CN202856314U

CN202856314U - 一种具有自整定功能的剩余电流断路器

Info

Publication number: CN202856314U
Application number: CN201220451080.9U
Authority: CN
Inventors: 胡正业; 顾德康
Original assignee: Jingyi Electrical Appliances Factory Co Ltd Shanghai; SHANGHAI JINGYI ELECTRICAL APPLIANCE CO Ltd
Current assignee: Jingyi Electrical Appliances Factory Co Ltd Shanghai; SHANGHAI JINGYI ELECTRICAL APPLIANCE CO Ltd
Priority date: 2012-09-05
Filing date: 2012-09-05
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2022-09-05

Abstract

本实用新型涉及一种具有自整定功能的剩余电流断路器，包括电源模块以及依次连接的漏电互感器、信号放大模块、控制模块、可控硅和脱扣器，漏电互感器连接三相电路，控制模块包括微处理器，该微处理器内的EEPROM保存有规定动作值和前一时间段内的漏电感应信号最小值；漏电互感器的漏电感应信号经信号放大模块放大后，输送至控制模块，微处理器将规定动作值和前一时间段内的漏电感应信号最小值相加作为新的规定动作值，与输入的漏电感应信号进行比较，若漏电感应信号大于新的规定动作值，则微处理器输出控制信号触发可控硅，使得脱扣器动作，驱动断路器跳闸。与现有技术相比，本实用新型具有具有自整定功能，可以避免固有泄漏电流引起的错误跳闸。

Description

一种具有自整定功能的剩余电流断路器

技术领域

本实用新型涉及一种断路器，尤其是涉及一种具有自整定功能的剩余电流断路器。

背景技术

剩余电流断路器(漏电断路器)广泛应用于供电系统中，可以保护人身、设备和线路。但是，用户的用电设备、线路自身总是存在固有泄漏电流，固有泄漏电流和供电线路长短、电缆结构、环境、气候等因素有关。固有泄漏电流的存在不会造成设备线路和人身的事故。然而，固有泄漏电流的存在使得漏电断路器的保护变得不准确，甚至发生错误。例如，某漏电断路器的漏电动作电流为30mA，如固有泄漏电流为14mA，那么，设备线路发生16mA的漏电电流，该漏电断路器就将跳闸，此时并不是真实的30mA故障电流引起跳闸，这次的跳闸是一次错误动作。目前市场上使用的剩余电流断路器均存在上述缺陷，没有自整定漏电动作值的功能。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有自整定功能的剩余电流断路器，该断路器在判断是否漏电时通过考虑固有泄漏电流来进行自整定，避免了固有泄漏电流引起的错误跳闸。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有自整定功能的剩余电流断路器，该断路器设置在三相线路上，其特征在于，包括电源模块以及依次连接的漏电互感器、信号放大模块、控制模块、可控硅和脱扣器，所述的漏电互感器连接三相电路，所述的控制模块包括微处理器，该微处理器内设有A/D转换器和EEPROM。

所述的信号放大模块包括依次连接的第一放大单元、第二放大单元和微调电阻，该微调电阻的一端连接第二放大单元的输出端，另一端接地，其调节端作为输出端连接控制模块，漏电互感器的漏电感应信号依次经过第一放大单元和第二放大单元放大后，再经微调电阻对信号进行微调，然后输入控制模块。

所述的第一放大单元包括第一运算放大器、第三二极管、第四二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，漏电互感器的一个输出端子接地，另一输出端子通过第二电阻连接第一运算放大器的反相输入端，第一电阻接在漏电互感器的两个输出端子之间，所述的第三二极管和第四二极管反向并联后，接在第一运算放大器的反相输入端和同相输入端之间，所述的第三电阻接在第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述的第四电阻一端接地，另一端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端连接电源模块，第四电阻和第五电阻的公共端连接第一运算放大器的同相输入端。

所述的信号放大模块的两端还设有信号端抗干扰网，该信号端抗干扰网包括第一电容、第二电容、第三电容和第三电感，所述的第一电容并联在第一电阻两端，所述的第二电容与第二电阻串联，所述的第三电感连接在微调电阻的调节端与控制模块之间，所述的第三电容一端连接第三电感和控制模块的公共端，另一端接地。

所述的第二放大单元包括第二运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，所述的第二运算放大器的反相输入端通过第六电阻连接第一放大单元的输出端，所述的第七电阻接在第二运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述的第八电阻的一端连接电源模块，另一端与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端接地，第八电阻和第九电阻的公共端连接第二运算放大器的同相输入端。

所述的控制模块还包括与微处理器连接的继电器和LED报警灯，所述的继电器的常开触点与第十电阻串联后，接在第二运算放大器的反相输入端和第一放大单元的输出端之间；当微处理器检测到的漏电感应信号超过设定值时，控制继电器导通，使得继电器的常开触点闭合接通第十电阻，改变第二运算放大器的放大倍数；当漏电感应信号超过新的规定动作值的60％～90％时，微处理器控制LED报警灯闪烁发亮。

所述的电源模块由三相线路的其中两相接入，包括依次连接的整流单元、电源供给单元和电压转换单元，整流单元对输入的电压进行整流后，输入电源供给单元进行降压，然后经过电压转换单元转换为适合的电压。

所述的整流单元包括两条输入线路，每条输入线路均包括接入电阻、整流二极管和电压保护器件，接入电阻一端连接三相线路的其中一相，另一端连接整流二极管的阳极，整流二极管的阴极连接电源供给单元，所述的电压保护器件接在接入电阻和整流二极管的公共端与三相线路的中性线。

所述的电源供给单元包括N沟道MOSFET器件和DC/DC电源管理芯片，所述的N沟道MOSFET器件的漏极连接整流单元，栅极连接DC/DC电源管理芯片，源极与DC/DC电源管理芯片连接后作为电源供给单元的输出端。

所述的电压转换单元包括电源端抗干扰网络和两个电压转换芯片，电源端抗干扰网络包括第七电容、第六电容、第五电容、电感线圈和第二电感，所述的第七电容为电解电容，其正极连接电源供给单元的输出端，负极接地，所述的电感线圈的两个输入端子连接在第七电容的正极和负极之间，电感线圈的两个输出端子通过第六电容、第二电感和第五电容组成的滤波电路后依次接入两个电压转换芯片。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、带有自整定漏电新的规定动作值的功能，避免了非真实漏电故障电流引起跳闸，对于不同用电对象，自整定不同的漏电动作值，保护更精细、更准确。

2、设有警报提示功能，当漏电超过一定程度时，能够时LED报警灯闪烁发亮，提示用户此时泄流电流较大，应引起警觉。

3、由于泄漏电流的变化范围较大，为了提高检测精度电路中设置了微型继电器，通过继电器来控制运算放大器的放大倍数，使之适应大范围漏电流的检测。

4、电源模块中，采用了N沟道MOSFET器件和DC/DC电源管理芯片，不同于传统的变压器降压或开关电源，无需变压器或电感，也不需要高压输入电容，即可获得的18V直流电压。该18V直流电压经后续的两个电压转换芯片稳压得到9V和5V电压，供微处理器和其他器件使用。

5、在信号采集端和电源端均设有抗干扰网络，充分保证了工作过程中的抗干扰能力，此外在电源接入端设有电压保护器件，保护电源不受过电压的损坏，可以吸收浪涌冲击电压。

附图说明

图1为本实用新型一种实施例的电路图；

图2为本实用新型中控制模块的工作流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。

实施例

如图1所示，一种具有自整定功能的剩余电流断路器，该断路器设置在三相线路上，包括电源模块以及依次连接的漏电互感器RCT、信号放大模块、控制模块、可控硅SCR和脱扣器TRIP，漏电互感器RCT连接三相电路采集漏电感应信号，信号放大模块包括依次连接的第一放大单元、第二放大单元和微调电阻VR。

其中第一放大单元包括第一运算放大器IC1-A、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5，漏电互感器RCT的一个输出端子接地，另一输出端子通过第二电阻R2连接第一运算放大器IC1-A的反相输入端，第一电阻R1接在漏电互感器RCT的两个输出端子之间，第三二极管D3和第四二极管D4反向并联后，接在第一运算放大器IC1-A的反相输入端和同相输入端之间，第三电阻R3接在第一运算放大器IC1-A的反相输入端和输出端之间，第四电阻R4一端接地，另一端与第五电阻R5的一端连接，第五电阻R5的另一端连接电源模块，第四电阻R4和第五电阻R5的公共端连接第一运算放大器IC1-A的同相输入端。

第二放大单元连接于第一放大单元之后，包括第二运算放大器IC1-B、第六电阻R6、第七电阻R7、第八电阻R8和第九电阻R9，第二运算放大器IC1-B的反相输入端通过第六电阻R6连接第一运算放大器IC1-A的输出端，第七电阻R7接在第二运算放大器IC1-B的反相输入端和输出端之间，第八电阻R8的一端连接电源模块，另一端与第九电阻R9的一端连接，第九电阻R9的另一端接地，第八电阻R8和第九电阻R9的公共端连接第二运算放大器IC1-B的同相输入端。

微调电阻VR的一端连接第二运算放大器IC1-B的输出端，另一端接地，其调节端则作为输出端。在信号放大模块的输入端和输出端，设有信号端抗干扰网络，包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3和第三电感L3，第一电容C1并联在第一电阻R1两端，第二电容C2与第二电阻R2串联，第三电感L3连接在微调电阻VR的调节端与控制模块之间，第三电容C3一端连接第三电感L3和控制模块的公共端，另一端接地。

控制模块包括微处理器IC2以及与其相关的外围电路，微处理器IC2设有A/D转换器和EEPROM，该EEPROM内保存有规定动作值和前一时间段(本实施例中设定为此前3昼夜时间)内的漏电感应信号最小值，在判断时，将规定动作值和前一时间段内的漏电感应信号最小值相加作为新的规定动作值，与检测到的漏电感应信号进行比较，这样就起到了自整定功能，避免了固有泄漏电流对于断路器的影响。外围电路中包括了LED报警灯、按钮AK、继电器J、三极管T以及第十一电阻R11、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十四电阻R14、第十五电阻R15、第四电容C4等，继电器J的常开触点J-1与第十电阻R10串联后，接在第二运算放大器IC1-B的反相输入端和第一运算放大器IC1-A的输出端之间，当检测到的漏电感应信号超过500mA这一设定值时，微处理器IC2则送出高电平给三极管T，使得三极管T导通，接在三极管T的发射极上的继电器J吸合，其常开接点J-1接通第十电阻R10，改变了第二运算放大器IC1-B的放大倍数，使之适应大范围漏电流的检测。而当漏电感应信号超过新的规定动作值的80％时，微处理器IC2间歇送出高电平控制LED报警灯闪烁发亮，提示用户：此时泄漏电流较大应引起警觉。按钮AK为断路器自整定的开关，按钮AK按下后微处理器IC2接收自整定的控制命令。

电源模块由三相线路的其中两相接入，本实施例中由A相和C相接入，这样就保证了在三相电源任缺一相时仍可以正常工作。整个电源模块包括依次连接的整流单元、电源供给单元和电压转换单元。

整流单元的两条输入线路均包括接入电阻，整流二极管和电压保护器件。A相接入电阻RA、第二二极管D2、A相电压保护器件YMA，形成A相输入线路，C相接入电阻RC、第一二极管D1、C相电压保护器件YMC，形成C相输入线路。接入电阻一端连接三相线路的其中一相，另一端连接整流二极管的阳极，整流二极管的阴极连接电源供给单元，电压保护器件接在接入电阻和整流二极管的公共端与三相线路的中性线。

电源供给单元包括N沟道MOSFET器件Q1和DC/DC电源管理芯片IC5，N沟道MOSFET器件Q1的漏极连接整流单元，栅极连接DC/DC电源管理芯片IC5，源极与DC/DC电源管理芯片连接后作为电源供给单元的输出端，输出18V的直流电压至后续的电压装换单元。

电压转换单元包括电源端抗干扰网络和两个电压转换芯片IC3和IC4，电源端抗干扰网络包括第七电容C7、第六电容C6、第五电容C5、电感线圈L1和第二电感L2，第七电容为电解电容，其正极连接电源供给单元的输出端，负极接地，电感线圈L1的两个输入端子连接在第七电容C7的正极和负极之间，电感线圈L1的两个输出端子通过第六电容C6、第二电感L2和第五电容C5组成的滤波电路后依次接入两个电压转换芯片。电压转换芯片IC3输出9V的直流电压、电压转换芯片IC4输出5V的直流电压，用于供其他器件使用。

该断路器工作时，漏电互感器的漏电感应信号经信号放大模块放大后，输送至控制模块，若漏电感应信号大于新的规定动作值，则微处理器IC2输出控制信号触发可控硅SCR，使得脱扣器TRIP动作，驱动断路器跳闸。微处理器的具体工作流程如图2所示，包括了以下步骤：

1)初始化；

2)进行漏电感应信号采样；

3)A/D转换；

4)滤除干扰脉冲；

5)计算漏电感应信号的值U_Δ；

6)判断U_Δ是否超过超过500mA，若为是，则执行步骤7)；若为否，则执行步骤8)；

7)发出信号控制继电器J吸合；

8)判断U_Δ是否为漏电感应信号的最小值，若为是，则执行步骤9)；若为否，则执行步骤10)；

9)将U_Δ作为最小值U_min存入EEPROM；

10)判断按钮AK是否按下，若为是，则执行步骤11)，若为否，则执行步骤13)；

11)将规定动作值U₀与漏电感应信号的最小值U_mi相加作为判断是否跳闸的新的规定动作值U₀；

12)将U₀存入EEPROM；

13)判断U_Δ是否大于0.8U₀，若为是，则执行步骤14)，若为否，则返回步骤2)；

14)发出信号控制LED警报灯闪烁发亮；

15)判断U_Δ是否大于0.8U₀，若为是，则执行步骤16，若为否，则范围步骤2)；

16)发出信号控制触发可控硅SCR，使得脱扣器TRIP动作，驱动断路器跳闸。

本实用新型具有自整定漏电动作值的功能，避免了非真实漏电故障电流引起跳闸，对于不同用电对象，自整定不同的漏电动作值，保护更精细、更准确。

Claims

1.一种具有自整定功能的剩余电流断路器，该断路器设置在三相线路上，其特征在于，包括电源模块以及依次连接的漏电互感器、信号放大模块、控制模块、可控硅和脱扣器，所述的漏电互感器连接三相电路，所述的控制模块包括微处理器，该微处理器内设有A/D转换器和EEPROM。

2.根据权利要求1所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的信号放大模块包括依次连接的第一放大单元、第二放大单元和微调电阻，该微调电阻的一端连接第二放大单元的输出端，另一端接地，其调节端作为输出端连接控制模块。

3.根据权利要求2所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的第一放大单元包括第一运算放大器、第三二极管、第四二极管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第五电阻，漏电互感器的一个输出端子接地，另一输出端子通过第二电阻连接第一运算放大器的反相输入端，第一电阻接在漏电互感器的两个输出端子之间，所述的第三二极管和第四二极管反向并联后，接在第一运算放大器的反相输入端和同相输入端之间，所述的第三电阻接在第一运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述的第四电阻一端接地，另一端与第五电阻的一端连接，第五电阻的另一端连接电源模块，第四电阻和第五电阻的公共端连接第一运算放大器的同相输入端。

4.根据权利要求2所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的信号放大模块的两端还设有信号端抗干扰网，该信号端抗干扰网包括第一电容、第二电容、第三电容和第三电感，所述的第一电容并联在第一电阻两端，所述的第二电容与第二电阻串联，所述的第三电感连接在微调电阻的调节端与控制模块之间，所述的第三电容一端连接第三电感和控制模块的公共端，另一端接地。

5.根据权利要求2所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的第二放大单元包括第二运算放大器、第六电阻、第七电阻、第八电阻和第九电阻，所述的第二运算放大器的反相输入端通过第六电阻连接第一放大单元的输出端，所述的第七电阻接在第二运算放大器的反相输入端和输出端之间，所述的第八电阻的一端连接电源模块，另一端与第九电阻的一端连接，第九电阻的另一端接地，第八电阻和第九电阻的公共端连接第二运算放大器的同相输入端。

6.根据权利要求5所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的控制模块还包括与微处理器连接的继电器和LED报警灯，所述的继电器的常开触点与第十电阻串联后，接在第二运算放大器的反相输入端和第一放大单元的输出端之间。

7.根据权利要求1所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的电源模块由三相线路的其中两相接入，包括依次连接的整流单元、电源供给单元和电压转换单元。

8.根据权利要求7所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的整流单元包括两条输入线路，每条输入线路均包括接入电阻、整流二极管和电压保护器件，接入电阻一端连接三相线路的其中一相，另一端连接整流二极管的阳极，整流二极管的阴极连接电源供给单元，所述的电压保护器件接在接入电阻和整流二极管的公共端与三相线路的中性线。

9.根据权利要求7所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的电源供给单元包括N沟道MOSFET器件和DC/DC电源管理芯片，所述的N沟道MOSFET器件的漏极连接整流单元，栅极连接DC/DC电源管理芯片，源极与DC/DC电源管理芯片连接后作为电源供给单元的输出端。

10.根据权利要求7所述的一种具有自整定功能的剩余电流断路器，其特征在于，所述的电压转换单元包括电源端抗干扰网络和两个电压转换芯片，电源端抗干扰网络包括第七电容、第六电容、第五电容、电感线圈和第二电感，所述的第七电容为电解电容，其正极连接电源供给单元的输出端，负极接地，所述的电感线圈的两个输入端子连接在第七电容的正极和负极之间，电感线圈的两个输出端子通过第六电容、第二电感和第五电容组成的滤波电路后依次接入两个电压转换芯片。