CN207625283U - B型漏电断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种B型漏电断路器，包括磁通门感应元件、多谐振荡驱动电路、脱扣器、整流滤波稳压电路、零序互感器、电源和信号截止元件，所述磁通门感应元件的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，零序互感器的输出端分别连接整流滤波稳压电路和多谐振荡驱动电路的输入端，电源的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，所述多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路的输出端分别连接到脱扣器上，所述信号截止元件设置在多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路之间。本实用新型的B型漏电断路器的漏电动作保护信号相互隔离，保证交直流的回路发生漏电电流时，能准确地驱动脱扣器实现脱扣，且漏电检测精度高、性能稳定，电路集成度高。

Description

B型漏电断路器

技术领域

本实用新型涉及一种断路器领域，尤其涉及一种B型漏电断路器。

背景技术

现在的剩余电流动作断路器(简称漏电断路器)按剩余电流动作特性分为AC型漏电断路器、A型漏电断路器和B型漏电断路器，AC型漏电断路器对正弦交流剩余动作电流起保护作用，A型漏电断路器对正弦交流、脉动直流剩余动作电流起保护作用，B型漏电断路器对正弦交流、脉动直流、平滑直流剩余动作电流起保护作用。

但是目前的B型漏电断路器存在直流与高频交流动作保护信号会与低频交流信号动作保护信号相互影响的问题，这往往会导致其中一侧的保护电路能正常工作，其检测精度也不够精确，无法检测到微弱的漏电信号，存在一定的安全隐患，而且B型漏电断路器中检测直流与高频交流的元件由于本身漏电断路器结构的限制，不能采用较大的检测元件如磁通门传感器。

发明内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种漏电动作保护信号相互隔离、漏电检测精度高、性能稳定、集成度高的B型漏电断路器。

为了实现以上目的，本实用新型采用这样一种B型漏电断路器，包括磁通门感应元件、多谐振荡驱动电路、脱扣器、整流滤波稳压电路、零序互感器、电源和信号截止元件，所述磁通门感应元件的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，零序互感器的输出端分别连接整流滤波稳压电路和多谐振荡驱动电路的输入端，电源的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，所述多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路的输出端分别连接到脱扣器上，所述信号截止元件设置在多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路之间。

上述电路中将交流电和直流电检测及信号处理电路整合到一起，共用了多谐振荡驱动电路，磁通门感应元件能检测到微弱的直流电漏电信号并通过多谐振荡驱动电路放大使脱扣器动作，零序互感器检测低频交流电漏电信号使脱扣器动作，零序互感器检测高频交流信号并通过多谐振荡驱动电路放大使脱扣器动作，信号截止元件能有效地隔离两种动作保护信号，这样的B型漏电断路器不仅集成度高，而且它的性能稳定。

本实用新型进一步设置为磁通门感应元件包括高磁导率铁芯、检测导线和感应线圈，所述检测导线穿置在高磁导率铁芯内，感应线圈绕制在高磁导率铁芯一侧。

上述磁通门感应元件根据漏电保护器结构限制所设计的，其体积小于磁通门传感器同时又具备到磁通门传感器的功能，是利用在饱和磁场中磁感应强度与外磁场强度的非线性关系，从而检测微弱到直流漏电电流，当检测导线发生漏电时使检测导线内部电流大小发生变化，随之检测导线周围产生磁场的变化，饱和磁场能感应到检测导线漏电引起的微弱磁场变化并产生感应磁场，感应线圈也随感应磁场的产生输出微弱的感应电流，感应电流输入到多谐振荡驱动电路进行放大。

本实用新型进一步设置为多谐振荡驱动电路包括交流信号变换电路、直流信号变换电路、信号放大电路、基准电压电路，所述磁通门感应元件的输出端连接到直流信号变换电路的输入端，所述零序互感器的输出端连接到交流信号变换电路的输入端，所述交流信号变换电路和直流信号变换电路的输出端分别连接到信号放大电路的输入端，所述基准电压电路为脱扣器的一侧供电。

上述交流信号变换电路能检测到高频交流电的漏电电流，直流信号变换电路能检测到直流漏电电流，信号放大电路将上述两者检测到的微弱信号进行放大，输出足够大的电信号，基准电压电路输出稳定的基准电压为脱扣器一侧供电。

本实用新型进一步设置为交流信号变换电路包括运算放大器U11、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串联，所述电阻R1的一端连接零序互感器的输出端，电阻R3的一端连接到运算放大器U11的反相输入端，所述电容C1的一端连接电阻R3的另一端，电容C1的另一端接地，所述电阻R4的一端连接零序互感器的输出端，电阻R4的另一端连接到运算放大器U11的同相输入端，所述电阻R5的一端连接运算放大器U11的同相输入端，电阻R5的另一端连接运算放大器U11的输出端，所述运算放大器U11输出端连接到信号放大电路的输入端。

上述交流变换电路通过电阻R1、电阻R2、电阻R3将交流信号耦合到运算放大器U11上进行运放，因为随着交流电流的频率增大，整流滤波稳压电路检测到交流漏电信号幅度变小，无法直接驱动脱扣器，所以要将幅度小的高频交流漏电信号进行运放整形。

本实用新型进一步设置为直流信号变换电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R6、电容C2，所述三极管Q1和三极管Q2的集电极分别连接到磁通门感应元件的输出端，所述三极管Q1的发射极接地，三极管Q2的发射极接高电平，所述三极管Q1和三极管Q2的基极分别连接到电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接信号放大电路的输入端，所述电容C2并联在电阻R6两端。

上述磁通门感应元件检测到直流漏电信号经过三极管Q1和三极管Q2控制输出，再通过电容C2和电阻R6进行滤波，输出准确的直流漏电信号。

本实用新型进一步设置为电源由是三相电经过变换得到的稳定的直流电源。

上述三相电通过电源芯片得到的稳定的直流电源，这样的开关电源可靠性高、抗干扰能力强，且功耗低，效率高，为电路供电提供保障。

本实用新型进一步设置为基准电压电路包括运算放大器U22、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4，所述电阻R9的一端接直流电源，电阻R9的另一端连接运算放大器U22的同相输入端，所述电阻R8的一端连接运算放大器U22的同相输入端，电阻R8的另一端接地，所述电容C4并联在电阻R8两端，所述电阻R7的一端连接运算放大器U22的输出端，电阻R7的另一端连接脱扣器上，所述运算放大器U22的反相输入端连接到运算放大器U22的输出端。

上述直流电源经过运算放大器U22输出稳定的基准电压，给脱扣器的一侧提供稳定的电压。

本实用新型进一步设置为多谐振荡驱动电路还包括比较器U41、比较器U42、电阻R33、电阻R34、电阻R28、电阻R28T、电阻R29、电阻R29T、三极管Q3、稳压二极管VR1、二极管D5、电阻R27、电阻R30、电阻R31、电阻R32，所述信号截止元件包括二极管D6，所述电阻R33和稳压二极管VR1串联，所述电阻R33的一端连接直流电源，稳压二极管VR1的一端连接三极管Q3的基极，所述电阻R34的一端连接三极管Q3的基极，电阻R34的另一端连接三极管Q3的集电极，所述电阻R28和电阻R28T并联，电阻R29和电阻R29T并联，所述电阻R28的一端连接三极管Q3的发射极，电阻R28的另一端连接比较器U41的反相输入端，所述电阻R29的一端连接直流电源，电阻R29的另一端连接比较器U41的反相输入端，所述信号放大电路的输出端连接到比较器U41的同相输入端，所述二极管D5、电阻R27、电阻R30一次串联，所述二极管D5的正极连接比较器U41的输出端，电阻R30的一端连接比较器U42的同相输入端，电阻R30的另一端连接电阻R31的一端，电阻R31的另一端接地，所述基准电压电路的输出端连接比较器U42的反相输入端，所述二极管D6和电阻R32串联，二极管D6的正极连接比较器U42的输出端，电阻R32的一端连接脱扣器上。

上述24V的直流电源经过电阻R28T和电阻R29T的调节电压后，输入到比较器U41的反相输入端，信号放大电路的输出到比较器U41的同相输入端进行比较，比较器U41的输出信号耦合到比较器U42的同相输入端，基准电压电路的输出到比较器U42的反相输入端进行比较，比较器U42输出脱扣信号到脱扣器，实现脱扣，而二极管D6作为信号截止元件具有正向导通、反向截止的特性，能有效地隔离两种动作保护信号的相互干扰，且二极管价格低廉。

附图说明

图1是本实用新型实施例电路原理方框图。

图2是本实用新型实施例磁通门感应元件结构原理图。

图3是本实用新型实施例电路原理图。

图4是本实用新型实施例交流信号变换电路原理图。

图5是本实用新型实施例直流信号变换电路原理图。

图6是本实用新型实施例基准电压电路原理图。

图7是本实用新型实施例部分多谐振荡驱动电路原理图。

图8是本实用新型实施例电源电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型是一种B型漏电断路器，包括磁通门感应元件、多谐振荡驱动电路、脱扣器、整流滤波稳压电路、零序互感器、电源和信号截止元件，所述磁通门感应元件的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，零序互感器的输出端分别连接整流滤波稳压电路和多谐振荡驱动电路的输入端，电源的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，所述多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路的输出端分别连接到脱扣器上，所述信号截止元件设置在多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路之间。

如图2所示，磁通门感应元件包括高磁导率铁芯、检测导线和感应线圈，所述检测导线穿置在高磁导率铁芯内，感应线圈绕制在高磁导率铁芯一侧，当铁芯磁导率随着励磁磁场强度变换时，二次绕组的感应电动势中就会出现随着环境磁场强度变化得偶次谐波分量，在电路中产生方波通过感应线圈使铁芯处于周期性饱和工作状态时，偶次谐波分量会显著增大。当检测导线发生漏电时使检测导线内部电流大小发生变化，随之检测导线周围产生磁场的变化，饱和磁场能感应到检测导线漏电引起的微弱磁场变化并产生感应磁场，感应线圈也随感应磁场的产生使方波信号发生脉宽的变化，通过对方波信号的处理输入到多谐振荡驱动电路进行放大。

如图8所示，电源由是三相电经过变换得到的稳定的直流电源，三相电通过电源芯片及其外围元件后得到的稳定的直流电源，这样的开关电源可靠性高、抗干扰能力强，且功耗低，效率高，为电路供电提供保障。

如图3所示，多谐振荡驱动电路包括交流信号变换电路、直流信号变换电路、信号放大电路、基准电压电路，所述磁通门感应元件的输出端连接到直流信号变换电路的输入端，所述零序互感器的输出端连接到交流信号变换电路的输入端，所述交流信号变换电路和直流信号变换电路的输出端分别连接到信号放大电路的输入端，所述基准电压电路为脱扣器的一侧供电。

如图4所示，交流信号变换电路包括运算放大器U11、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串联，所述电阻R1的一端连接零序互感器的输出端，电阻R3的一端连接到运算放大器U11的反相输入端，所述电容C1的一端连接电阻R3的另一端，电容C1的另一端接地，所述电阻R4的一端连接零序互感器的输出端，电阻R4的另一端连接到运算放大器U11的同相输入端，所述电阻R5的一端连接运算放大器U11的同相输入端，电阻R5的另一端连接运算放大器U11的输出端，所述运算放大器U11输出端连接到信号放大电路的输入端。

如图5所示，直流信号变换电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R6、电容C2，所述三极管Q1和三极管Q2的集电极分别连接到磁通门感应元件的输出端，所述三极管Q1的发射极接地，三极管Q2的发射极接高电平，所述三极管Q1和三极管Q2的基极分别连接到电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接信号放大电路的输入端，所述电容C2并联在电阻R6两端。

如图6所示，基准电压电路包括运算放大器U22、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4，所述电阻R9的一端接直流电源，电阻R9的另一端连接运算放大器U22的同相输入端，所述电阻R8的一端连接运算放大器U22的同相输入端，电阻R8的另一端接地，所述电容C4并联在电阻R8两端，所述电阻R7的一端连接运算放大器U22的输出端，电阻R7的另一端连接脱扣器上，所述运算放大器U22的反相输入端连接到运算放大器U22的输出端。

如图7所示，多谐振荡驱动电路还包括比较器U41、比较器U42、电阻R33、电阻R34、电阻R28、电阻R28T、电阻R29、电阻R29T、三极管Q3、稳压二极管VR1、二极管D5、电阻R27、电阻R30、电阻R31、电阻R32，所述信号截止元件包括二极管D6，所述电阻R33和稳压二极管VR1串联，所述电阻R33的一端连接直流电源，稳压二极管VR1的一端连接三极管Q3的基极，所述电阻R34的一端连接三极管Q3的基极，电阻R34的另一端连接三极管Q3的集电极，所述电阻R28和电阻R28T并联，电阻R29和电阻R29T并联，所述电阻R28的一端连接三极管Q3的发射极，电阻R28的另一端连接比较器U41的反相输入端，所述电阻R29的一端连接直流电源，电阻R29的另一端连接比较器U41的反相输入端，所述信号放大电路的输出端连接到比较器U41的同相输入端，所述二极管D5、电阻R27、电阻R30一次串联，所述二极管D5的正极连接比较器U41的输出端，电阻R30的一端连接比较器U42的同相输入端，电阻R30的另一端连接电阻R31的一端，电阻R31的另一端接地，所述基准电压电路的输出端连接比较器U42的反相输入端，所述二极管D6和电阻R32串联，二极管D6的正极连接比较器U42的输出端，电阻R32的一端连接脱扣器上。

根据以上实施例，B型漏电断路器检测交直流回路中的漏电电流，其中零序互感器能检测到回路中低频交流漏电信号，零序互感器检测到的漏电信号经整流滤波稳压电路中的限压二极管D7、D8整流及电容C21、C22滤波稳压后，输出整形后的漏电信号可直接驱动脱扣器动作；随着回路电流信号的频率加大，零序互感器检测到的信号幅度也变小不足以驱动脱扣器，高频交流漏电信号耦合到交流信号变换电路进行变换，输出变换后的高频交流漏电信号到信号放大电路中进行放大，放大到一定级数时，驱动脱扣器实现脱扣；磁通门感应元件感应回路中的直流漏电，磁通门感应元件检测到微弱的直流电漏电信号，并输入到直流信号变换电路进行变换，输出变换后的直流漏电信号到信号放大电路进行放大，放大到一定级数时，驱动脱扣器实现脱扣。且基于二极管D6的隔离作用，多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路两种动作保护信号不会产生相互干扰，保证回路中发生漏电时能准确、稳定地实现脱扣。

Claims (8)

1.一种B型漏电断路器，其特征在于：包括磁通门感应元件、多谐振荡驱动电路、脱扣器、整流滤波稳压电路、零序互感器、电源和信号截止元件，所述磁通门感应元件的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，零序互感器的输出端分别连接整流滤波稳压电路和多谐振荡驱动电路的输入端，电源的输出端连接多谐振荡驱动电路的输入端，所述多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路的输出端分别连接到脱扣器上，所述信号截止元件设置在多谐振荡驱动电路和整流滤波稳压电路之间。

2.根据权利要求1所述的B型漏电断路器，其特征在于：所述磁通门感应元件包括高磁导率铁芯、检测导线和感应线圈，所述检测导线穿置在高磁导率铁芯内，感应线圈绕制在高磁导率铁芯一侧。

3.根据权利要求1或2所述的B型漏电断路器，其特征在于：所述多谐振荡驱动电路包括交流信号变换电路、直流信号变换电路、信号放大电路、基准电压电路，所述磁通门感应元件的输出端连接到直流信号变换电路的输入端，所述零序互感器的输出端连接到交流信号变换电路的输入端，所述交流信号变换电路和直流信号变换电路的输出端分别连接到信号放大电路的输入端，所述基准电压电路为脱扣器的一侧供电。

4.根据权利要求3所述的B型漏电断路器，其特征在于：所述交流信号变换电路包括运算放大器U11、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C1，所述电阻R1、电阻R2、电阻R3依次串联，所述电阻R1的一端连接零序互感器的输出端，电阻R3的一端连接到运算放大器U11的反相输入端，所述电容C1的一端连接电阻R3的另一端，电容C1的另一端接地，所述电阻R4的一端连接零序互感器的输出端，电阻R4的另一端连接到运算放大器U11的同相输入端，所述电阻R5的一端连接运算放大器U11的同相输入端，电阻R5的另一端连接运算放大器U11的输出端，所述运算放大器U11输出端连接到信号放大电路的输入端。

5.根据权利要求3所述的B型漏电断路器，其特征在于：所述直流信号变换电路包括三极管Q1、三极管Q2、电阻R6、电容C2，所述三极管Q1和三极管Q2的集电极分别连接到磁通门感应元件的输出端，所述三极管Q1的发射极接地，三极管Q2的发射极接高电平，所述三极管Q1和三极管Q2的基极分别连接到电阻R6的一端，所述电阻R6的另一端接信号放大电路的输入端，所述电容C2并联在电阻R6两端。

6.根据权利要求3所述的B型漏电断路器，其特征在于：所述电源由是三相电经过变换得到的稳定的直流电源。

7.根据权利要求6所述的B型漏电断路器，其特征在于：所述基准电压电路包括运算放大器U22、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电容C4，所述电阻R9的一端接直流电源，电阻R9的另一端连接运算放大器U22的同相输入端，所述电阻R8的一端连接运算放大器U22的同相输入端，电阻R8的另一端接地，所述电容C4并联在电阻R8两端，所述电阻R7的一端连接运算放大器U22的输出端，电阻R7的另一端连接脱扣器上，所述运算放大器U22的反相输入端连接到运算放大器U22的输出端。

8.根据权利要求7所述的B型漏电断路器，其特征在于：所述多谐振荡驱动电路还包括比较器U41、比较器U42、电阻R33、电阻R34、电阻R28、电阻R28T、电阻R29、电阻R29T、三极管Q3、稳压二极管VR1、二极管D5、电阻R27、电阻R30、电阻R31、电阻R32，所述信号截止元件包括二极管D6，所述电阻R33和稳压二极管VR1串联，所述电阻R33的一端连接直流电源，稳压二极管VR1的一端连接三极管Q3的基极，所述电阻R34的一端连接三极管Q3的基极，电阻R34的另一端连接三极管Q3的集电极，所述电阻R28和电阻R28T并联，电阻R29和电阻R29T并联，所述电阻R28的一端连接三极管Q3的发射极，电阻R28的另一端连接比较器U41的反相输入端，所述电阻R29的一端连接直流电源，电阻R29的另一端连接比较器U41的反相输入端，所述信号放大电路的输出端连接到比较器U41的同相输入端，所述二极管D5、电阻R27、电阻R30一次串联，所述二极管D5的正极连接比较器U41的输出端，电阻R30的一端连接比较器U42的同相输入端，电阻R30的另一端连接电阻R31的一端，电阻R31的另一端接地，所述基准电压电路的输出端连接比较器U42的反相输入端，所述二极管D6和电阻R32串联，二极管D6的正极连接比较器U42的输出端，电阻R32的一端连接脱扣器上。