CN210129731U

CN210129731U - 一种断零线断路保护器

Info

Publication number: CN210129731U
Application number: CN201921431455.3U
Authority: CN
Inventors: 郭章勇
Original assignee: Shenzhen Weidian Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Weidian Technology Co Ltd
Priority date: 2019-08-30
Filing date: 2019-08-30
Publication date: 2020-03-06
Anticipated expiration: 2029-08-30

Abstract

本实用新型公开了一种断零线断路保护器，包括开关触头、电流互感器、单片机和电源，所述开关触头上设有控制线圈，所述电流互感器有四个，四个电流互感器分别为与三跟火线连接的AI、BI、CI和与零线连接的NI，所述电流互感器还连接有取样电阻，电流互感器AI连接取样电阻R1、电流互感器BI连接取样电阻R2、电流互感器CI连接取样电阻R3、电流互感器DI连接取样电阻R4，电流互感器和取样电阻均与单片机相连接，单片机具有四个连接端ADC1、ADC2、ADC3和ADC4；本装置解决了现有的断路器不能在断零线时自动切断的问题；本装置是通过单片机智能处理三相四线间的电流关系，从而自动控制断路器在断零线时自动断开三相火线。

Description

一种断零线断路保护器

技术领域

本实用新型涉及用电安全技术，具体是一种断零线断路保护器。

背景技术

目前所有的交流供电系统，从变压器出来的是三相四线，即三根火线，一根零线。如图1，三根火线，A、B、C三相之间的电压为分别人380V，每相线到零线N之间电压为220V，也就是一般居民用户的用电电压。为了接线方便和每相线负载基本平衡，小区一般一栋或几栋楼共用一相火线，另几栋楼共用另一相火线，这样三相火线的用户量平均分配。所有用户共用一根零线。

在正常的情况下，ABC三相的电流通过用户相火线到零线，零线到另一相火线，即图1中的AB、AC、BC间形成电流，当ABC三相的电流正好是相等时，零线上是没有电流的，ABC三相电流不平衡时，经过零线与变压器形成回路，这样保证三相线与零线间都是220V的正常电压。

在三相四线制的供电系统中，如果是在变压器出来的用户侧零线断了，在三相负载不平衡时零线不能与变压器形成回路，此时零线的电位不等于0，造成中性点发生偏移。

具体零线电位多少与三相负载不平衡度有关，越不平衡，中性点偏移就越大，零线的电位就越高。零线电位偏移后三相的相电压一般就不是220V了。有的相可能超过220V，有的相则可能低于220V。

当中性点偏移量太大，三相的相电压增加的那一相就可能使用户的用电电器烧毁，三相的相电压减少的相就可能使其用电电器不能工作。零线的电位升高后，达到一定的值时接触地线将会造成触电事故危险。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种断零线断路保护器，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种断零线断路保护器，包括开关触头、电流互感器、单片机和电源，所述开关触头上设有控制线圈，所述电流互感器有四个，四个电流互感器分别为与三跟火线连接的AI、BI、CI和与零线连接的NI，所述电流互感器还连接有取样电阻，电流互感器AI连接取样电阻R1、电流互感器BI连接取样电阻R2、电流互感器CI连接取样电阻R3、电流互感器DI连接取样电阻R4，电流互感器和取样电阻均与单片机相连接，单片机具有四个连接端ADC1、ADC2、ADC3和ADC4，四个连接端与四个电流互感器一一对应连结；所述单片机还与开关触头、电源相连接，单片机与开关触头通过控制线圈相连接。

作为本实用新型的优选方案：所述单片机通过逻辑运算处理电路代替，所述逻辑运算处理电路包括电压比较器、异或门电路、非门电路和与门电路，以上电路都有专门的逻辑片是芯片，或由逻辑门阵列FPGA来完成，FPGA可以配置任意的逻辑门电路或组合逻辑门电路；火线上的电流互感器和电压比较电路相连接，电压比较电路还通过异或门电路和与门电路相连接，零线上的电流互感器和非门电路相连接，非门电路和与门电路相连接。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本装置解决了现有的断路器不能在断零线时自动切断的问题；本装置是通过单片机智能处理三相四线间的电流关系，从而自动控制断路器在断零线时自动断开三相火线；除了使用单机片机方案，本装置还应用分立的逻辑门电路来做三相四线的电流关系处理，达到相同的效果，另外本装置还可以使用逻辑门阵列FPGA芯片设计所用到逻辑门，达到相同的效果。

附图说明

图1为现有技术汇总三相四线的连接图。

图2为本实用新型的电路图。

图3为本实用新型的逻辑运算处理电路示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

请参阅图2，一种断零线断路保护器，包括开关触头、电流互感器、单片机和电源，所述开关触头上设有控制线圈，线圈通电时，开关触头内开关会断开，切断变压器侧到用户侧的火线连接，所述电流互感器有四个，分别为与三跟火线连接的AI、BI、CI和与零线连接NI，在合闸时，变压器侧与用户侧之间通过三根火线及一根零线导通，在火线和零线上都有电流通过，由于三根火线上连接的用户侧的功率不同，三根火线A、B、C上的电流也不相同，所述电流互感器还连接有取样电阻，具体为电流互感器AI连接取样电阻R1、电流互感器BI连接取样电阻R2、电流互感器CI连接取样电阻R3、电流互感器DI连接取样电阻R4，电流互感器和取样电阻均与单片机相连接，单片机具有四个连接端ADC1、ADC2、ADC3和ADC4，四个连接端与四个电流互感器一一对应连结；所述单片机还与开关触头、电源相连接，单片机与开关触头通过控制线圈相连接。

在工作时，电流互感器AI、BI、CI、NI分别检测四线上的电流，经过R1、R2、R3和R4取样电阻，将电流分别转换成电压VA、VB、VC和VN（电流转换成电压公式U=I*R）；四线的电压VA、VB、VC和VN进入单片机ADC1-4进行模数转换，得到数据量DA、DB、DC和DN；当零线断开时，N线上没有电流流过，因此DN的值会接近0，另一种情形，当ABC三相的电流正好平衡时，N线上也是没有电流流过，此时需要判断DA、DB和DC三相的电压值是否正好相等，如果DA、DB和DC三个的电流正好相等，DN为0是正常的，如果DA、DB和DC三相中有一相电流以不相等，DN为0，此时应该是零线断线，需要在VO输出高电平控制开关触头断开，保护因零线0点飘移，造成有户电器损坏。

实施例2：

参阅图3，与实施例1的区别在于，所述单片机通过逻辑运算处理电路代替，所述逻辑运算处理电路包括电压比较器、异或门电路、非门电路和与门电路，以上电路都有专门的逻辑片是芯片，或由逻辑门阵列FPGA来完成，FPGA可以配置任意的逻辑门电路或组合逻辑门电路；火线上的电流互感器和电压比较电路相连接，电压比较电路还通过异或门电路和与门电路相连接，零线上的电流互感器和非门电路相连接，非门电路和与门电路相连接。

电压比较电路是将VA、VB和VC三相的电流时这行比较，将比较的结果电平给异或门电路进行异或运算，判断三相的电流是否相等，如果相等输出低电平，如果有一相不相等输出高电平;同时当零线的VN电流为低时，通过非门电路，输出高电平，两个高电平经过与门电路，输出高电平VO，控制开关触头;如果三相的电平相等，会输出低电平给与门电路，此时无论VN电压是否为低，与门的输入端有一端为低电平，VO将输出低电平，开关触头不动作，防止误操作。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims

1.一种断零线断路保护器，其特征在于，包括开关触头、电流互感器、单片机和电源，所述开关触头上设有控制线圈，所述电流互感器有四个，四个电流互感器分别为与三跟火线连接的AI、BI、CI和与零线连接的NI，所述电流互感器还连接有取样电阻，电流互感器和取样电阻均与单片机相连接，单片机具有四个连接端ADC1、ADC2、ADC3和ADC4，四个连接端与四个电流互感器一一对应连结。

2.根据权利要求1所述的一种断零线断路保护器，其特征在于，所述电流互感器AI连接取样电阻R1、电流互感器BI连接取样电阻R2、电流互感器CI连接取样电阻R3、电流互感器DI连接取样电阻R4。

3.根据权利要求1所述的一种断零线断路保护器，其特征在于，所述单片机还与开关触头、电源相连接，单片机与开关触头通过控制线圈相连接。

4.根据权利要求1所述的一种断零线断路保护器，其特征在于，所述单片机通过逻辑运算处理电路代替，所述逻辑运算处理电路包括电压比较器、异或门电路、非门电路和与门电路。

5.根据权利要求4所述的一种断零线断路保护器，其特征在于，电流互感器AI、BI、CI均与电压比较电路相连接，电压比较电路还通过异或门电路和与门电路相连接，零线上的电流互感器和非门电路相连接，非门电路和与门电路相连接。