CN216530516U - 一种集成断路器电路及集成断路器盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于电力开关技术领域，具体涉及一种集成断路器电路及集成断路器盒，集成断路器电路包括过压欠压保护电路、主路过载短路保护电路、多路负载电路和主控CPU；220V交流电源经过主路过载短路保护电路与过压欠压保护电路的输入端连接，所述过压欠压保护电路的输出端并联连接多路负载电路，每路负载电路均包括相连的支路过载短路保护电路、漏电保护电路和负载接线柱；所述主控CPU与支路过载短路保护电路相连接。本实用新型将主路电磁脱扣器、大功率继电器、支路电磁脱扣器以及支路继电器进行集成，各开关之间接线简单，减小了集成断路器电路对空间的占用，保证家庭用电安全可靠。

Description

一种集成断路器电路及集成断路器盒

技术领域

本实用新型属于电力开关技术领域，具体涉及一种集成断路器电路及集成断路器盒。

背景技术

目前国内在工业现场用作配电或电机保护的控制单元，达到了国际水平，可对各种信号进行实时处理，实现多种保护特性和众多的辅助功能。断路器是配电系统中主要的保护电器之一，也是功能最完善的保护电器。现有家庭用断路器的设计不合理，造成断路器的集成效果不理想，存在接线复杂，占用空间大的问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提出一种集成断路器电路及集成断路器盒，将主路电磁脱扣器、大功率继电器、支路电磁脱扣器以及支路继电器进行集成，各开关之间接线简单，减小了集成断路器电路对空间的占用，保证家庭用电安全可靠。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下的技术方案：

本实用新型提供了一种集成断路器电路，包括过压欠压保护电路、主路过载短路保护电路、多路负载电路和主控CPU；220V交流电源经过主路过载短路保护电路与过压欠压保护电路的输入端连接，所述过压欠压保护电路的输出端并联连接多路负载电路，每路负载电路均包括相连的支路过载短路保护电路、漏电保护电路和负载接线柱；所述主控CPU与支路过载短路保护电路相连接。

进一步地，所述主路过载短路保护电路包括第一电流互感器、第一电磁脱扣器和第一运算放大器，所述第一电磁脱扣器的一端接220V交流电源，所述第一电磁脱扣的另一端与第一电流互感器的一次侧串联，所述第一电流互感器的二次侧经过第一运算放大器与第一电磁脱扣器连接。

进一步地，所述过压欠压保护电路包括大功率继电器K11、MCU和电压检测电路，所述电压检测电路的输入端和所述大功率继电器K11的常闭触点均接入220V交流线路中，所述电压检测电路的输出端与所述MCU的电压采集端口连接，所述MCU的控制输出端口经过第一三极管与大功率继电器K11的线圈连接。

进一步地，所述支路过载短路保护电路包括第二电流互感器和支路继电器，所述大功率继电器K11的输出端与支路继电器的常闭触点和第二电流互感器的一次侧串联连接，所述第二电流互感器的二次侧与主控CPU的电压采集端口连接，所述主控CPU的控制输出端口经过第二三极管与支路继电器的线圈连接。

进一步地，所述漏电保护电路包括第三电流互感器、第二电磁脱扣器和第二运算放大器，所述第二电磁脱扣器的一端与支路继电器连接，所述第二电磁脱扣器的另一端与第三电流互感器的一次侧串联，所述第三电流互感器的二次侧经过第二运算放大器与第二电磁脱扣器连接。

进一步地，还包括与主控CPU相连的蓝牙语音模块，所述蓝牙语音模块采用ESP32芯片。

进一步地，还包括数码显示管，所述数码显示管通过移位寄存器与所述过压欠压保护电路的MCU连接。

进一步地，还包括开关电源电路，用于将220V交流电转换为5V直流电。

进一步地，还包括直流电源转换电路，用于将5V直流电转换为3.3V直流电。

本实用新型还提供了一种集成断路器盒，包括壳体，所述壳体包括后壳和面板，所述后壳嵌入墙体内，所述壳体内部设置有如上述的集成断路器电路，所述面板为入户触摸显示屏或者灯箱。

与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型的集成断路器电路将主路电磁脱扣器（即第一电磁脱扣器）、大功率继电器、支路电磁脱扣器（即第二电磁脱扣器）以及支路继电器进行集成，第一电磁脱扣器实现主路的过载、短路保护功能，大功率继电器实现主路的过压欠压保护功能，各支路继电器实现当前支路的过载、短路保护功能，各支路的第二电磁脱扣器实现当前支路的漏电保护功能。本实用新型的集成断路器电路功能齐全，各开关之间接线简单，从而减小了集成断路器电路对空间的占用，保证家庭用电安全可靠，避免家庭电网事故的发生。

2、本实用新型采用MCU安全可靠、工作稳定，可以实时监测线路过压欠压，进行数码显示和故障提示。

附图说明

图1是本实用新型实施例的集成断路器电路的主路电路图；

图2是本实用新型实施例的第一路负载电路图；

图3是本实用新型实施例的第二路负载电路图；

图4是本实用新型实施例的主控CPU的电路图；

图5是本实用新型实施例的数码显示管和移位寄存器的电路图；

图6是本实用新型实施例蓝牙语音模块的电路图；

图7是本实用新型实施例的开关电源电路图；

图8是本实用新型实施例的直流电源转换电路图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型中的技术方案，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。

实施例一

如图1至图4所示，本实施例的集成断路器电路包括过压欠压保护电路、主路过载短路保护电路、多路负载电路和主控CPU（U1）；220V交流电源经过主路过载短路保护电路与过压欠压保护电路的输入端连接，所述过压欠压保护电路的输出端并联连接多路负载电路，本实例中采用十路负载电路，当然实际应用中可以根据需要选择负载电路的数量。每路负载电路均包括相连的支路过载短路保护电路、漏电保护电路和负载接线柱，负载接线柱可以接电冰箱、洗衣机或者空调等家用电器；所述主控CPU（U1）与支路过载短路保护电路控制连接。

具体的，如图1所示，所述主路过载短路保护电路包括第一电流互感器T13、第一电磁脱扣器SB1和第一运算放大器U11A，所述第一电磁脱扣器SB1的一端接220V交流电源，所述第一电磁脱扣SB1的另一端与第一电流互感器T13的一次侧串联，所述第一电流互感器T13的二次侧经过第一运算放大器U11A与第一电磁脱扣器SB1连接。

具体的，如图1所示，所述过压欠压保护电路包括大功率继电器K11、MCU（U8）和电压检测电路，所述电压检测电路的输入端和所述大功率继电器K11的常闭触点均接入220V交流线路中，所述电压检测电路的输出端与所述MCU（U8）的电压采集端口连接，所述MCU（U8）的控制输出端口经过第一三极管Q11与大功率继电器K11的线圈连接。所述MCU（U8）还与过压指示灯和欠压指示灯连接，用于提示过压欠压。

具体的，如图2所示，多路负载电路以第一路负载电路为例进行说明。所述支路过载短路保护电路包括第二电流互感器T3和支路继电器K1，所述大功率继电器K11的输出端与支路继电器K1的常闭触点和第二电流互感器T3的一次侧串联连接，所述第二电流互感器T3的二次侧与主控CPU的电压采集端口AD1连接，所述主控CPU的控制输出端口OUT1经过第二二极管Q1与支路继电器K1的线圈连接。

如图2所示，所述漏电保护电路包括第三电流互感器T5、第二电磁脱扣器SB2和第二运算放大器U9A，所述第二电磁脱扣器SB2的一端与支路继电器K1连接，所述第二电磁脱扣器SB2的另一端与第三电流互感器T5的一次侧串联，所述第三电流互感器T5的二次侧经过第二运算放大器U9A与第二电磁脱扣器SB2连接。

如图6所示，还包括与主控CPU相连的蓝牙语音模块，优选的，所述蓝牙语音模块采用ESP32芯片，ESP32芯片还与喇叭相连。手机终端可通过蓝牙语音模块远程查看线路情况，也可语音提示用户，安全可靠。

如图5所示，还包括数码显示管，所述数码显示管通过移位寄存器74HCT595D与所述过压欠压保护电路的MCU连接，在数码显示管上可以实时显示工作电压。

如图7所示，还包括开关电源电路，用于将220V交流电转换为5V直流电，给MCU和移位寄存器74HCT595D供电。如图8所示，还包括直流电源转换电路，用于将5V直流电转换为3.3V直流电，给主控CPU和ESP32芯片供电。

工作原理如下：

集成断路器电路输入电压为工频220V/50Hz电压，当每个用户家中所有负载过载、短路时，电流急剧增大，第一电流互感器感应出一个电流，然后在后级进行电流电压转换，从而转换出电压，并经过第一运算放大器放大，当达到整定值时，第一电磁脱扣器切断电源，从而实现主路过载、短路保护功能。

电压检测电路实时采集电压值，并将该电压值输入给MCU，当高于或低于设定的阈值电压，MCU切断主路的大功率继电器，从而实现过压欠压保护功能。

当某一支路负载过载、短路时，该支路电流急剧增大，第二电流互感器感应出一个电流，然后在后级进行电流电压转换，从而转换出电压，将电压值传送给主控CPU，如果该电压值超过预设电压值，主控CPU切断支路继电器，从而实现每条支路过载、短路保护功能。

每路负载电路均有一个第三电流互感器，第三电流互感器根据负载的电流大小感应出一个比例的电流，然后在后级进行电流电压转换，从而转换出电压，并经过第二运算放大器放大，当达到整定值时，第二电磁脱扣器切断电源，从而起到支路漏电保护功能。

实施例二

本实施例的集成断路器盒，包括壳体，所述壳体包括后壳和面板，面板可以向上打开或者向侧面打开，所述后壳嵌入墙体内，所述壳体内部设置有如实施例一所述的集成断路器电路，所述面板为入户触摸显示屏或者灯箱，其中灯箱中可以放置照片和风景画等。

本实施例将集成断路器电路与入户触摸显示屏或者灯箱设计为一体，不仅外形简洁美观大方，而且还减小了对房屋空间的占用，降低了成本，适于在家庭中推广使用。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请说明书以及权利要求书中使用的 “一个”或者“一”等类似词语也不必然表示数量限制。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

最后需要说明的是：以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，仅用于说明本实用新型的技术方案，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成断路器电路，其特征在于，包括过压欠压保护电路、主路过载短路保护电路、多路负载电路和主控CPU；220V交流电源经过主路过载短路保护电路与过压欠压保护电路的输入端连接，所述过压欠压保护电路的输出端并联连接多路负载电路，每路负载电路均包括相连的支路过载短路保护电路、漏电保护电路和负载接线柱；所述主控CPU与支路过载短路保护电路相连接。

2.根据权利要求1所述的集成断路器电路，其特征在于，所述主路过载短路保护电路包括第一电流互感器、第一电磁脱扣器和第一运算放大器，所述第一电磁脱扣器的一端接220V交流电源，所述第一电磁脱扣的另一端与第一电流互感器的一次侧串联，所述第一电流互感器的二次侧经过第一运算放大器与第一电磁脱扣器连接。

3.根据权利要求1所述的集成断路器电路，其特征在于，所述过压欠压保护电路包括大功率继电器K11、MCU和电压检测电路，所述电压检测电路的输入端和所述大功率继电器K11的常闭触点均接入220V交流线路中，所述电压检测电路的输出端与所述MCU的电压采集端口连接，所述MCU的控制输出端口经过第一三极管与大功率继电器K11的线圈连接。

4.根据权利要求3所述的集成断路器电路，其特征在于，所述支路过载短路保护电路包括第二电流互感器和支路继电器，所述大功率继电器K11的输出端与支路继电器的常闭触点和第二电流互感器的一次侧串联连接，所述第二电流互感器的二次侧与主控CPU的电压采集端口连接，所述主控CPU的控制输出端口经过第二三极管与支路继电器的线圈连接。

5.根据权利要求4所述的集成断路器电路，其特征在于，所述漏电保护电路包括第三电流互感器、第二电磁脱扣器和第二运算放大器，所述第二电磁脱扣器的一端与支路继电器连接，所述第二电磁脱扣器的另一端与第三电流互感器的一次侧串联，所述第三电流互感器的二次侧经过第二运算放大器与第二电磁脱扣器连接。

6.根据权利要求1所述的集成断路器电路，其特征在于，还包括与主控CPU相连的蓝牙语音模块，所述蓝牙语音模块采用ESP32芯片。

7.根据权利要求3所述的集成断路器电路，其特征在于，还包括数码显示管，所述数码显示管通过移位寄存器与所述过压欠压保护电路的MCU连接。

8.根据权利要求1所述的集成断路器电路，其特征在于，还包括开关电源电路，用于将220V交流电转换为5V直流电。

9.根据权利要求8所述的集成断路器电路，其特征在于，还包括直流电源转换电路，用于将5V直流电转换为3.3V直流电。

10.一种集成断路器盒，其特征在于，包括壳体，所述壳体包括后壳和面板，所述后壳嵌入墙体内，所述壳体内部设置有如权利要求1至9任一项所述的集成断路器电路，所述面板为入户触摸显示屏或者灯箱。

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