CN221042312U - 剩余电流断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及断路器技术领域，具体为剩余电流断路器，包括控制器本体，所述控制器本体包括主控模块、检测模块、三相线路测温模块、电源转化电路、远程通讯模块和防护模块；该剩余电流断路器，增加电压监测芯片，对三相电压进行实时监测，出现异常时联动剩余电流断路器进行启动脱扣器操作，进行自断电保护，增加三相线路测温功能，采用热敏电阻进行测量，当出现温度异常时联动剩余电流断路器进行启动脱扣器操作，进行自断电保护，增加RS485通讯功能，与后台数据相联通，可通过后台查看实时监测数据，及远程操作剩余电流断路器，采用弱电部分控制强电脱扣器，实现强弱电分析，保证安全距离及绝缘性。

Description

剩余电流断路器

技术领域

本实用新型涉及断路器技术领域，具体为剩余电流断路器。

背景技术

众所周知，目前在配电电路中广泛使用的剩余电流保护断路器，主要是用于对人的身体触电提供保护作用的一种电器。当人的身体发生意外触电的瞬间，无论是直接接触触电还是间接接触触电，剩余电流保护断路器都能够快速动作，立刻切断输入电源，避免触电电流对人的身体产生进一步伤害。剩余电流保护断路器也可以用来防止由用电设备的接地故障电流引起的火灾危险。随着用电设备使用年限的增加或使用环境的变差，使得用电设备的绝缘材料也会随之老化，在老化的程度加大的同时，绝缘水平也逐步降低，当绝缘材料降低到不能承受其电源电压时，绝缘材料就会被击穿。此时，电源通过用电设备对地将会产生一个接地故障电流，伴随着绝缘材料损坏程度加剧，故障电流也不断加大，进而引起的电器火灾危险。

现有的剩余电流保护断路器通常由电子电路和操作机构组成，可靠性较差，使用寿命也有限。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种安全性能高的剩余电流断路器。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：剩余电流断路器，包括控制器本体，所述控制器本体包括主控模块、检测模块、三相线路测温模块、电源转化电路、远程通讯模块和防护模块；

所述主控模块与所述检测模块、三相线路测温模块、电源转化电路、远程通讯模块和防护模块连接；

所述电源转化电路为所述主控模块、检测模块、三相线路测温模块、远程通讯模块和防护模块；

所述检测模块包括剩余电流收集模块和电压检测模块，所述防护模块与所述剩余电流收集模块、电压检测模块和三相线路测温模块连接，所述防护模块为所述主控模块提供脱扣保护。

为了方便了解剩余电流值大小，本实用新型改进有，所述剩余电流收集模块包括电流收集电路，所述电流收集电路包括U10、R2、C1、C2、C3、D1、D2、R1和R3，所述电流收集电路两端分别为IAP和IAN，所述IAP、R1、U10、R3和IAN依次串联，所述R2两端分别与所述IAP和IAN端连接，所述C1和C3为U10两端引线的滤波电容，所述C2为U10两端引线之间的平衡电容，D1和D2构成双向二极管保护管，R1、R3为U10两端引线之间的限流电阻。

为了方便监测三相系统中三相电压值，本实用新型改进有，所述电压检测模块包括R8、R15、R22、R11、R18和R19，所述三相线路包括A相、B相、C相和N相，所述R8、R15、R22、R11、R18和R19分别设置在A相与N相，B相与N相，C相与N相，A相与B相，B相与C相，A相与C相之间。

为了方便为主控模块提供起振和复位功能，本实用新型改进有，所述主控模块包括晶振电路和复位电路，所述晶振电路和复位电路与所述主控模块连接。

为了方便提供脱扣保护，本实用新型改进有，所述防护模块包括R35、D5、D8、D6、D7、和Q1，所述D5、R35、R35、D6和D7依次串联，所述D8与所述R35反向并联。

为了方便保证信息传输稳定，本实用新型改进有，所述远程通讯模块采用RS485通讯模块。

(三)有益效果

与现有技术相比，本实用新型提供了剩余电流断路器，具备以下有益效果：

该剩余电流断路器，增加电压监测芯片，对三相电压进行实时监测，出现异常时联动剩余电流断路器进行启动脱扣器操作，进行自断电保护。

该剩余电流断路器，增加三相线路测温功能，采用热敏电阻进行测量，当出现温度异常时联动剩余电流断路器进行启动脱扣器操作，进行自断电保护。

该剩余电流断路器，增加RS485通讯功能，与后台数据相联通，可通过后台查看实时监测数据，及远程操作剩余电流断路器。

该剩余电流断路器，采用弱电部分控制强电脱扣器，实现强弱电分析，保证安全距离及绝缘性。

附图说明

图1为本实用新型结构剩余电流收集电路示意图；

图2为本实用新型结构三相电压监测电路示意图；

图3为本实用新型结构电源转换电路示意图；

图4为本实用新型结构三相线路测温模块示意图；

图5为本实用新型结构主控MCU电路示意图；

图6为本实用新型结构RS485通讯模块示意图；

图7为本实用新型结构整体电路示意图。

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。

请参阅图1-3，剩余电流断路器，包括控制器本体，所述控制器本体包括主控模块、检测模块、三相线路测温模块、电源转化电路、远程通讯模块和防护模块；

所述主控模块与所述检测模块、三相线路测温模块、电源转化电路、远程通讯模块和防护模块连接；

所述电源转化电路为所述主控模块、检测模块、三相线路测温模块、远程通讯模块和防护模块；

所述检测模块包括剩余电流收集模块和电压检测模块，所述防护模块与所述剩余电流收集模块、电压检测模块和三相线路测温模块连接，所述防护模块为所述主控模块提供脱扣保护。

所述剩余电流收集模块包括电流收集电路，所述电流收集电路包括U10、R2、C1、C2、C3、D1、D2、R1和R3，所述电流收集电路两端分别为IAP和IAN，所述IAP、R1、U10、R3和IAN依次串联，所述R2两端分别与所述IAP和IAN端连接，所述C1和C3为U10两端引线的滤波电容，所述C2为U10两端引线之间的平衡电容，D1和D2构成双向二极管保护管，R1、R3为U10两端引线之间的限流电阻。

所述电压检测模块包括R8、R15、R22、R11、R18和R19，所述三相线路包括A相、B相、C相和N相，所述R8、R15、R22、R11、R18和R19分别设置在A相与N相，B相与N相，C相与N相，A相与B相，B相与C相，A相与C相之间。

所述主控模块包括晶振电路和复位电路，所述晶振电路和复位电路与所述主控模块连接。

所述防护模块包括R35、D5、D8、D6、D7、和Q1，所述D5、R35、R35、D6和D7依次串联，所述D8与所述R35反向并联。

所述远程通讯模块采用RS485通讯模块。

实施例一

在进行剩余电流计算时，其中U10为剩余电流互感器，其电流＝A相电流+B相电流+C相电流矢量和，假设此时剩余电流为5mA，则通过R2叠加上去后的电压＝I*R＝5mA*10Ω＝50mV，C1、C3为剩余U10两端引线的滤波电容，保证电压输出平稳；C2为剩余U10两端引线之间的平衡电容，防止2端之间电压突变；D1、D2构成双向二极管保护管，防止过压；R1、R3为剩余U10两端引线之间的限流电阻，防止信号电压过大，击穿U3的IO口。三相多功能计量芯片通过检测IAP和IAN之间的电压值，以此判断三相系统中剩余电流值大小。

实施例二

在进行电压监测时，A相电压为220V，则R7和R9构成分压电路，即VAIN电压＝220V*(R9/(R7+R9))＝219mV,C7为滤波电容，保证输出电压平稳；U3为三相多功能计量芯片，可读取三相电压值，并通过串口发送至MCU处，其中U3的21、22、23、24为与MCU U4的通讯管脚，R10、R12、R14、R17为限流电阻，保护2个芯片之间通讯良好，防止过流击穿芯片。

C14为U3的匹配旁路电容，U313脚为模拟输入，由于未使用，则需接R25、C15构成泄放回路，保证U3稳定使用；R21为中断管脚的限流电阻，当MCU U4需要中断时控制，保证IO口电流不会过大击穿。XT1、C9、C11此处构成晶振电路。由于此芯片所有的地都共地，则通过R4、R5相连。

实施例三

当选用A相当做电压输入，其中R6为压敏电阻，防止雷击，U2为AC转DC电源模块，能将AC220V电压转换成DC 5V电压，C6、E1为电压输出滤波电容，保证电压输出平稳；U1为LDO芯片，能将DC5V电压转换成DC3.3V电压输出供系统使用，其中C4、C5为为电压输出滤波电容，保证电压输出平稳。

实施例四

三相线路测温模块在对A相进行温度监测时，其中R30为NTC热敏电阻，黏贴于A相线路上，测量A相温度变化，R30、R33构成分压电路，即V(CW_A)＝3.3V*(499K/(R30+499K)),单片机U4通过判断V(CW_A)电压变化，换算成温度值，以此判断是否过载等；其中C24为滤波电容，保证输出电压V(CW_A)波形平稳。

实施例五

U4为主控MCU，用于整个系统程序运行。其中C20、C21、C22、C23为电源VCC对GND的滤波电容，用于保护MCU工作稳定。C16、C18、XT3组成U4的晶振电路，用于MCU起振。R24、C19构成U4芯片的复位电路，X1为烧写口。

实施例六

在进行远程通讯时，其中U5为RS485通讯芯片，R26、R28为限流电阻，防止外部信号传输时过电流击穿U5，D3、D4分别为A、B的单相抑制二极管，分别保护A、B。R27为AB之间的匹配电阻，为了与外部RS485通讯时阻抗匹配。C17为U5的滤波电容，保证供电电压平稳。

实施例七

防护模块在进行防护时，可通过控制电路控制脱扣器线圈分合闸；R35为脱扣器线圈电阻，D5为导通二极管，降低压降，保护脱扣器线圈电压不会过大；D8为脱扣器线圈反向保护二极管，作为脱扣器线圈残留电压泄放回路；D6、D7双二极管提高整体电路抗干扰性；Q1为晶闸管，当TK_1＝0时，Q1截止，脱扣器线圈电压＝0V，脱扣器不工作，剩余电流断路器处于正常工作模式，处于合闸状态；当TK_1＝1时，Q1导通，脱扣器线圈电压＝5V，脱扣器工作，剩余电流断路器处于分闸状态。

该文中出现的电器元件均与外界的主控器及220V市电电连接，并且主控器可为计算机等起到控制的常规已知设备。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.剩余电流断路器，包括控制器本体，其特征在于：所述控制器本体包括主控模块、检测模块、三相线路测温模块、电源转化电路、远程通讯模块和防护模块；

所述主控模块与所述检测模块、三相线路测温模块、电源转化电路、远程通讯模块和防护模块连接；

所述电源转化电路为所述主控模块、检测模块、三相线路测温模块、远程通讯模块和防护模块；

所述检测模块包括剩余电流收集模块和电压检测模块，所述防护模块与所述剩余电流收集模块、电压检测模块和三相线路测温模块连接，所述防护模块为所述主控模块提供脱扣保护。

2.根据权利要求1所述的剩余电流断路器，其特征在于：所述剩余电流收集模块包括电流收集电路，所述电流收集电路包括U10、R2、C1、C2、C3、D1、D2、R1和R3，所述电流收集电路两端分别为IAP和IAN，所述IAP、R1、U10、R3和IAN依次串联，所述R2两端分别与所述IAP和IAN端连接，所述C1和C3为U10两端引线的滤波电容，所述C2为U10两端引线之间的平衡电容，D1和D2构成双向二极管保护管，R1、R3为U10两端引线之间的限流电阻。

3.根据权利要求2所述的剩余电流断路器，其特征在于：所述电压检测模块包括R8、R15、R22、R11、R18和R19，所述三相线路包括A相、B相、C相和N相，所述R8、R15、R22、R11、R18和R19分别设置在A相与N相，B相与N相，C相与N相，A相与B相，B相与C相，A相与C相之间。

4.根据权利要求3所述的剩余电流断路器，其特征在于：所述主控模块包括晶振电路和复位电路，所述晶振电路和复位电路与所述主控模块连接。

5.根据权利要求4所述的剩余电流断路器，其特征在于：所述防护模块包括R35、D5、D8、D6、D7、和Q1，所述D5、R35、R35、D6和D7依次串联，所述D8与所述R35反向并联。

6.根据权利要求5所述的剩余电流断路器，其特征在于：所述远程通讯模块采用RS485通讯模块。