CN213845194U - 一种微型断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微型断路器，包括：第一电源、第二电源、控制器、第一电子开关、电磁脱扣器和可实现微型断路器闭合与断开的触头系统；所述第一电源、第二电源均与控制器具有连接关系，均能为控制器供电；所述第一电源为直流储能电源，且与电磁脱扣器通过第一电子开关相连接，为电磁脱扣器供电；所述控制器与第一电子开关相连接，控制第一电子开关的导通与断开；所述电磁脱扣器与触头系统具有机械连接关系，驱动触头系统的分闸。其优点在于：当电网停电后，利用直流储能电源进行供电，实现微型断路器的停电分闸，可以解决来电瞬间产生的过电压对电网或设备的冲击；同时，相对于现有的失压分闸方式，可以大大降低功耗。

Description

一种微型断路器

技术领域

本实用新型属于低压电器领域，具体涉及一种微型断路器。

背景技术

电网停电后，在恢复供电的瞬间，会产生瞬时的过电压，这个过电压与当时的负载数量有关，负载越多，瞬时过电压就越严重，此过电压会对电网中的用电设备造成冲击，严重时，会产生电气火灾或者对用电设备附近的人员造成电击隐患，因此，断路器的停电分闸，显得尤为必要。

目前，为了实现停电分闸，会在电路中串联一个接触器，此接触器采用磁保持的方式实现电路的闭合，停电后磁保持失去动力实现停电分闸，参照图1，如果电网停电，失压脱扣器失去磁保持力，衔铁在弹簧1的拉力下向上运动，带动搭钩和锁链脱离，锁链在弹簧2的作用下向左移动，使得主触头分离。这样的方式，如果需要保证主触头的闭合，就需要对失压脱扣器一直通电，利用磁保持力以克服弹簧2的拉力，因此，在主触头闭合运行时，失压脱扣器需要一直消耗电能。

发明内容

本实用新型提供的一种微型断路器，旨在解决现有微型断路器不能停电分闸的问题，且能够实现低功耗的需求。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种微型断路器，包括：第一电源、第二电源、控制器、第一电子开关、电磁脱扣器和可实现微型断路器闭合与断开的触头系统；第一电源、第二电源均与控制器具有连接关系，均能为控制器供电；第一电源为直流储能电源，且与电磁脱扣器通过第一电子开关相连接，为电磁脱扣器供电；控制器与第一电子开关相连接，控制电子开关的导通与断开；电磁脱扣器与触头系统具有机械连接关系，驱动触头系统的分闸。

进一步，还包含第二电子开关，电磁脱扣器通过第二电子开关与电网的L线、N线连接，在电网有电时，需要对触头系统进行分闸时，可以利用电网的电为电磁脱扣器供电，实现触头系统的分闸。

进一步，电磁脱扣器包含第一驱动绕组和第二驱动绕组，第一驱动绕组通过第一电子开关与第一电源连接，第二驱动绕组通过第二电子开关与电网的L线、N线连接。

进一步，第二电源为交流转直流电源（即交流输入、直流输出），输入的交流电取自于电网，其直流输出端与第一电源连接，为第一电源进行充电。

可选地，控制器与第一电源、第二电源的连接关系还包括电压采样连接，对第一电源、第二电源进行电压检测及充电管理，确保第一电源的输出电压一直维持在电磁脱扣器所需的电压水平。

可选地，第一电子开关为MOS管开关，第二电子开关为可控硅。

可选地，第一电源为超级电容或充电电池。

本实用新型的优点是：当电网停电后，利用直流储能电源进行供电，实现微型断路器的停电分闸，可以解决来电瞬间产生的瞬时过电压对电网或设备的冲击；同时，相对于现有的失压分闸方式，直流储能电源在电网有电的时候，无需为合闸而提供电能，只需在停电后提供分闸的电能，因此可以大大降低功耗。

附图说明

图1：现有失压脱扣的原理示意图。

图2：本实用新型的原理示意框图。

图3：本实用新型的驱动原理图一。

图4：本实用新型的第一电源的充电原理图。

图5：本实用新型的驱动原理图二。

1.第一电源，2.第二电源，3.控制器，4.第一电子开关，5.电磁脱扣器，6.第二电子开关,7.触头系统。

具体实施方式

首先需要说明的是，本实用新型涉及到的方向性指示（诸如上、下、左、右、……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变；本实用新型中涉及的“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征；本实用新型中涉及到的“连接”应做广义理解，除非另有明确的规定和限定，“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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

具体的，参照图2，本实用新型提供的一种微型断路器，包括：第一电源1、第二电源2、控制器3、第一电子开关4、电磁脱扣器5和可实现微型断路器闭合与断开的触头系统7；第一电源1、第二电源2均与控制器3具有连接关系，均能为控制器3供电；第一电源1为直流储能电源，且与电磁脱扣器5通过第一电子开关4相连接，为电磁脱扣器5供电；控制器3与第一电子开关4相连接，控制电子开关4的导通与断开；电磁脱扣器5与触头系统7具有机械连接关系，驱动触头系统7的分闸。

进一步，还包含第二电子开关6，电磁脱扣器5通过第二电子开关6与电网的L线、N线连接，在电网有电时，需要对触头系统7进行分闸时，可以利用电网的电为电磁脱扣器5供电，实现触头系统7的分闸，但不可以将第一电源、电网的电同时为电磁脱扣器供电。如此设置的优点在于，在电网有电的时候，如果因为其它故障，需要对微型断路器进行分闸话，无需利用第一电源1来为电磁脱扣器5供电，减少第一电源1的充放电次数，从而延长第一电源1的使用寿命。

在此，将第一电源1用超级电容来实现，第一电子开关4用MOS管开关来实现，第二电子开关6用可控硅来实现，参照图3，提供了一种具体的连接方式，其连接方式为：

超级电容C的输出端正极﹢与电阻R2、MOS管Q2的管脚2连接，电阻R2的另一端与三极管Q1的C极、MOS管Q2的管脚1连接，三极管Q1的B极与电阻R1连接，电阻R1的另一端与控制器CPU的高低电平输出管脚I/O1连接，三极管Q1的E极与公共地GND（在此可以看成是直流电源的负极）连接，MOS管Q2的管脚3与电磁脱扣器的绕组的T1端、电容C1、电容C2、可控硅Q3的阴极连接，电磁脱扣器的绕组的T2端、电容C1的另一端、电容C2的另一端与GND连接，N线与电磁脱扣器的绕组的T2端连接，可控硅Q3的阳极与L线连接，可控硅的控制极G与电容C4、电阻R3、控制器CPU的高低电平输出管脚I/O2连接，电容C4、电阻R3的另一端与GND连接。

可选地，控制器3与第一电源1、第二电源2的连接关系还包括电压采样连接，对第一电源1、第二电源2进行电压检测及充电管理，确保第一电源1的输出电压一直维持在电磁脱扣器5所需的电压水平。通过检测第一电源1的电压情况，可以判断第一电源1的好坏，必要时，加以相应的通讯手段，告知用电管理人员或用户，对微型断路器进行维护，保证停电分闸的实施成功率。

具体的，参照图4，AC/DC的输出端正极﹢分别与电容C3、电阻R16、电阻R14、MOS管Q6的管脚2连接，电容C3的另一端与GND连接，电阻R16的另一端与电阻R17、控制器CPU的采样管脚AD1连接，电阻R17的另一端与GND连接，电阻R14的另一端与三极管Q5的C极、MOS管Q6的管脚1连接，三极管Q5的B极与电阻R13连接，电阻R13的另一端与控制器CPU的高低电平输出管脚I/O2连接，三极管Q5的E极与GND连接，MOS管Q6的管脚3与电阻R15连接，电阻R15的另一端与稳压管Z1、电阻R18、超级电容的正极﹢连接，稳压管Z1的另一端与GND连接，电阻R18的另一端与控制器CPU的采样管脚AD2、电阻R19连接，电阻R19的另一端与GND连接，超级电容的负极﹣与GND连接。

结合图2、图3、图4，实现停电后分闸的过程为：控制器3分别能够检测第一电源1、第二电源2的电压，同时，第一电源1、第二电源2都能够为控制器3进行供电，当电网停电后，自然地，第二电源2就无输出电压，此时第一电源1为控制器3供电，控制器3检测到第二电源2无电压输出，而第一电源1有电压输出，判断电网停电，此时，控制器3发出驱动信号，使得电子开关4导通，第一电源1为电磁脱扣器5供电，使得电磁脱扣器5动作，实现触头系统7的分闸。

进一步，电磁脱扣器5包含第一驱动绕组和第二驱动绕组，第一驱动绕组通过第一电子开关4与第一电源1连接，第二驱动绕组通过第二电子开关6与电网的L线、N线连接。

参照图5，提供了一种具体的连接方式，其连接方式为：

超级电容C的输出端正极﹢与电阻R2、MOS管Q2的管脚2连接，电阻R2的另一端与三极管Q1的C极、MOS管Q2的管脚1连接，三极管Q1的B极与电阻R1连接，电阻R1的另一端与控制器CPU的高低电平输出管脚I/O1连接，三极管Q1的E极与公共地GND连接，MOS管Q2的管脚3与电磁脱扣器TK的第一驱动绕组的T1端、电容C1、电容C2连接，电磁脱扣器TK的第一驱动绕组的T2端、电容C1的另一端、电容C2的另一端与都与GND连接；N线与电磁脱扣器TK的第二驱动绕组的T4端连接，电磁脱扣器TK的第二驱动绕组的T3端与可控硅Q3的阴极连接，可控硅Q3的阳极与L线连接，可控硅Q3的控制极G与电容C4、电阻R3、控制器CPU的高低电平输出管脚I/O2连接，电容C4、电阻R3的另一端与GND连接。

进一步，第二电源2为交流转直流电源（即交流输入、直流输出），输入的交流电取自于电网，其直流输出端与第一电源1连接，为第一电源1进行充电。利用第二电源2为第一电源1进行充电，可以降低第一电源1存储容量的需求，使得第一电源1的体积减小，更容易安装在微型断路器中。可以想象的是，如果第一电源1的容量足够大，也是完全能够实现微型断路器的整个生命周期内的停电分闸所需的电量。

可选地，在直流储能电源的选择上，利用充电电池来实施，也是一个可选的方案，其实施的原理，与超级电容实施的原理一致，可以简单理解为将附图中所有涉及到超级电容的地方，直接替换成充电电池来实施。

为了能够更好的理解电磁脱扣器如何实现触头系统的分闸，我们可以参阅申请号为CN201510280723.6、名称为漏电断路器的脱扣系统的专利，在此专利中公开了操作机构（对应本实用新型的触头系统）详细构成及电磁式漏电脱扣器（对应本实用新型的电磁脱扣器）驱动操作机构实现脱扣跳闸（对应本实用新型的分闸）的技术方案。

在此技术方案中提到：“当脱扣电流达到规定范围时，漏电脱扣器的顶针会推动复位杆动作，复位杆则推动拨杆，操作机构实现脱扣跳闸”，对应到本实用新型中，我们可以将其理解成：当停电后，控制器控制电子开关闭合，给电磁脱扣器供电，实现微型断路器的停电分闸。

最后，需要说明的是，以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。显然，本领域普通技术人员在没有作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。

Claims (7)

1.一种微型断路器，其特征在于包括：第一电源、第二电源、控制器、第一电子开关、电磁脱扣器和可实现微型断路器闭合与断开的触头系统；

所述第一电源、第二电源均与控制器具有连接关系，均能为控制器供电；

所述第一电源为直流储能电源，且与电磁脱扣器通过第一电子开关相连接，为电磁脱扣器供电；

所述控制器与第一电子开关相连接，控制第一电子开关的导通与断开；

所述电磁脱扣器与触头系统具有机械连接关系，驱动触头系统的分闸。

2.根据权利要求1所述的一种微型断路器，其特征在于还包含第二电子开关，所述电磁脱扣器通过第二电子开关与电网的L线、N线连接。

3.根据权利要求2所述的一种微型断路器，其特征在于所述电磁脱扣器包含第一驱动绕组和第二驱动绕组，所述第一驱动绕组通过第一电子开关与第一电源连接，所述第二驱动绕组通过第二电子开关与电网的L线、N线连接。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种微型断路器，其特征在于所述第二电源为交流输入、直流输出电源，输入的交流电取自于电网；所述第二电源与第一电源连接，为第一电源充电。

5.根据权利要求4所述的一种微型断路器，其特征在于所述控制器与第一电源、第二电源的连接关系还包括电压采样连接，对第一电源、第二电源进行电压检测。

6.根据权利要求1-3任一所述的一种微型断路器，其特征在于所述第一电子开关为MOS管开关，第二电子开关为可控硅。

7.根据权利要求1-3任一所述的一种微型断路器，其特征在于所述第一电源为超级电容或充电电池。

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