的回路中的可控硅221和控制电路222，控制电路222包括与检测信号输入端23连接的信号输入端、与可控硅221的控制输入端连接的信号输出端和电源端，所述电源端的N极、L极分别接中性节点220、电源供电输入端25。

优选的，所述的内置式控制模块2的控制装置22包括继电器J，继电器J的电磁线圈串联连接在检测信号输入端23与中性节点220之间，继电器J的触点串联连接在控制输出端26与中性节点220之间的回路中。

优选的，所述的内置式控制模块2的控制装置22包括继电器J、可控硅221和控制电路222，继电器J的电磁线圈与可控硅221串联连接，该串联连接形成的回路连接在控制电路222的中性节点220与电源供电输入端25之间；继电器J的触点串联连接在控制输出端26与中性节点220之间；控制电路222包括信号输入端、信号输出端和电源端，信号输入端接检测信号输入端23，信号输出端接可控硅221的控制输入端，电源端的N极、L极分别接中性节点220、电源供电输入端25。

进一步的，所述的继电器J为常开触点继电器或常闭触点继电器中的一种。

进一步的，所述的内置式控制模块2的隔离装置21包括微动开关211和与断路器本体1的操作机构11分断动作件连接的推杆212，操作机构11的分断动作驱动推杆212并触动微动开关211分断。

根据本实用新型的内置式控制模块2的控制装置22的另一种实施方式，所述的控制电路222包括第一整流器V1、第二整流器V2、稳压管V3、三极管V4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、电容C1和C2；其中电阻R3、第一整流器V1和电阻R4串联连接在电源供电输入端25与三极管V4的集电极之间，电阻R1和第二整流器V2串联连接在检测信号输入端23与三极管V4的基极之间，稳压管V3连接在可控硅221的控制端与三极管V4的集电极之间，电阻R2连接在中性节点220与三极管V4的基极之间，三极管V4的发射极接中性节点220，电阻R5、电容C2分别连接在三极管V4的集电极与中性节点220之间，电阻R6、电容C2分别连接在可控硅221的控制端与中性节点220之间。所述的控制电路222的电容C2的充电延时时间大于预付费电能表10向检测输入端23供电所需的时间。

根据本实用新型的内置式控制模块2的控制装置22的又一种实施方式，所述的控制电路222包括第一整流器V1、第二整流器V2、稳压管V3、三极管V4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和电容C1；其中电阻R3、第一整流器V1和电阻R4串联连接在电源供电输入端25与三极管V4的集电极之间，电阻R1和第二整流器V2串联连接在检测信号输入端23与三极管V4的基极之间，稳压管V3连接在三极管V4的发射极与可控硅221的控制端之间，电阻R2连接在中性节点220与三极管V4的基极之间，电阻R5连接在三极管V4的发射极与中性节点220之间，电阻R6、电容C1分别连接在中性节点220与可控硅221的控制端与之间。

采用本实用新型的互换型预付费电能表专用断路器的上述结构，能够解决已有技术存在的以下三大具体技术问题：

一是控制线路与供电及信号电源隔离问题。已有控制电路的动作电源采用非隔离的方式直接引用断路器下进线端口的L1、N两相电源，当断路器动作后，下进线端口也同时断开L1与N的供电。同时从电表出来的控制电源也是直接引自L1相线，当断路器断开而存在控制电压的情况下，将在断路器的L1相线的上下进线端口之间存在较大的电位差，下进线L1和中线N之间也存在小电位差，这种非隔离方式会给用户造成用电安全问题。

二是断路器的通用性问题。图1和图2所示的预付费电能表10是现有技术预付费电能表，与图1所示的第一类预付费电能表10相比，图2所示的第二类预付费电能表10少了表内继电器J1。从图1可见，由于现有的第一类预付费电能表10包括一个表内继电器J1，表内继电器J1的触点回路连接在主电路的相线L与中线N之间，所以预付费电能表10的信号输出端101的输出电压均为标准电压，即主电路的相线L与中线N之间的电网电压为220V。从图2可见，现有预付费电能表10的欠费断电控制信号是由其表内控制电路102发出的，由于现有技术的第二类预付费电能表10的信号输出端101直接与表内控制电路102的控制信号输出端A1连接，所以信号输出端101的输出电压为表内控制电路102输出的控制电压。由于控制电路102在通常情况是采用公知的标准化的电路，所以控制电路102输出的控制电压是相对固定的，即在一定的可寻的有限的系列范围内。众所周知，表内控制电路102发出的欠费断电控制信号的方式可分为两种：一种是上电控制方式，即在正常情况下，表内控制电路102的两个控制信号输出端A1与A2之间无电位差，也就是控制信号输出端A1无电压；而在欠费情况下，表内控制电路102向控制信号输出端A1加载电压，也就是控制信号输出端A1有电压，使A1与A2之间产生电位差，如前述专利号为ZL96241712.2的预付费电能表的控制电路就是采用上电控制方式的实例。表内控制电路102发出的欠费断电控制信号的另一种方式是卸电控制，即在正常情况下，表内控制电路102的两个控制信号输出端A1与A2之间有电位差，也就是控制信号输出端A1有电压；而在欠费情况下，表内控制电路102从控制信号输出端A1卸掉电压，也就是控制信号输出端A1无电压，使A1与A2之间无电位差，如前述专利号为ZL99110322.X的插卡式电度表的控制电路就是采用卸电控制方式的实例。可见，现有的预付费电能表10的信号输出端101输出的电压信号是不统一的，对于一款预付费电能表10，它的信号输出端101输出的电压信号可能是以下六种情况之一：卸电控制方式的220V电压、上电控制方式的220V电压、卸电控制方式的380V电压、上电控制方式的380V电压、表内控制电路102直接输出的卸电控制方式的控制电压、表内控制电路102的直接输出的上电控制方式的控制电压。

三是控制模块和分励脱扣器的小型化与内置式问题。

本实用新型的互换型预付费电能表专用断路器以塑壳断路器为平台，基于控制模块和分励脱扣器配合控制并将控制模块和分励脱扣器嵌入断路器内的优化结构形式，使得控制模块和分励脱扣器的电连接结构和机械连接结构能满足方便互换的要求，体积小，适于嵌入微型塑壳断路器，而且，本实用新型采用专门设计的互换型预付费电能表专用断路器的断电控制装置，其控制信号输入端子CT能兼容接入上述六种情况中任意一种电压信号，即本实用新型的专用断路器能通用于上述六种情况中任意一种预付费电能表，克服了现有的一种型号的断路器不能通用于不同输出电压信号的电能表、一种分励脱扣器或控制模块不能适配于不同信号断路器的缺陷，实现了一种型号的断路器只需互换控制模块和/或分励脱扣器就能适配不同型号的电表，从而大大提高了此类断路器产品的适用范围和生产效率。

附图说明

图1、2是本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的实施例的整体结构的示意框图，其中图1中所示的预付费电能表是带表内继电器的第一类电能表，信号输出端101的输出电压为电网的标准电压；图2中所示的预付费电能表是不带表内继电器的第二类电能表，信号输出端101的输出电压为表内控制电路102输出的控制电压。

图3是图1和图2所示的本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22的第一实施例的电路结构示意框图。

图4是图1和图2所示的本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22的第二实施例的电路结构示意框图。

图5是图1和图2所示的本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22的第三实施例的电路结构示意框图。

图6是图1至图5所示的本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的整体结构爆炸示意图。

图7是图1至图5所示的本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块部件的结构示意图，图中示出了隔离装置21的机械结构。

图8、图9分别是图3和图5所示的内置式控制模块的控制装置22的第一实施例或第三实施例的控制电路222的第一优选方案的电路示意图，图中包括用于使分励脱扣器延时脱扣的电容C2。

图10、图11分别是图3和图5所示的内置式控制模块的控制装置22的第一实施例或第三实施例的控制电路222的第二优选方案的电路示意图，图中的电路不具有使分励脱扣器延时脱扣的功能。

具体实施方式

下面结合附图1-11详细说明本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的具体实施方式，本实用新型的预付费电能表专用塑壳断路器不限于以下实施例的描述。

图1和图2是本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的整体结构的示意框图，其中所示的预付费电能表10采用现有的结构，带有信号输出端101和输出控制电压的表内控制电路102。图1所示的预付费电能表10为带表内继电器J1的第一类电表，图2所示的型预付费电能表10为不带表内继电器的第二类电表。从图1可见，由于现有的第一类预付费电能表10的表内继电器J1的触点回路连接在主电路的相线L与中性线N之间，所以预付费电能表10的信号输出端101的输出电压均为电网的标准电压，即主电路的火线L与中性线N之间的电压。从图2可见，由于现有的第二类预付费电能表10的信号输出端101直接与表内控制电路102的控制信号输出端A1连接，所以信号输出端101的输出电压为表内控制电路102输出的控制电压。参见图1和2，本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器包括装有操作机构11和触头装置12的断路器本体1，在通常情况下，塑壳断路器内还装有瞬动脱扣装置13(如公知的电磁脱扣装置)和/或延时脱扣装置14(如公知的双金属片构成的热脱扣装置)，但本实用新型的断路器的欠费断电的控制仅与操作机构11和触头装置12有关，即欠费断电是由分励脱扣器3的脱扣动作直接触动操作机构11动作、再由操作机构11驱动触头装置12分断实现的，而与瞬动脱扣装置13和延时脱扣装置14无关，即欠费断电的实现无需通过瞬动脱扣装置13或延时脱扣装置14。参见图1至图5，本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器还包括嵌置在断路器本体1内的分励脱扣器3、嵌置在断路器本体1或分励脱扣器3内的内置式控制模块2，分励脱扣器3包括磁通线圈33和脱扣联动辅助机构34；内置式控制模块2包括隔离装置21、控制装置22、与预付费电能表10的信号输出端101连接的检测信号输入端23、中性连接端24、接主电路的相线L的电源供电输入端25和控制输出端26。隔离装置21串联连接在中性连接端24与控制装置22的中性节点220之间，中性节点220与控制输出端26连成回路，中性连接端24与主电路的中性线N连接，磁通线圈33串联连接在控制输出端26与电源供电输入端25之间。控制装置22根据检测信号输入端23的电压有/无转换，控制电源供电输入端25与控制输出端26之间的导通，并控制分励脱扣器3的脱扣联动辅助机构34触动断路器本体1内的操作机构11驱使触头装置12分断。这里所谓电压有/无转换是指电压从有到无的转换过程，或电压从无到有的转换过程。这里所谓控制电源供电输入端25与控制输出端26之间的导通，是指控制电源供电输入端25与控制输出端26之间的能激励磁通线圈33动作的电流的导通，具体包括：检测信号输入端23的电压从有到无的转换过程控制使电源供电输入端25与输出端26之间导通能激励磁通线圈33动作的电流；或者，检测信号输入端23的电压从无到有的转换过程控制使电源供电输入端25与输出端26之间导通能激励磁通线圈33动作的电流。内置式控制模块2的隔离装置21与断路器本体1的操作机构11连接，操作机构11的合闸动作控制隔离装置21接通，操作机构11的分闸或跳闸动作控制隔离装置21分断。显然，由于隔离装置25直接受操作机构11的驱动分断，所以不管是何种原因引起的触头装置12的分断(包括人为拉闸、断电跳闸、故障跳闸)，都会使隔离装置25的动触点251与静触点252分断，从而不仅使检测信号输入端23对中性线N实现安全隔离，而且还使电源供电输入端25对中性线N实现安全隔离。

图6是本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的整体结构爆炸示意图。为解决分励脱扣器3与内置式控制模块2可互换地安装问题，本实用新型不仅采用了形状和尺寸统一化和互换性的技术，而且还解决了电连接的统一化和互换性的问题。参见图6，断路器本体1内设有控制模块专用槽15和分励脱扣器专用槽16，内置式控制模块2可互换地安装在控制模块专用槽15内，分励脱扣器3可互换地安装在分励脱扣器专用槽16内。该方案的可替代方案是，断路器本体1内设有分励脱扣器专用槽16，装有内置式控制模块2的分励脱扣器3可互换地安装在分励脱扣器专用槽16内。本实用新型将内置式控制模块2的电连接优化统一为4个连接端：检测信号输入端23、中性连接端24、电源供电输入端25、控制输出端26，分励脱扣器3的电连接优化统一为2个连接端：磁通线圈33的2个连接端，而且磁通线圈33的2个连接端直接与内置式控制模块2的电源供电输入端25、控制输出端26连接。由于采用了形状和尺寸统一化的专用槽形式，内置式控制模块2和分励脱扣器3可互换地安装在断路器本体1的专用槽15、16内，同时从机械连接上解决了可互换的问题，使本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器通过互换内置式控制模块2和/或分励脱扣器3，实现了一种信号的断路器能兼容接入不同型号的电能表，并且实现了不同型号的断路器能选配同一种分励脱扣器3与内置式控制模块2。

图3是本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22的第一实施例的电路结构示意框图，图3中所示的控制装置22优选采用可控硅221和控制电路222，可控硅221串联连接在控制输出端26与中性节点220之间的回路中；控制电路222包括信号输入端、连接可控硅221的控制输入端的信号输出端和电源端，信号输入端接与预付费电能表10的信号输出端101连接的检测信号输入端23，电源端的N极、L极分别接中性节点220、电源供电输入端25。控制电路222根据由控制模块2的检测信号输入端23输入到控制电路222的信号输入端的电压有/无转换(在卸电控制方式下为从有到无的转换过程，或在上电控制方式下为从无到有的转换过程)，控制可控硅221导通，即控制输出端26与中性节点220之间的回路导通，从而使磁通线圈33有激励电流流过而产生脱扣动作。

图4是本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22的第二实施例的电路结构示意框图，图4中所示的控制装置22包括继电器J，该继电器J为适配于上电控制方式的常开触点继电器。在正常情况下，检测信号输入端23无电压，串联连接在检测信号输入端23与中性节点220之间的电磁线圈无电流通过，串联连接在控制输出端26与中性节点220之间的回路中的继电器常开触点分断，此时控制输出端26与中性节点220之间的回路不导通，使磁通线圈33没有激励电流流过而不产生脱扣动作。当电表的欠费断电控制通过其信号输出端101给检测信号输入端23施加电压时，检测信号输入端23从无电压转换为有电压，此时串联连接在检测信号输入端23与中性节点220之间的电磁线圈有电流通过，串联连接在控制输出端26与中性节点220之间的回路中的继电器常开触点闭合，使控制输出端26与中性节点220之间的回路导通，该回路的导通使磁通线圈33有激励电流流过而产生脱扣动作。不难现象，如果将继电器J换为常闭触点继电器，则可适配于卸电控制方式，而采用这种控制装置22的预付费电能表专用塑壳断路器具有对电网恢复供电的自锁功能，即在电网从停电到恢复供电的过程中，预付费电能表专用塑壳断路器会自动跳闸。

图5是本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22第三实施例的电路结构示意框图，图5中所示的控制装置22采用了可控硅与继电器联合控制原理，它包括可控硅221、控制电路222和继电器J，继电器J的电磁线圈与可控硅221串联连接，该串联连接形成的回路连接在控制电路222的中性节点220与电源供电输入端25之间；继电器J的触点串联连接在控制输出端26与中性节点220之间。控制电路222包括信号输入端、信号输出端和电源端，信号输入端接检测信号输入端23，信号输出端接可控硅221的控制输入端，电源端的N极、L极分别接中性节点220、电源供电输入端25。这种第三实施例的控制装置22的电路结构与第一实施例、第二实施例的电路结构相比，结构稍复杂，但优点是通过继电器J增加了可控硅221、控制电路222与分励脱扣器3的磁通线圈33之间的电隔离，可避免磁通线圈33的脱扣动作对可控硅221、控制电路222及表内控制电路的冲击。

图7是断路器的内置式控制模块部件实施例的结构示意图，图中示出了隔离装置21的机械结构。参见图7，隔离装置21包括微动开关211和推杆212，推杆212与断路器本体1的操作机构11分断动作件相连接，操作机构11的分断动作驱动推杆212并触动微动开关211分断。由于隔离装置21串联连接在中性连接端24与控制装置22的中性节点220之间(参见图1至图5)，即微动开关211的触点串联连接在中性连接端24与控制装置22的中性节点220之间，所以操作机构11的分断动作驱动推杆212并触动微动开关211分断，使预付费电能表专用塑壳断路器在欠费断电跳闸、故障跳闸、人为分闸中的任意一种情况下，分励脱扣器3与内置式控制模块2的电源都能安全对地隔离，从而提高了安全等级。

图8、图9分别是图3和图5所示的本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22的第一实施例或第三实施例的控制电路222的第一优选方案的电路示意图，图中包括用于使分励脱扣器延时脱扣的电容C2，它适配于卸电控制方式。参见图8、图9，断路器的内置式控制模块的控制装置22的第一优选方案的控制电路222包括第一整流器V1、第二整流器V2、稳压管V3、三极管V4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、电容C1和C2，电阻R3、第一整流器V1和电阻R4串联连接在电源供电输入端25与三极管V4的集电极之间，电阻R1和第二整流器V2串联连接在检测信号输入端23与三极管V4的基极之间，稳压管V3连接在可控硅221的控制端与三极管V4的集电极之间，电阻R2连接在中性节点220与三极管V4的基极之间，三极管V4的发射极接中性节点220，电阻R5、电容C2分别连接在三极管V4的集电极与中性节点220之间，电阻R6、电容C2分别连接在可控硅221的控制端与中性节点220之间。控制电路222的工作原理是：在正常情况下，检测信号输入端23有电压时，该电压经第二整流器V2整流、电阻R1和电阻R2分压后施加到三极管V4的基极，使三极管V4的集电极与发射极之间导通(即三极管V4的集电极与中性节点220之间导通)，电容C2两端的压降为零，电源供电输入端25的电压对电容C2不充电，电源供电输入端25的供电电流从R3-V1-R4-V4的集电极-V4的发射极回路流到中性节点220，三极管V4的集电极与可控硅221的控制端之间的压降(即稳压管V3两端的压降)为零，可控硅221不导通，所以不能引发分励脱扣器3产生脱扣动作。在欠费情况出现时，预付费电能表10的信号输出端101输出到检测信号输入端23的电压转换为零，使三极管V4的集电极与发射极之间不导通(即三极管V4的集电极与中性节点220之间不导通)，使电源供电输入端25的供电电流从R3-V1-R4-V4的集电极-V4的发射极-R5回路流到中性节点220，由于电阻R5较大，所以电源供电输入端25的电压对电容C2先充电，充电延时一段时间后，电容C2两端的电压达到稳压管V3的反向工作电压后施加到可控硅221的控制端并触发可控硅221导通，从而引发分励脱扣器3产生脱扣动作。电网从正常供电情况下转换为停电时，操作机构11仍处于合闸状态，触头装置12仍处于闭合状态，隔离装置21的动触点251与静触点252仍处于闭合状态，但检测信号输入端23无电压，电源供电输入端25无电压，电容C2放电，分励脱扣器3无激励电流而保持无脱扣动作。在电网从停电情况下转换为正常供电时，操作机构11仍处于合闸状态，触头装置12仍处于闭合状态，隔离装置21的动触点251与静触点252仍处于闭合状态，电源供电输入端25先上电而转换为有电压，电容C2充电延时，在电容C2尚未达到稳压管V3的反向工作电压的过程中，电表的信号输出端101的得电使检测信号输入端23转换为有电压，该电压使三极管V4的基极得电、V4的集电极与中性节点220之间导通、电容C2两端的压降转换为零并停止充电，分励脱扣器3仍保持在无激励电流、无脱扣动作的状态，操作机构11继续保持在合闸状态，触头装置12继续保持在闭合状态，隔离装置21的动触点251与静触点252继续保持在闭合状态。由此可见，为了满足电网从停电到恢复供电过程中预付费电能表专用塑壳断路器不出现自动掉闸的问题，控制电路222的电容C2的充电延时时间需大于预付费电能表10向检测输入端23供电所需的时间，而该检测输入端23得电所需的时间是由电表的信号输出端101的得电所需的时间和控制电路22的响应时间决定的，通常需要0.5-1秒。

图10、图11分别是本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器的内置式控制模块的控制装置22的第一实施例、第三实施例的控制电路222的第二优选方案的电路示意图，图中的电路不具有使分励脱扣器延时脱扣的功能，它适配于上电控制方式。图10至图11所示断路器的内置式控制模块的控制装置22的控制电路222包括第一整流器V1、第二整流器V2、稳压管V3、三极管V4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和电容C1，其中电阻R3、第一整流器V1和电阻R4串联连接在电源供电输入端25与三极管V4的集电极之间，电阻R1和第二整流器V2串联连接在连接预付费电能表10的信号输出端101的检测信号输入端23与三极管V4的基极之间，稳压管V3连接在三极管V4的发射极与可控硅221的控制端之间，电阻R2连接在中性节点220与三极管V4的基极之间，电阻R5连接在三极管V4的发射极与中性节点220之间，电阻R6、电容C1分别连接在中性节点220与可控硅221的控制端之间。在正常情况下，预付费电能表10的信号输出端101输出到检测信号输入端23的电压转换为零，使三极管V4的集电极与发射极之间不导通(即三极管V4的集电极与中性节点220之间不导通)，使电源供电输入端25到三极管V4的发射极之间的回路不通，三极管V4的发射极与可控硅221的控制端之间的压降(即稳压管V3两端的压降)为零，可控硅221不导通，所以不能引发分励脱扣器3产生脱扣动作。在欠费情况出现时，预付费电能表10的信号输出端101输出到检测信号输入端23的电压转换为有，该电压经第二整流器V2整流、电阻R1和电阻R2分压后施加到三极管V4的基极，使三极管V4的集电极与发射极之间导通(即三极管V4的集电极与中性节点220之间的回路导通)，电源供电输入端25的供电电流从R3-V1-R4-V4的集电极-V4的发射极-R5回路流到中性节点220，由于电阻R5较大，所以电源供电输入端25的电压使电阻R5两端的电压达到稳压管V3的反向工作电压并施加到可控硅221的控制端，从而触发可控硅221导通并引发分励脱扣器3产生脱扣动作。

附图中所示实施例的继电器J为常开触点继电器，它适配上电控制方式，而在卸电控制方式下，继电器J为常闭触点继电器，所以本实用新型的互换型预付费电能表专用塑壳断路器所采用的继电器J为常开触点继电器或常闭触点继电器中的一种，选用方法与上电、卸电控制方式有关。

Claims (10)

1.一种互换型预付费电能表专用塑壳断路器，包括装有操作机构(11)和触头装置(12)的断路器本体(1)，其特征在于，该断路器还包括：

分励脱扣器(3)，嵌置在断路器本体(1)内，它包括磁通线圈(33)和脱扣联动辅助机构(34)；

内置式控制模块(2)，嵌置在断路器本体(1)或分励脱扣器(3)内，所述的内置式控制模块(2)包括隔离装置(21)、控制装置(22)、控制输出端(26)、与预付费电能表(10)的信号输出端(101)连接的检测信号输入端(23)、与主电路的中性线N连接的中性连接端(24)和与主电路的相线L连接的电源供电输入端(25)，隔离装置(21)串联连接在中性连接端(24)与控制装置(22)的中性节点(220)之间，该中性节点(220)与控制输出端(26)连成回路，分励脱扣器(3)的磁通线圈(33)串联连接在控制输出端(26)与电源供电输入端(25)之间；

所述的控制装置(22)根据检测信号输入端(23)的电压有/无转换，控制电源供电输入端(25)与控制输出端(26)之间的导通，并控制分励脱扣器(3)的脱扣联动辅助机构(34)触动断路器本体(1)内的操作机构(11)驱使触头装置(12)分断；所述的内置式控制模块(2)的隔离装置(21)与断路器本体(1)的操作机构(11)连接，操作机构(11)的合闸动作控制隔离装置(21)接通，操作机构(11)的分闸或跳闸动作控制隔离装置(21)分断。

2.根据权利要求1所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：

所述的断路器本体(1)内设有控制模块专用槽(15)和分励脱扣器专用槽(16)，内置式控制模块(2)可互换地安装在控制模块专用槽(15)内，分励脱扣器(3)可互换地安装在分励脱扣器专用槽(16)内；或者

所述的断路器本体(1)内设有分励脱扣器专用槽(16)，装有内置式控制模块(2)的分励脱扣器(3)可互换地安装在分励脱扣器专用槽(16)内。

3.根据权利要求1所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的内置式控制模块(2)的控制装置(22)包括串联连接在控制输出端(26)与中性节点(220)之间的回路中的可控硅(221)和控制电路(222)，控制电路(222)包括与检测信号输入端(23)连接的信号输入端、与可控硅(221)的控制输入端连接的信号输出端和电源端，所述电源端的N极、L极分别接中性节点(220)、电源供电输入端(25)。

4.根据权利要求1所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的内置式控制模块(2)的控制装置(22)包括继电器J，继电器J的电磁线圈串联连接在检测信号输入端(23)与中性节点(220)之间，继电器J的触点串联连接在控制输出端(26)与中性节点(220)之间的回路中。

5.根据权利要求1所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的内置式控制模块(2)的控制装置(22)包括继电器J、可控硅(221)和控制电路(222)，继电器J的电磁线圈与可控硅(221)串联连接，该串联连接形成的回路连接在控制电路(222)的中性节点(220)与电源供电输入端(25)之间；继电器J的触点串联连接在控制输出端(26)与中性节点(220)之间；控制电路(222)包括信号输入端、信号输出端和电源端，信号输入端接检测信号输入端(23)，信号输出端接可控硅(221)的控制输入端，电源端的N极、L极分别接中性节点(220)、电源供电输入端(25)。

6.根据权利要求1所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的内置式控制模块(2)的隔离装置(21)包括微动开关(211)和与断路器本体(1)的操作机构(11)分断动作件连接的推杆(212)，操作机构(11)的分断动作驱动推杆(212)并触动微动开关(211)分断。

7.根据权利要求3或5所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的控制电路(222)包括第一整流器V1、第二整流器V2、稳压管V3、三极管V4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、电容C1和C2；其中电阻R3、第一整流器V1和电阻R4串联连接在电源供电输入端(25)与三极管V4的集电极之间，电阻R1和第二整流器V2串联连接在检测信号输入端(23)与三极管V4的基极之间，稳压管V3连接在可控硅(221)的控制端与三极管V4的集电极之间，电阻R2连接在中性节点(220)与三极管V4的基极之间，三极管V4的发射极接中性节点(220)，电阻R5、电容C2分别连接在三极管V4的集电极与中性节点(220)之间，电阻R6、电容C2分别连接在可控硅(221)的控制端与中性节点(220)之间。

8.根据权利要求3或5所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的控制电路(222)包括第一整流器V1、第二整流器V2、稳压管V3、三极管V4、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6和电容C1；其中电阻R3、第一整流器V1和电阻R4串联连接在电源供电输入端(25)与三极管V4的集电极之间，电阻R1和第二整流器V2串联连接在检测信号输入端(23)与三极管V4的基极之间，稳压管V3连接在三极管V4的发射极与可控硅(221)的控制端之间，电阻R2连接在中性节点(220)与三极管V4的基极之间，电阻R5连接在三极管V4的发射极与中性节点(220)之间，电阻R6、电容C1分别连接在中性节点(220)与可控硅(221)的控制端与之间。

9.根据权利要求4或5所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的继电器J为常开触点继电器或常闭触点继电器中的一种。

10.根据权利要求7所述的互换型预付费电能表专用塑壳断路器，其特征在于：所述的控制电路(222)的电容C2的充电延时时间大于预付费电能表(10)向检测输入端23供电所需的时间。

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