CN2938386Y - 插座式接地故障断路器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种插座式接地故障断路器，它包括依次相连的电源输入端、弹性动触片开关、电源输出端，电源输入端和弹性动触片开关之间设有故障检测放大电路，故障检测放大电路与信号处理电路相连，信号处理电路又与复位脱扣控制电路相连，电源输入端上连接有整流电路，整流电路与复位脱扣控制电路、电磁铁线圈、阻容并联电路组成一个电流回路，电磁铁中心的动铁芯与弹性动触片开关的弹性动触片之间连接有压杆。本实用新型初始复位时，阻容并联电路中的电容会被快速充电，此时电磁铁就产生很大的瞬间电磁力，从而确保弹性动触片开关能可靠闭合，确保插座式接地故障断路器既能安全脱扣又能可靠复位，确保其循环地、安全地、正常地工作。

Description

插座式接地故障断路器

技术领域

本实用新型涉及一种插座式接地故障断路器，尤其涉及一种采用电磁力复位、脱扣且复位非常可靠、确保正常工作的插座式接地故障断路器。

背景技术

由于插座式接地故障断路器能在最大程度上防止人身触电以及有效防止接地故障造成的设备及火灾事故，因此使用范围越来越广泛。目前市面上的插座式接地故障断路器包括依次相连的电源输入端、弹性动触片开关、电源输出端，电源输入端上并联有雷击浪涌保护电路，电源输入端和弹性动触片开关之间设有故障检测放大电路，故障检测放大电路输出信号给信号处理电路，信号处理电路再输出控制信号给复位脱扣控制电路，电源输入端上还连接有整流电路，整流电路、复位脱扣控制电路、电磁铁线圈组成一个电流回路，电磁铁中心的动铁芯与弹性动触片开关的弹性动触片之间连接有压杆。当故障检测放大电路检测到故障信息时，经信号处理电路处理，发出控制信号给复位脱扣控制电路，使整流电路、电磁铁、复位脱扣控制电路组成的回路断路，电磁铁线圈中没有电流流过，失去电磁力，弹性动触片开关的弹性动触片在自身弹力作用下脱扣，电源输出端断电。故障排除后，按一下复位脱扣控制电路中的复位按钮，使整流电路、电磁铁、复位脱扣控制电路重新组成回路，电磁铁线圈中有电流流过，在电磁力的作用下，电磁铁中心的动铁芯通过压杆推动弹性动触片开关的弹性动触片使动触点和静触片上的静触点接触，弹性动触片开关闭合，电源输出端得电。

由于这种插座式接地故障断路器是采用电磁力控制弹性动触片开关的闭合和断开来实现其复位和脱扣的，因此初始复位时电磁铁的瞬间电磁力的大小，对插座式接地故障断路器能否可靠复位至关重要。如果初始复位时电磁铁的电磁力不是足够的大，就会造成如下的不良后果：

a)弹性动触片开关不能闭合，电源输出端失电。初始复位时，电磁铁瞬间产生的电磁力，需要克服弹性动触片开关的弹性动触片自身的弹力，才能推动弹性动触片使动触点和静触片上的静触点接触实现弹性动触片开关闭合。如果电磁力小于弹性动触片自身的弹力，弹性动触片开关就不能闭合，插座式接地故障断路器就不能再正常工作。

b)弹性动触片开关闭合不可靠，造成温升过高，不符合使用要求，存在安全隐患。初始复位时，电磁铁产生的电磁力虽然可以克服弹性动触片开关的弹性动触片自身的弹力使弹性动触片开关闭合，但如果复位后不足以使动触片触点和静触片触点之间产生足够的接触压力，就会因为两触点间的接触电阻太大而造成接触面温升过高，导致两触点部分烧毁或全部烧毁，给安全带来隐患。而由于没有足够的接触压力，触点部分烧毁后，动触点不能进一步向静触点处移动以补充烧毁的部分，导致动触片触点和静触片触点虚接触，从而使接触面温升进一步升高，带来更大的安全隐患。

发明内容

本实用新型主要是解决现有插座式接地故障断路器在初始复位时电磁铁的电磁力不足够大，造成复位不可靠甚至不能复位，无法继续正常工作的技术问题；提供一种在初始复位时电磁铁能产生瞬间足够大的电磁力，确保可靠复位，从而继续正常工作的插座式接地故障断路器。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：本实用新型包括依次相连的电源输入端、弹性动触片开关、电源输出端，电源输入端和弹性动触片开关之间设有故障检测放大电路，所述的故障检测放大电路与信号处理电路相连，信号处理电路又与复位脱扣控制电路相连，所述的电源输入端上还连接有整流电路，整流电路与复位脱扣控制电路、电磁铁线圈组成一个电流回路，电磁铁中心的动铁芯与所述的弹性动触片开关的弹性动触片之间连接有压杆，所述的整流电路、复位脱扣控制电路、电磁铁线圈组成的电流回路中还串联有阻容并联电路。插座式接地故障断路器在初始复位时，由于阻容并联电路中的电容会被快速充电，此时经过电磁铁线圈的电流会远远大于该电容充电饱和后的电流，所以此时电磁铁产生的瞬间电磁力很大，通过选择合适的电阻、电容值，可以确保产生的瞬间电磁力远远大于弹性动触片开关的弹性动触片自身的弹力，使弹性动触片开关能顺利闭合且确保闭合的可靠性，也确保插座式接地故障断路器使用的安全性。

作为优选，所述的电源输入端上并联有雷击浪涌保护电路。在雷雨天有避雷的作用，防止与插座式接地故障断路器相连的设备被雷击坏。

作为优选，所述的电源输入端的输入中性线上还连接有接地故障模拟测试电路，接地故障模拟测试电路再与所述的电源输出端的输出火线相连。接地故障模拟测试电路用来测试插座式接地故障断路器能否按要求在发生故障时自动使弹性动触片开关断开，测试时相当于给插座式接地故障断路器施加了一个人为的接地故障电流，如弹性动触片开关断开说明插座式接地故障断路器脱扣性能正常，否则说明插座式接地故障断路器不合格。

作为优选，所述的故障检测放大电路为高电阻和中性接地故障检测放大电路，包括磁环线圈CT和NT，所述的电源输入端和所述的弹性动触片开关之间的连线穿过磁环线圈CT和NT，磁环线圈CT和NT的输出与所述的信号处理电路相连。高电阻接地故障检测：磁环线圈CT检测穿过的两根电源线上通过电流的矢量和，无故障时电流的矢量和为零，否则此电流矢量和不为零，转换成电压信号后输送给信号处理电路。中性接地故障检测：故障发生时，由磁环线圈NT和磁环线圈CT构成的振荡器起振，振幅达到设定值时，触发信号处理电路。

作为优选，所述的电源输出端上还并联有输出指示电路。一般用发光二极管来实现，用来指示并提醒使用者插座式接地故障断路器的电源输出端是否有电输出，有输出时发光二极管点亮，否则发光二极管不亮。

作为优选，所述的信号处理电路采用集成电路RV4145A，其1、7脚之间连接有电阻R1；所述的复位脱扣控制电路包括单向可控硅SCR和复位按钮RESET的并联电路，单向可控硅SCR的阳极经电阻R6接三极管Q的基极，并经电阻R5、R3接整流电路的正极，单向可控硅SCR的阴极接地，三极管Q的集电极、发射极串联在整流电路、电磁铁、阻容并联电路组成的回路中，集成电路RV4145A的5脚经电阻R4接单向可控硅SCR的控制极。集成电路RV4145A是插座式接地故障断路器的中心部件，它把磁环线圈CT和磁环线圈NT采集过来的信号进行放大，然后比较其信号是否在设定的安全范围内，如果超出设定值，则发出控制信号给单向可控硅SCR的控制极，使SCR导通，则三极管Q截止，电磁铁线圈中无电流流过，电磁力消失，弹性动触片开关在动触片自身弹力作用下断开，电源输出端断电。复位时，按一下复位按钮RESET并立即松手，既短路单向可控硅SCR使之不工作，同时又使三极管Q导通，电磁铁线圈中有电流流过，在足够大的瞬间电磁力的作用下，弹性动触片开关闭合，电源输出端得电。电阻R1的值确定集成电路RV4145A触发可控硅的阈值。集成电路RV4145A是由美国仙童公司生产的，该集成电路也可以采用美国国家半导体公司的LM1851，或者美国仙童公司的FAN1851、RV4141A、RV4140A、RV4146、KA2807，也可选用日本三菱公司的M54123等等集成电路。

作为优选，所述的电磁铁上的线圈一头与所述的整流电路的正极相连，线圈另一头与阻容并联电路的电容C8的正极相连，电容C8的负极与三极管Q的集电极相连，三极管Q的发射极接整流电路的负极。

作为优选，所述的电磁铁上的线圈一头与阻容并联电路的电容C8的负极相连，线圈另一头与三极管Q的集电极相连，三极管Q的发射极接整流电路的负极，电容C8的正极与整流电路的正极相连。

本实用新型的有益效果是：通过在整流电路、复位脱扣控制电路、电磁铁组成的回路中串联阻容并联电路，使插座式接地故障断路器在初始复位时，由于阻容并联电路中的电容会被快速充电，此时经过电磁铁线圈的电流会远远大于该电容充电饱和后的电流，所以此时电磁铁产生的瞬间电磁力较大，通过选择合适的电阻、电容值，可以确保产生的瞬间电磁力远远大于弹性动触片开关的弹性动触片自身的弹力，使弹性动触片开关能顺利闭合且确保闭合的可靠性，确保插座式接地故障断路器既能安全脱扣又能可靠复位，确保循环地、安全地、正常地工作。

附图说明

图1是本实用新型的一种电路连接框图。

图2是本实用新型实施例1的电路原理图。

图3是本实用新型实施例2的电路原理图。

图中1.电源输入端，2.弹性动触片开关，3.电源输出端，4.雷击浪涌保护电路，5.故障检测放大电路，6.信号处理电路，7.复位脱扣控制电路，8.电磁铁，9.整流电路，10.阻容并联电路，11.接地故障模拟测试电路，12.输出指示电路。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：本实施例的插座式接地故障断路器，如图1、图2所示，包括依次相连的电源输入端1、弹性动触片开关2、电源输出端3，电源输入端1和弹性动触片开关2之间设有故障检测放大电路5，故障检测放大电路5与信号处理电路6相连，信号处理电路6又与复位脱扣控制电路7相连，电源输入端1上并联雷击浪涌保护电路4后再与整流电路9相连，整流电路9与复位脱扣控制电路7、电磁铁8线圈、阻容并联电路10组成一个电流回路，电磁铁8中心的动铁芯与弹性动触片开关2的弹性动触片间连接有压杆。电源输入端1包括输入火线、输入中性线，电源输出端3包括输出火线、输出中性线，输入中性线、输出火线间连接有接地故障模拟测试电路11，接地故障模拟测试电路11由电阻R8和按钮TEST串联而成。电源输出端3上还并联有输出指示电路12，本实施例的输出指示电路由二极管D5、发光二极管LED、电阻R9串联而成。本实施例中的故障检测放大电路5为高电阻和中性接地故障检测放大电路，包括磁环线圈CT和NT，电源输入端1和弹性动触片开关2之间的连线穿过磁环线圈CT和NT，信号处理电路6采用集成电路RV4145A，其1、7脚之间连接有电阻R1，磁环线圈CT的两头与集成电路RV4145A的1、3脚相连，磁环线圈NT的一头接地，另一头接集成电路RV4145A的7脚。复位脱扣控制电路7包括单向可控硅SCR和复位按钮RESET的并联电路，单向可控硅SCR的阳极经电阻R6接三极管Q的基极，并经电阻R5、R3接整流电路的正极，单向可控硅SCR的阴极接地，集成电路RV4145A的5脚经电阻R4接单向可控硅SCR的控制极。本实施例中电磁铁8线圈一头与整流电路9的正极相连，另一头与阻容并联电路10中的电容C8的正极相连，电容C8的负极与三极管Q的集电极相连，三极管Q的发射极接地，电容C1的两脚分别与三极管Q的集电极、发射极相连。使用时，电源输入端接市电，电源输出端以插座输出状态供用户使用，也可以接线输出状态供用户使用。

工作过程：复位工作时，三极管Q处于导通状态，电磁铁线圈有电流流过，弹性动触片开关S1闭合，电源输出端得电，发光二极管LED点亮。磁环线圈CT、NT输出检测信号给集成电路RV4145A，当该信号超过设定值时，集成电路RV4145A的5脚输出控制信号给单向可控硅SCR，使SCR导通，这时三极管Q截止，电磁铁线圈无电流流过，电磁力消失，弹性动触片开关S1的弹性动触片在自身弹力作用下脱扣，电源输出端失电，发光二极管不亮，实现故障断路功能。故障排除后，按下复位按钮RESET并立即松手，在复位按钮闭合的一瞬间，单向可控硅SCR被短路，SCR结束工作，松手后复位按钮RESET马上断开，三极管Q再次导通，电磁铁线圈中有电流流过。在初始复位瞬间，会向电容C8充电，产生瞬间大电流，故电磁铁产生远远大过弹性动触片开关S1的弹性动触片的自身弹力的电磁力，通过压杆推动动触片使动触触点与静触触点可靠地接触，电源输出端再次得电，发光二极管再次点亮，实现复位功能。

接地故障模拟测试电路用来测试插座式接地故障断路器能否按要求在发生故障时自动使弹性动触片开关断开，测试时按下TEST按钮，相当于给插座式接地故障断路器施加了一个人为的接地故障电流，如弹性动触片开关断开说明插座式接地故障断路器脱扣性能正常，具有故障断路的安全性，否则说明插座式接地故障断路器不合格。

实施例2：本实施例的插座式接地故障断路器，如图3所示，电磁铁8线圈一头与阻容并联电路10的电容C8的负极相连，另一头与三极管Q的集电极相连，三极管Q的发射极接地，电容C8的正极与整流电路9的正极相连。其余同实施例1。

Claims (8)

1.一种插座式接地故障断路器，包括依次相连的电源输入端(1)、弹性动触片开关(2)、电源输出端(3)，电源输入端(1)和弹性动触片开关(2)之间设有故障检测放大电路(5)，所述的故障检测放大电路(5)与信号处理电路(6)相连，信号处理电路(6)又与复位脱扣控制电路(7)相连，所述的电源输入端(1)上还连接有整流电路(9)，整流电路(9)与复位脱扣控制电路(7)、电磁铁(8)线圈组成一个电流回路，电磁铁(8)中心的动铁芯与所述的弹性动触片开关(2)的弹性动触片之间连接有压杆，其特征在于所述的整流电路(9)、复位脱扣控制电路(7)、电磁铁(8)线圈组成的电流回路中还串联有阻容并联电路(10)。

2.根据权利要求1所述的插座式接地故障断路器，其特征在于所述的电源输入端(1)上并联有雷击浪涌保护电路(4)。

3.根据权利要求1所述的插座式接地故障断路器，其特征在于所述的电源输入端(1)的输入中性线上还连接有接地故障模拟测试电路(11)，接地故障模拟测试电路(11)再与所述的电源输出端(3)的输出火线相连。

4.根据权利要求1所述的插座式接地故障断路器，其特征在于所述的故障检测放大电路(5)为高电阻和中性接地故障检测放大电路，包括磁环线圈CT和NT，所述的电源输入端(1)和所述的弹性动触片开关(2)之间的连线穿过磁环线圈CT和NT，磁环线圈CT和NT的输出与所述的信号处理电路(6)相连。

5.根据权利要求1所述的插座式接地故障断路器，其特征在于所述的电源输出端(3)上还并联有输出指示电路(12)。

6.根据权利要求1或4所述的插座式接地故障断路器，其特征在于所述的信号处理电路(6)采用集成电路RV4145A，其1、7脚之间连接有电阻R1；所述的复位脱扣控制电路(7)包括单向可控硅SCR和复位按钮RESET的并联电路，单向可控硅SCR的阳极经电阻R6接三极管Q的基极，并经电阻R5、R3接整流电路的正极，单向可控硅SCR的阴极接地，三极管Q的集电极、发射极串联在整流电路(9)、电磁铁(8)、阻容并联电路(10)组成的回路中，集成电路RV4145A的5脚经电阻R4接单向可控硅SCR的控制极。

7.根据权利要求6所述的插座式接地故障断路器，其特征在于所述的电磁铁(8)线圈一头与所述的整流电路(9)的正极相连，另一头与阻容并联电路(10)的电容C8的正极相连，电容C8的负极与三极管Q的集电极相连，三极管Q的发射极接整流电路(9)的负极。

8.根据权利要求6所述的插座式接地故障断路器，其特征在于所述的电磁铁(8)线圈一头与阻容并联电路(10)的电容C8的负极相连，另一头与三极管Q的集电极相连，三极管Q的发射极接整流电路(9)的负极，电容C8的正极与整流电路(9)的正极相连。

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