CN2629306Y - 电子式自动安全断路器 - Google Patents

Abstract

电子式自动安全断路器，包括带线圈的断路器、漏电电流取样检测线圈、放大和驱动电路构成，另设有瞬态抑制二极管TVS作瞬间高压检测元件，TVS与限流电阻相串联接入断路器输入端的L相与输出端的N相之间。另在主回路中设有线性电流互感器，电流互感器输出端采样，经电阻分压后得到采样电压，并连接电压比较电路，电压比较电路输出端后设有延时电路。本实用新型电子式自动安全断路器，对各项参数具有很高的测量精度。经对试验样机实际检测和试用，证明该断路器检测精度高、性能稳定、可靠，动作灵敏。达到了预期的效果。

Description

电子式自动安全断路器

一、技术领域

本实用新型涉及一种电子式自动安全断路器，尤其是小功率场合应用于商业、服务业和家用的电子式自动安全断路器。

二、背景技术

断路器是最常用的供电器件，漏电保护开关和带漏电保护的插头亦已经在市场上出现，但不能应付过流或过压、欠压保护，过压保护也是值得注意的，因为家用电器往往一直用电源连接的，更不用说当电器在工作时因为可能380V电压误串入给电器造成大的损害。还未见有防雷的同时又能对过压保护、欠压保护和漏电保护均具备的自动安全断路器。

三、发明内容

本实用新型的目的是：提供一种断路器，具有防雷的同时又能对过电压、欠电压和漏电保护均具备的自动安全断路器，尤其是应用于商业、服务业和家用的小功率场合电子式自动安全断路器。具有结构简明、工作可靠、安全性好等特点。

本实用新型目的是这样实现的：电子式自动安全断路器，包括带线圈的断路器、漏电流取样检测线圈、放大和驱动电路构成，其特征是另设有瞬态抑制二极管TVS作瞬间高压检测元件，TVS与限流电阻相串联接入断路器输入端的L相与输出端的N相之间。

本实用新型的进一步改进是：另在主回路中设有线性电流互感器，电流互感器输出端采样，经电阻分压后得到采样电压，并连接电压比较电路，电压比较电路输出端后设有延时电路。

另设有的过电压、欠电压保护电路：采用运算放大器作电压比较器，经整流稳压后的电压作基准电压与整流后的非稳定电压一并输入电压比较器的一个输入端，整流后的直接采样的电压输入电压比较器另一输入端，电压比较器输出端后设有延时电路。

它的主要作用是：在外界供电不正常、用电负荷超常及漏电时，会根据前述因素自动选择跳闸断电时间，以保护用电设备及人身安全。

本实用新型主要结构如下，并实现如下保护功能：

1、过电压、欠电压保护：如上所述，采用运算放大器作电压比较器。经整流稳压后的电压作基准电压与整流后的非稳定电压一并输入电压比较器进行比较，当电压高于260V或低于180V时，运算放大器输出一个高电平，经驱动电路作电流放大后，驱动断路器线圈(欠压延时约5S)，使断路器释放，切断供电电源。

2、漏电保护：采用铁镍合金铁芯制作的高灵敏度漏电传感器。发生漏电时，漏电传感器有随漏电电流变化的电压输出，进入增益可调的运算放大器进行放大、比较。当漏电电流超过设定值(3-30mA可调)时，比较器输出一高电平，通过一光电藕合器触发可控硅导通，驱动断路器线圈，切断供电电源。

3、雷击保护：采用瞬态抑制二极管TVS作瞬间高压检测，当有雷电进入电网时，TVS瞬间导通(导通时间≤10uS)，而TVS与限流电阻相串联接入断路器输入端的L相与输出端的N相之间，使漏电传感器中的输入、输出电流产生不平衡，漏电传感器有电压输出，经驱动放大后，使断路器线圈动作而跳闸断电。

4、过电流保护：用自行研制的小型线性电流互感器进行电流采样，采样后的电压经比较器进行电压比较，当电流超过断路器额定电流后，运算放大器输出一高电平，延时电路延时(约5S)后，驱动断路器线圈动作，切断供电电源。延时目的是为了让感性负载能正常启动，而不会产生误动作。

5、短路瞬间保护：交流负荷回路电流超出断路器额定电流(≥3倍)时，电流互感器采样到的电压直接经驱动级放大后，立刻驱动断路器线圈动作，切断供电电源。

6、断路器自保：当断路器内0.5A保险丝熔断或电源变压器损坏时，会自动断开供电电源。防止由于上述原因引起断路器不能工作而发生意外。主要参数如下：

1、过电压：≥260V，欠电压；≤180V(延时5S)。

2、漏电保护动作电流：3～30mA可调。

3、雷击保护：瞬间电压≥500V。

4、过电流保护：≥额定值(根据型号)、(延时5S)。

5、短路保护：＞3倍额定值(根据型号)。

6、功耗：＜1VA

本实用新型电子式自动安全断路器，对各项参数具有很高的测量精度。目前分10A、20A、30A、50A、100A、200A等多个规格或品种，其中数字代表额定电流值。经对试验样机实际检测和试用，证明该断路器检测精度高、性能稳定、可靠，动作灵敏。达到了预期的效果。本实用新型功能全，工作可靠，使用面广，也可以作为三相交流电的保护装置。

四、附图说明

图1为本实用新型框图

图2为本实用新型的电路图

五、具体实施方式

如图1所示，通过各主要的取样检测并经放大比较后驱动触发电路释放线圈锁定装置，从而将断路器断开。从220V电源进入起，分别对瞬间电压过电压取样、漏电电流取样检测、负荷电流取样检测，并分别经瞬间电压过压比较电路、阀值比较放大调节、I/U变换电压比较得到比较输出，220V电源同时经电压变换(T)、整流滤波(D3-6、C2)并经三端稳压器U2得到基准电压。

图2中，过电压、欠电压保护电路分别由双运放U4A、U4B及W1等外围元件构成。U4A是过电压比较电路，R6和R3是稳压后的分压电阻，目的是为U4A的反相输入端提供不变的基准电压。R2、W1、R7构成的非稳压取样电路，设置R2、R7是为了提高取样调节精度，取得非稳压的电压输入U4A正相输入端进行电压比较，当取样电压高于基准电压时，U4A输出一高电平，经放大后驱动线圈动作，切断交流电源。欠压保护由U4B、R32-R35组成，R32、R33组成分压电路，为U4B正相输入端进行电压比较，当输入电压低于基准电压时，U4B输出一高电平，使Q1和Q3导通，U1构成的延时电路启动，延时(可调)后如电压不能恢复正常，则驱动电路动作，断路器断电。

采用铁镍合金铁芯制作的高灵敏度漏电传感器L1、L2、瞬态抑制二极管TVS作瞬间高压检测。TVS与限流电阻R1串联接入断路器输入端的L相与输出端的N相之间，发生漏电时或雷电时，漏电传感器有随漏电电流变化的电压输出，调节电阻W2可以调节运算放大器U5A的增益，经U5A、B运算放大器进行放大、比较。当漏电电流超过设定值(3-30mA可调)时，比较器输出一高电平，通过一光电藕合器U3触发可控硅KG1导通，驱动断路器线圈L3，断路器J1、J2切断供电电源。由于TVS受高压激活后瞬间导通(≤10uS)，而R1的取值较小，因此不会产生断路器的延时关断状态，提高了抗雷电的性能。

过电流保护用小型线性电流互感器L4进行电流采样，经整流滤波D17-20、C4和R30、R31分压后得到采样电压，改变R30、R31的阻值可以改变电压的比值，采样后的电压经经比较器U6A进行电压比较，当电流超过断路器额定电流后，运算放大器输出一高电平，Q1导通，Q3导通后U1(时基电路)构成的延时电路启动，延时(约5S)后，负载电流仍大于额定值而小于额定值3倍时，U1输出低电平，Q4导通，继电器J吸合，断路器断电。调节R17的阻值或C5的容量可以调节延时断开时间。延时目的是为了让感性负载能正常启动，而不会产生误动作。

短路瞬间保护：交流负荷回路电流超出断路器额定电流(≥3倍)时，小型线性电流互感器采样到电压，经分压电路后连接反相连接的二极管和稳压二极管，并经R28、R29组成的分压电路后使D21击穿导通，连接至驱动断路器动作的放大器输入端。驱动放大后立刻驱动断路器线圈动作，切断供电电源。

Claims (4)

1、电子式自动安全断路器，包括带线圈的断路器、漏电电流取样检测线圈、放大和驱动电路构成，其特征是另设有瞬态抑制二极管TVS作瞬间高压检测元件，TVS与限流电阻相串联接入断路器输入端的L相与输出端的N相之间。

2、由权利要求1所述的电子式自动安全断路器，其特征是另在主回路中设有线性电流互感器，电流互感器输出端采样，经电阻分压后得到采样电压，并连接电压比较电路，电压比较电路输出端后设有延时电路。

3、由权利要求1或2所述的电子式自动安全断路器，其特征是另设有过电压、欠电压保护电路：采用运算放大器作电压比较器，经整流稳压后的电压作基准电压与整流后的非稳定电压一并输入电压比较器的一个输入端，整流后的直接采样的电压输入电压比较器另一输入端，电压比较器输出端后设有延时电路。

4、由权利要求1或2所述的电子式自动安全断路器，其特征是小型线性电流互感器采样到的电压，连接分压电路后连接反相连接的二极管和稳压二极管，并连接至驱动断路器动作的放大器输入端。

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