CN213341618U - 过欠压保护器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种能够实时指示电压状态的过欠压保护器。该过欠电压保护器包括电源端、电压测量装置、控制装置、电压状态指示装置和脱扣机构联动装置；电源端与断路器主回路的进线端并联连接至供电电源；电压测量装置电连接于电源端，用于测量供电电源的电压并将电压测量结果输出到控制装置；控制装置电连接至电压测量装置，用于接收电压测量结果并根据电压测量结果所处的状态生成电压状态指示信号，并在电压测量结果处于过电压状态或欠电压状态时生成脱扣信号；脱扣机构联动装置电连接至控制装置，根据脱扣信号使断路器脱扣；以及电压状态指示装置电连接至控制装置用于接收电压状态指示信号并根据电压状态指示信号指示电压测量结果所处的状态。

Description

过欠压保护器

技术领域

本实用新型涉及过欠压保护器，并且更具体地涉及与断路器关联的过欠压保护器。

背景技术

当前市场上存在的断路器附件类过欠压保护产品都是通过从断路器主回路的出线端取电来监测主回路电压是否存在过/欠电压故障进而带动断路器脱扣。此类设计在发生一次过/欠电压故障而脱扣以后，在人力操作合闸之前，无法实时检测并指示电压状态，此时如果进行盲目的人力操作合闸，设备会经受二次过欠电压故障。并且，这些过欠压保护产品的待机功耗较大，难以满足每极待机功耗不超过0.5VA的标准要求。在中国电器工业协会标准新发布的过欠压保护器技术规范中，对过欠压保护产品的技术要求做出了新的规定，要求过欠压保护产品的每极待机功耗不超过0.5VA。

实用新型内容

本实用新型涉及一种在断路器脱扣之后能够实时指示电压状态的过欠压保护器。可选的，根据本实用新型实施例的过欠压保护器还可以实现待机低功耗，例如待机功耗不超过0.5VA。

根据本实用新型的实施例，提供了一种过欠压保护器，其特征在于：该过欠压保护器包括电源端、电压测量装置、控制装置、电压状态指示装置和脱扣机构联动装置；该电源端与断路器主回路的进线端并联连接至供电电源；该电压测量装置电连接于电源端，用于测量该供电电源的电压并将电压测量结果输出到控制装置；控制装置电连接至电压测量装置，用于接收电压测量结果并根据电压测量结果所处的状态生成电压状态指示信号，并且在电压测量结果处于过电压状态或欠电压状态时生成脱扣信号；脱扣机构联动装置电连接至控制装置，用于根据脱扣信号使断路器脱扣；以及电压状态指示装置电连接至控制装置，用于接收电压状态指示信号并根据电压状态指示信号指示电压测量结果所处的状态。

可选的，脱扣机构联动装置包括脱扣机构，电子开关和辅助触头开关；脱扣机构与断路器机械关联，用于在被供电时使断路器脱扣；电子开关串联于脱扣机构的供电回路中，其基于脱扣信号导通；以及辅助触头开关串联于脱扣机构的供电回路中并与脱扣机构机械关联，其在断路器处于闭合状态时处于导通状态并在脱扣机构脱扣的同时被断开。

可选的，该脱扣机构包括线圈、脱扣器和连杆机构；线圈串联于该脱扣机构的供电回路中，其被供电时产生磁场带动该脱扣器产生机械运动而使断路器脱扣；连杆机构与脱扣器机械关联，使得脱扣器的机械运动带动连杆机构的机械运动；辅助触头开关包括静触头和动触头；静触头固定连接于脱扣机构的供电回路中；以及动触头与连杆机构机械关联，使得连杆机构的机械运动带动动触头的机械运动而导致辅助触头开关的开关。

可选的，脱扣器包括推杆和脱扣部件；推杆与脱扣部件机械关联，并且在线圈产生磁场时产生机械运动，从而带脱扣部件的机械运动而使断路器脱扣。

可选的，辅助触头开关为折弯的弹片，弹片的一端作为动触头，另一端作为静触头，并且弹片由第一部、折弯部和第二部构成，第一部包括动触头，第二部包括静触头，折弯部位于第一部和第二部之间；连杆机构包括第一连杆和第二连杆，第一连杆与第二连杆可转动连接，第二连杆与脱扣部件机械关联，第一连杆具有固定在其上的第一夹柱和第二夹柱，第一夹柱和第二夹柱之间存在间隙；以及第一部穿过第一夹柱和第二夹柱之间的间隙，使得在连杆机构的机械运动时带动第一部产生机械运动而导致辅助触头开关的开关。

可选的，电压状态指示装置包括LED指示灯；并且该LED指示灯的间歇性点亮第一颜色表示正常电压状态。

可选的，LED指示灯使用常亮不同于该第一颜色的第二颜色来指示过电压状态，并使用间歇性点亮该第二颜色来指示欠电压状态。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，本实用新型的这些和/或其他方面、特征和优点将变得更加清楚和容易理解，其中：

图1示出了根据本实用新型实施例的过欠压保护器的使用场景示意图；

图2示出了根据本实用新型另一实施例的过欠压保护器的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型另一实施例的过欠压保护器的结构示意图；

图4示出了根据本实用新型另一实施例的过欠压保护器的结构示意图；

图5示出了根据本实用新型另一实施例的过欠压保护器的结构示意图；

图6示出了根据本实用新型实施例的电压状态指示装置的电路示意图。

具体实施方式

下面将参考本实用新型的示例性实施例对本实用新型进行详细描述。然而，本实用新型不限于这里所描述的实施例，其可以以许多不同的形式来实施。所描述的实施例仅用于使本公开彻底和完整，并全面地向本领域的技术人员传递本实用新型的构思。所描述的各个实施例的特征可以互相组合或替换，除非明确排除或根据上下文应当排除。

在本实施新型的实施例中，除非另有明确说明，“连接”并不意味着必须“直接连接”或“直接接触”，而仅需要电学上连通即可。

过欠压保护器是常用的加装于断路器旁的附件，用于当电压出现过压、欠压时使断路器脱扣而切断电源，对电压全面检测和保护具有重要意义。本实施新型提供一种在断路器脱扣之后能够实时指示电压状态的过欠压保护器。根据本实用新型的过欠压保护器在脱扣之后能够使用户实时知晓电压是否恢复正常，从而避免用户在电压尚未恢复正常时盲目进行人工操作合闸而导致设备承受二次过欠压故障。

图1示出了根据本实用新型实施例的过欠压保护器100的使用场景示意图。

如图1所示，过欠压保护器100与断路器主回路101并联连接，并且过欠压保护器100从断路器主回路101的进线端取电，以测量断路器主回路101 的进线端的电压是否出现过电压或欠电压状态。过欠压保护器100还与主回路101的断路器1011机械关联(如图1中点划线所示)，例如与断路器1011 的主触点T1机械关联，以在过电压或欠电压状态下通过该机械关联使断路器主回路101断开，例如使断路器的主触点T1断开，即，使断路器1011脱扣。

需要说明的是，过欠压保护器100与断路器的主触点T1之间的机械关联可以根据过欠压保护器100与断路器的具体构造和安装位置关系来灵活地处理。为避免模糊本实施新型的主题，本文对此不作详细描述，也不对此作任何限制，只要过欠压保护器100能够通过机械方式操作断路器1011脱扣即可。一般地，本实用新型中，“机械关联”表示两个部件能够通过机械方式连接或操作，例如两个部件的直接物理固定或活动连接，或者两个部件之间存在力学作用而使得两者或其中之一产生机械运动。

图2示出了根据本实用新型实施例的过欠压保护器100的结构示意图。

如图2所示，过欠压保护器100可以包括电源端201、电压测量装置202、控制装置203、脱扣机构联动装置204和电压状态指示装置205。不同于现有过欠压保护器从断路器主回路的出线端或负载侧取电，根据本实用新型的过欠压保护器100的电源端201与断路器主回路101的进线端并联连接至供电电源，以从断路器主回路101的进线端取电。电压测量装置202连接于电源端201，以测量供电电源的电压并且将测量结果输出到控制装置203中。控制装置203电连接至电压测量装置202，以从其接收电压测量结果。控制装置 203可以根据电压测量结果判断电压的状态，例如正常状态、过电压状态或欠电压状态。电压的状态可以根据应用场景而具体设置，例如，过电压状态可以指工频下交流电压的均方根值升高到超过额定值的一定比例的状态，例如超过额定值的10％的状态，欠电压状态可以指工频下交流电压的均方根值降低到小于额定值的一定比例的状态，例如小于额定值的90％的状态，正常状态可以指未达到过电压状态或欠电压状态的状态。控制装置203根据电压测量结果所处的状态生成电压状态指示信号CTRL1，并且在电压测量结果处于过电压状态或欠电压状态时生成脱扣信号CTRL2。控制装置203可以是微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)或者可以实现上述控制功能的其他装置或设备。控制装置203还可以包括模数转换器(Analog Digital Converter，ADC)，用于将电压测量装置所测量的模拟电压值转换成数字电压值，以与额定值进行比较，从而判断电压测量结果所处的状态。脱扣机构联动装置204电连接至控制装置203，并且从控制装置203接收脱扣信号CTRL2，在脱扣信号 CTRL2的作用下，脱扣机构联动装置204经由与断路器1011的机械关联(如图2中的点划线所示)使断路器的主触点T1断开，即，使断路器1011脱扣。电压状态指示装置205电连接至控制装置203，以从控制装置接收电压状态指示信号CTRL1，以便根据电压状态指示信号CTRL1指示电压测量结果所处的状态。

根据本实用新型实施例的过欠压保护器100从断路器主回路101进线端取电，可以实时测量断路器主回路101的供电电压，并且通过电压状态指示装置205指示电压状态是处于正常状态还是过电压状态或欠电压状态。当有过/欠电压故障发生而导致电压状态处于过/欠电压状态时，通过脱扣机构联动装置204与断路器1011之间的机械关联使断路器1011脱扣，进而实现过/欠电压保护的功能。并且由于从断路器主回路101进线端取电，可以避免由于断路器主回路101断开时切断电压状态指示装置205的供电而导致无法继续监测电压状态的情况。

可选的，过欠压保护器100还可以包括端口防护、整流桥、DC-DC变换器等电路组件，鉴于这些都是熟知的功能组件，为避免模糊本实用新型的主题，本文不对其进行详细描述。

图3示出了根据本实用新型另一实施例的过欠压保护器的结构示意图。

如图3所示，脱扣机构联动装置204可以包括脱扣机构301，电子开关 302和辅助触头开关303。电子开关302串联于脱扣机构301的供电回路中，其基于由控制装置203生成的脱扣信号CTRL2而导通。电子开关302可以是例如晶闸管，当电压状态为正常状态时，其门极/控制端G不被施加导通电压，阳极A和阴极K之间截止，反之，当电压状态为过/欠电压状态时，其门极/ 控制端G基于由控制装置203生成的脱扣信号CTRL2而被施加导通电压，阳极A和阴极K之间导通。辅助触头开关303串联于脱扣机构301的供电回路中，并且与脱扣机构301机械关联。即，辅助触头开关303既与脱扣机构 301电连接，也与脱扣机构301机械关联。当电压状态为正常状态时，由于电子开关302截止，脱扣机构301的供电回路断开，脱扣机构301不被供电。当电压状态为过/欠电压状态时，电子开关302导通，此时，若断路器处于闭合状态，即断路器主回路101处于导通状态，则辅助触头开关303也被置于导通状态，从而脱扣机构301的供电回路导通，脱扣机构301被供电。由于脱扣机构301与断路器1011(例如，断路器的主触点T1)机械关联，当脱扣机构301被供电时产生机械运动时，该机械运动可以带动断路器1011脱扣，例如，导致断路器1011的主触点T1断开。此外，辅助触头开关303与脱扣机构301机械关联使得在断路器1011脱扣的同时辅助触头开关303被断开。因此，在断路器1011脱扣后，脱扣机构301的供电回路断开，由此避免脱扣机构301长时间通电而损坏。

图4示出了根据本实用新型另一实施例的过欠压保护器的结构示意图。

如图4所示，脱扣机构301可以包括线圈401、脱扣器402和连杆机构 403。辅助触头开关303包括静触头S和动触头D。同时，线圈401与脱扣器 402机械关联、脱扣器402与断路器1011和连杆机构403机械关联、连杆机构403与动触头D机械关联(如图4中点划线所示)。线圈401和辅助触头开关303串联于脱扣机构301的供电回路中。在断路器主回路101处于导通状态的情况下，辅助触头开关303导通，若发生过/欠电压状态，则电子开关 302被导通，从而线圈401会被供电而产生磁场，该磁场带动脱扣器402产生机械运动(即线圈401与脱扣器402机械关联)，使断路器1011脱扣。同时，脱扣器402的机械运动还带动连杆机构403的机械运动，连杆机构403 的机械运动带动辅助触头开关303的动触头D机械运动，导致辅助触头开关 303断开，从而断开线圈401的供电，避免线圈401长时间通电而损坏。

在现有的过欠压保护产品中，为避免线圈遭受长时间通电，采用例如 10ms的固定脉冲来驱动线圈，但常常由于脉冲太短无法驱动线圈进而无法使断路器脱扣。而根据本实用新型实施例的过欠压保护器100可以在使断路器 1011脱扣的同时导致辅助触头开关303断开，这样既满足了断路器1011脱扣所需的足够的线圈通电时间，又能够避免线圈401在脱扣后还继续通电而造成不必要的损坏。

图5示出了根据本实用新型另一实施例的过欠压保护器100的结构示意图。

如图5所示，脱扣器402可以包括推杆501和脱扣部件502。推杆501与脱扣部件502机械关联，并且推杆501在线圈401产生磁场时产生机械运动，从而带动脱扣部件502的机械运动而使断路器脱扣。虽然图5中将推杆501 示出为一端与线圈可转动连接，另一端悬空，但在实践中也可以采用其他方式，只需满足推杆501在线圈401产生磁场时产生机械运动而带动断路器脱扣即可，在特定安装条件下，推杆501甚至可以不与线圈401直接接触。脱扣部件502与断路器的主触头T1机械关联(图5中未示出)，以通过其机械运动使断路器脱扣。辅助触头开关303为折弯的弹片，该弹片的一端作为动触头D，另一端作为静触头S，并且该弹片包括第一部、折弯部和第二部，该第一部包括动触头D，该第二部包括静触头S，该折弯部位于第一部和第二部之间。连杆机构403包括第一连杆503和第二连杆504，第一连杆503与第二连杆504可转动连接，第二连杆504与脱扣部件502机械关联，第一连杆503具有固定在其上的第一夹柱5041和第二夹柱5042，第一夹柱5041和第二夹柱5042之间存在间隙，作为辅助触头开关303的弹片的第一部穿过该间隙。

在正常电压状态下，如图5所示，辅助触头开关303的动触头D置于辅助触点T2上，辅助触点T2固定连接于线圈401的供电回路中，从而此时辅助触头开关303导通，但由于此时电子开关302不被导通，因此，线圈401 的供电回路仍为断开状态，线圈401不被供电。

一旦控制装置203判断电压测量结果处于过/欠电压状态，控制装置203 将发出脱扣信号CTRL2使电子开关302导通(如图3和图4所示)，线圈401 被供电。线圈401由于电磁效应产生磁场，该磁场将推杆501向下吸合，使推杆501向下位移，以与脱扣部件502接触并带动脱扣部件502逆时针转动，脱扣部件502的逆时针转动带动断路器脱扣。同时，脱扣部件502的逆时针转动还带动第二连杆504逆时针转动，第二连杆504的逆时针转动带动第一连杆503向下位移，则穿过第一夹柱5041和第二夹柱5042之间的间隙的弹片(即辅助触头开关303)的第一部也向下位移，使动触头D与辅助触点T2 分离(图中未示出)。动触头D与辅助触点T2分离意味着辅助触头开关303 断开，从而导致线圈401的供电回路断开，线圈401被停止供电。

根据本实用新型实施例的过欠压保护器100，线圈401在正常电压状态下不被供电，仅在过/欠电压状态下被供电而使断路器脱扣，并且一旦被供电，又在推杆501、脱扣器502、第二连杆504、第一连杆503、第一夹柱5041、第二夹柱5042等组件的机械运动下被断电，从而既保证断路器脱扣，又防止线圈401由于遭受长时间通电而损坏。

图6示出了根据本实用新型实施例的电压状态指示装置的电路示意图。

如图6所示，电压状态指示装置205包括一个或多个LED指示灯，即图 6中示出的发光二极管。发光二极管中的每一个由与其对应的电子开关(例如三极管或MOS管)控制，电子开关的控制端与控制装置203连接，由控制装置203产生的电压状态指示信号CTRL1来控制电子开关的导通和截止，进而控制各LED灯的发光。例如，当电子开关为三极管时，三极管的集电极C与发光二极管连接，基极B与控制装置203连接，发射极E接地。

为了符合中国电器工业协会标准新发布的过欠压保护器技术规范，本实用新型的过欠压保护器100可以在保证LED灯的亮度满足人眼可识别的同时控制每极待机功耗不超过0.5VA。在本实用新型的实施例中，过欠压保护器 100的总功耗主要包括控制装置203的功耗和电压状态指示装置205的功耗。可以通过调整LED灯的点亮方式来保证电压状态指示装置的功耗不超过过电压保护器100的总功耗与控制装置203的功耗之差，且同时满足LED灯的亮度在人眼可识别的范围内。

例如，本实用新型可以使一个LED灯间歇性地点亮第一颜色(例如，绿色)来表示正常电压状态，该间歇性地点亮可以例如点亮第一颜色达时长t1，再熄灭该LED灯达时长t2，然后再点亮第一颜色达时长t1，如此重复。给定当LED灯的电流为I≥k毫安时，其亮度在人眼可识别范围内，则LED灯的理论功耗电流可表示为I＝(kmA*t1+0mA*t2)/(t1+t2)。通过选择合适的时长t1和t2，可以保证在LED灯的亮度满足人眼可识别的同时实现每极待机功耗不超过0.5VA。本领域技术人员可以通过测试或实验获得关于参数k、t1 和t2等的取值，本实用新型对此不作限制。

此外，过欠压保护器100通过使另一LED灯持续点亮第二颜色(例如红色)来表示过电压状态，并且通过使该另一LED灯间歇性点亮第二颜色(例如红色)来表示欠电压状态，以使用户清楚地区分正常电压状态、过电压状态和欠电压状态。

以上结合图1至图6描述了本实用新型实施例的过欠压保护器100。相对于现有过欠压保护器，根据本实用新型的过欠压保护器100从断路器主回路101的进线端取电，因此，在断路器1011脱扣之后，电压指示装置205可以继续实时地指示电压状态。如此，用户可以在电压状态恢复至正常状态之后(例如，LED灯恢复间歇性点亮绿色之后)才进行人力操作合闸，从而避免在电压状态恢复至正常状态之前盲目合闸而使设备承受二次过欠压故障。而且，脱扣机构301可以在使断路器1011脱扣的同时带动辅助触头开关303 断开，以保护脱扣机构301不因长时间通电而损坏。此外，通过调整电压状态指示装置205的点亮方式，使得在保证LED灯亮度的同时实现每极待机功耗不超过0.5VA。

需要说明的是，本实用新型虽然以一相(1PN)电路的过欠压保护器为例进行描述，但这仅仅是为了帮助全面地理解本实用新型。本实用新型也可以用于例如三相(3PN)电路的过欠压保护器。

本实用新型中涉及的电路、器件、装置、设备、系统的方框图仅作为示例性的例子并不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些电路、器件、装置、设备、系统，只要能够实现所期望的目的即可。

本领域技术人员应该理解，上述的具体实施例仅是例子而非限制，可以根据设计需求和其它因素对本实用新型的实施例进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求或其等同的范围内，即属于本实用新型所要保护的权利范围。

Claims (7)

1.一种过欠压保护器，其特征在于：

所述过欠压保护器包括电源端、电压测量装置、控制装置、电压状态指示装置和脱扣机构联动装置；

所述电源端与断路器主回路的进线端并联连接至供电电源；

所述电压测量装置电连接于所述电源端，用于测量所述供电电源的电压并将电压测量结果输出到所述控制装置；

所述控制装置电连接至所述电压测量装置，用于接收所述电压测量结果并根据所述电压测量结果所处的状态生成电压状态指示信号，并且在所述电压测量结果处于过电压状态或欠电压状态时生成脱扣信号；

所述脱扣机构联动装置电连接至所述控制装置，用于根据所述脱扣信号使所述断路器脱扣；以及

所述电压状态指示装置电连接至所述控制装置用于接收电压状态指示信号并根据电压状态指示信号指示所述电压测量结果所处的状态。

2.如权利要求1所述的过欠压保护器，其特征在于：

所述脱扣机构联动装置包括脱扣机构，电子开关和辅助触头开关；

所述脱扣机构与所述断路器机械关联，用于在被供电时使所述断路器脱扣；

所述电子开关串联于所述脱扣机构的供电回路中，其基于所述脱扣信号导通；以及

所述辅助触头开关串联于所述脱扣机构的供电回路中并与所述脱扣机构机械关联，其在所述断路器处于闭合状态时处于导通状态并在所述断路器脱扣的同时被断开。

3.如权利要求2所述的过欠压保护器，其特征在于：

所述脱扣机构包括线圈、脱扣器和连杆机构；

所述线圈串联于所述脱扣机构的供电回路中，其被供电时产生磁场带动所述脱扣器产生机械运动而使所述断路器脱扣；

所述连杆机构与所述脱扣器机械关联，使得所述脱扣器的机械运动带动所述连杆机构的机械运动；

所述辅助触头开关包括静触头和动触头；

所述静触头固定连接于所述脱扣机构的供电回路中；以及

所述动触头与所述连杆机构机械关联，使得所述连杆机构的机械运动带动所述动触头的机械运动而导致所述辅助触头开关的开关。

4.如权利要求3所述的过欠压保护器，其特征在于：

所述脱扣器包括推杆和脱扣部件；

所述推杆与脱扣部件机械关联，并且在所述线圈产生磁场时产生机械运动，从而带动所述脱扣部件的机械运动而使所述断路器脱扣。

5.如权利要求4所述的过欠压保护器，其特征在于：

所述辅助触头开关为折弯的弹片，所述弹片的一端作为所述动触头，另一端作为所述静触头，并且所述弹片由第一部、折弯部和第二部构成，所述第一部包括所述动触头，所述第二部包括所述静触头，所述折弯部位于所述第一部和所述第二部之间；

所述连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆与所述第二连杆可转动连接，所述第二连杆与所述脱扣部件机械关联，所述第一连杆具有固定在其上的第一夹柱和第二夹柱，所述第一夹柱和所述第二夹柱之间存在间隙；以及

所述第一部穿过所述第一夹柱和所述第二夹柱之间的所述间隙，使得在所述连杆机构的机械运动时带动所述第一部产生机械运动而导致所述辅助触头开关的开关。

6.如权利要求1所述的过欠压保护器，其特征在于：

所述电压状态指示装置包括LED指示灯；并且

所述LED指示灯的间歇性点亮第一颜色表示正常电压状态。

7.如权利要求6所述的过欠压保护器，其特征在于：

所述LED指示灯使用常亮不同于所述第一颜色的第二颜色来指示过电压状态，并使用间歇性点亮所述第二颜色来指示欠电压状态。

Images