TW420893B - Circuit breaker - Google Patents

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ίί浐部中呔榀SK?pJr.消贤合作ii卬妃 A7 ~________ B7_ 五、發明説明（i ) 發明領域 本發明係關於用以在一電路故障之事件中將一負載從 一個AC供應電源斷接的一種断路器。 發明相Μ _浙 用在一個電源/負載電路中的斷路器為一般已知：一 典型斷路器包括有一變壓器，用以監視在流過負載前後之 電流並當電路例如在一大地洩漏故障之情形中不平衡時感 應一電壓；一電壓比較器，用以將感應出電壓與一參考電 壓比較並產生指示電壓差異的一信號；及一開關器，用於 如果電壓差異大得不能接受則將負載從供應電源斷接。 本發明尋求提供一改良的斷路器。 本發明之概_ 根據本發明’提供一種用於被一個三相AC供應電源和 使用三條活電源線連接核供應電源之一負載所形成的一電 源/負載電路中之斷路器’該斷路器包含一跳脫電路，其 包括與面對供應電源的個別電源線串聯連接之正常打開之 開關器；一變壓器，其具有沿著個別電源線順序串聯連接 的至少三個平衡初級繞組和一個次級繞組；一電壓比較 器，其連接於次級繞组以將在變壓器中感應一電壓與一參 考電壓比較且在一洩漏故障的事件中提供一跳脫信號予跳 脫電路來打開開關器以將該負載從供應電源斷接；及一電 路路徑’其包含一組合電壓感測器/比較器並延長橫越變 壓器之外部相反側以互相感測和比較兩個相位對相位電壓 且在一電壓不平衡故障的事件中模擬一洩漏故障情況使變 -4- 本紙張尺度述用中國國家標率（CNS)A4現格（2】0X297公嫠） *. .n m. I I - I- . I I -1 I I I. —----- »—^1 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I ) A7 B7 五、發明説明（2 壓器測得而電壓比較器提供·-個該跳脫信號。 較佳地，該組合電壓感測器/比較器被配置以感測用 於比較之對應於在該變壓器之一側上之該第三電源線的該 等第_和第二電源線之相位對相位電壓來提供連接於該變 壓器之相反側的一輸出· 更佳地，該組合電壓感測器/比較器之輸出連接於在 該變壓器之相反側上的該第三電源線。 較佳地，該變壓器之該一侧面對供應電澉而該變壓 器之該相反側面對該負載。 在一較佳實施例中，該組合電壓感測器/比較器包含 具有跨接於該等電源線的個別成對輸入的第一和第二電壓 比較器’使該第一電壓比較器將一測到的相位對相位電壓 與另一測到的相位對相位電壓比較並使第二電壓比較器將 該另一相位對相位電壓舆該一相位對相位電壓比較。 更佳地，該等第一和第二電壓比較器各被供有一輸 入分堡器使該第一電壓比較器將測到的一相位對相位電壓 舆測到的另一相位對相位電壓之一百分比作比較並使該第 二電壓比較器將該另一相位對相位電壓與該一相位對相位 電壓之一百分比作比較。 尤佳地’該兩百分比大致相同。 在較佳實施例中，該組合電壓感測器/比較器包括沿 著用於傳導的該電路路徑串聯連接的一元件以棋擬一該洩 漏故障情況’該元件具有連接於該等第一和第二電壓比較 器之一組合輪出的一控制端子。 請 先 閲 讀 背 面 意 事 項 再 裝 訂

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丨;3 9 3 J A7 〜·---------- B7 五'發明説明（3 ) 更佳地’該元件係由一矽控整流器所提供^ 該斷路器可較佳地包括一第二變壓器，其具有沿著 個別電源線順序串聯連接的至少三個稍不平衡初次繞組和 —個次級繞組；及一聯合電壓比較器，其連接於次級繞組 以將在變壓器中感應一電壓與一參考電壓比較且在該電源 /負載電路中的一過電流失誤的事件中提供一跳脫信號予 跳脫電路來打開開關器以將該負載從供應電源斷接。 里_式之簡單描诚 參考於伴隨固式而只用例子將更特別地描述本發明， 其中： 第ι困係根據本發明的一斷路器之第一實施例的一電 路圈；及 第2圔係根據本發明的一斷路器之第二實施例的—電 路圖。 毯i實掩例之祥細描辦 首先參考®式之第〗圈，其顯示實現本發明的第一斷 路器10’其用在由一個三相主供應電源}丨和用三條活性電 源線R-R’、S-S’、T-T，與一條中性電源線N-N，連接於供應 電源11的—負載所形成的一電源/負載電路中；斷路器10 包含與電源線U-R，、s_s，、τ_τ，和N_N，聯合的一故障感測 電路20 ’用於故障檢測並然後提供一跳脫信號之分別連接 於故障感測電路20的第一和第二比較器電路4〇和5〇，及連 接至比較器電路4〇和50用以窨應於跳脫信號而斷接電源/ 負載電路的一跳脫電路* -6- 本跡从制巾 -----^----^------ΐτ------懷 (却先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 42 OB93 ^ A7 _____________ B7___ 五、發明説明（兮） 跳脫電路60係由與面對供應電源^的個別電源線R_ R’、S-S’、T-Τ’和N-Ns串聯連接的—組四個常開之開關SW1， 用於正常保持開關Stfl關閉的一螺線管，及與螵線管SO並 聯並用來使它解除動作以為了將負載丨2從供應電源n斷接 的一矽控整流器SCR1所形成；跳脫電路6〇包括一全波整流 器D’用於從電源節點R和τ取出電力來經由一微開關器sff 2 驅動螺線管SO並經由提供一電壓節點^丨之一齊納二極體的 驅動比較器電路40和50，該等電路40、50和60共用一共同 大地E * 故障感測電路20係由連接於三條活性電源線、s_ S’、和T-Τ’的一组合電壓感測器/比較器3〇及各具有沿著 在開關器swi之下游位置之個別電源線R_R，、s_s，、τ_τ， 和N-fT以串聯連接的四個初級繞組pi至ρ4和一個次級繞組 S1的個別電流感測變壓器τι至Τ3所形成；變壓器Τ1之初級 繞組Ρ1至Ρ 4被平衡以由其自己檢測任何不可容忍的大地沒 漏故陴’並與電壓感測器/比較器30組合地檢測包括在電 源/負載電路中對比較器電路50之動作的相位故障（遺失） 之任何不可容忍的相位電壓不平衡β 變壓器Τ2之初級繞组Pi至Ρ4藉使用分別與初級繞组？1 至Ρ4並聯連接的電阻器R11和R12而做得稍不平衡；變塵器 Τ3之初級繞组Ρ1至Ρ4藉使用分別與柄級繞組pi至ρ4並聯連 接的電阻lsR13和R14而做得務不平衡；這兩個變麼器Τ2和 T3係用來檢測包括在電源/負載電路中對比較器電路5〇之 動作的短路故障之任何不可容忍的過電流。 -Ί- CNS ( 21 OX297/^t ) ---------裝------訂------t (請先閲讀背面之注項再填筠本頁) A7 B7 五、發明説明（r ) 電壓感測器/比較器30包括一對OP-AMP(運算放大器） 電壓比較器0A1和0A2及一矽控整流器SCR2;它具有兩個輪 入和連接於在面對供應電源II的變壓器T1至T3之側邊上的 個別活性電泺線R-R，、S-S，和T-Γ之一共同節點Y及連接 於在面對負載12的變壓器T1至T3之側邊上的活性電源線T-T’之一輸出；因此，電壓感測器/比較器30提供從電源節 點R和S延伸至橫越外部地對應於變壓器T1至T3的電源線R-R’、S-S’和T-Τ’之相反側的電源節點Τ’之一電路路徑X « 電壓感測器/比較器3 0之兩輸入係由個別比較器0Α1和 0Α2提供；比較器0Α1 (或0Α2)各具有用橫越電渌節點R(或S) 的一二極體電阻器電容器電路D卜R1-C1 (或D2-R2-C2)而連 接至一個別電源節點R(或S)和提供共同節點γ之其餘電源 節點Τ的第一輸入；各比較器0Α1 (或〇Α2)用橫越該第一輸 入的個別分壓電阻器R3/R4C或R5/R6)和共同節點Υ而連接 至另一比較器0Α2(或0Α1)之第一輸入；據此，比較器0Α1 和0Α2之輪入被跨接電泺線R-R，、s-S’和Τ-Τ，。 操作上，各比較器0Α1 (或0Α2)感測供應電源11之一個 別相位對相位電麈R-T(或S-T) ’而以相同相位對相位電壓 ίϊ-Τ(或S-T)之一百分比被另一比較器0Α2(；或〇Α1)感測；據 此’比較器0Α1和0Α2被配置以將_相位對相位電壓(或 S-T)與另一相位對相位電壓s-Τ(或R-τ)之一百分比（相同 百分比）作交叉比較，涵蓋所有三個相位電麼當三 個相位電壓R-S-T以一強健情況來平衡時，如被兩比較器 0A1和0A2感測的電壓差異為相等且它們的邏輯輸出將是相 -8- 本紙張尺度適州中囤國家標率< CNS ) A4規格（210X297公嫠） (請先閲讀背面之注項再填寫本頁〕 訂 A7 —----------------B7_ 五、發明説明（έ ) 同（在邏輯低位）；在電源/負載電路中一不可容忍之相位 電整不平衡（或一相位故障）的事件中，如被比較器〇^和 0A2感測的電壓差異將以相反方向來改變，而以一電壓差 異增大時另一電壓差異減小；此將引起比較器〇4〗和〇几2之 一的邏輯輸出而後它們的組合輸出作反轉（至邏輯高位）。 在兩相位對相位電壓r〜T和S-T問被比較器0A：[和0A2作 的交又比較相較於相位對相位電壓R_T和S_T之任一對—固 定參考電壓的比較有兩倍之敏感。 整流器SCR2具有用一共同電阻器R8和個別二極體D3和 D4(也用於提供一電壓節點V2以驅動比較器0A1和〇A2)來連 接至電源節點R和S的一陽極，用作連接至電源節點7，的感 測比較器電路30之輸出的一陰極，及連接至比較器〇^和 0A2之組合輸出用於控制的一閘極；當比較器〇A1* 〇以之 组合邏輯輪出轉為邏輯高位時，整流器SCR2將打開且因此 將兩電源節點R和S經由變壓器T1至T3外部之前述電路路徑 X而連接至電源節點Τ’；此將在電源/負載電路中棋擬一大 地洩漏故陣使變壓器Τ】測出且比較器電路50提供如上述的 一跳脫信號。 比較器電路40係由_個OP-AMP電壓比較器ΟΑ3、一個 0P - AMP電流積分器0A4 ’及跨接電壓節點VI和接地E用作 一分壓器的電阻器R43/R44/R45 ;比較器〇A3和積分器0A4 具有一起連接至變壓器T2和T3之次級繞組si的一第一端點 之個別第一輪入 '用電阻器R43/R44/R45供有個別參考電 壓的第二輸入、及連接至跳脫電路60之整流器SCR 1之閘極 -9- 本纸張尺度述用、1’國國家標準（<^!5)人4規格（210'/：297公嫠） ------_---- 裝------訂------.東！ (讀先閏讀背面之注意f項再填寫本頁) 部中呔T,消聆合竹ii卬來 420893 ; - a7 •一 B7 五、發明説明（7 ) 的一組合輸出：比器0A3和積分器0A4用於饗應於變壓器丁2 和T3測出在電源/負載電路中一短路電流或一不可容忍過 載電流之發生而打開整流器SCR1。 比較器電路50係由一個〇ρ-Α1ίΡ電壓比較器0A5所形 成，其具有連接於變壓器Τ1之次級繞組S1的一第一端點之 一第一輸入、用跨接電壓節點VI和接地Ε用作一分壓器的 電阻器R51/R52而供有一參考電壓的一第二輸入、及連接 於跳脫電路60之整流器SCR1的閘極之一輸出；比較器0Α5 用於饗應於單獨變壓器Τ1測出在電源/負載電路中任何不 可容忍大地洩漏故障之發生或舆電壓感測器/比較器3〇组 合的變壓器Τ1測出一不可容忍相位電壓不平衡或一相位故 障之發生而打開整流器SCR1 * 所有變壓器Τ1至Τ3之次級繞組S1的第二端點連接至接 地Ε。 在一電路故障之事件中’在與如上述的感測器故障電 路20結合的比較器電路40和50之控制下，跳脫電路6〇將透 過開關器SW1之打開將負載12從供應電源η斷接：在電路 故障被排除後開關器swi只可以手動再關閉；可被斷路器 操控的電路故障之型式包含有（1)相位電壓不平衡、（2)相 位故障、（3)短路電流' (4)過載電流及（5〉大地故障漏電 流* 第2圓顯示實現本發明的第二斷路器1〇〇,其以極類似 第一斷路器10者的一方式實施和操作，而以相等零件由 同參考標號指定；斷路器100具有兩個主要差異。 -10- 本紙張尺度速用士圈國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公t ) 〜~ --—_____ ------^----^------#------- t {祷先閲讀背面之注意事項再填寫本萸) 7.0 89 3 Α7 Β7 五、發明説明（δ 第一差異在於備用透過變壓器τι至Τ3與電源線R-R’、 S-S’、T-Τ’和N-N’共存的一額外線〇-〇,，而以變壓器Π至T3 包括沿著線0-0’串聯連接的個別第五初級繞组P5 ;同時， 電壓感測器/比較器30之輸出係連接於線〇-〇’之端點0’ ’ 而非電源節點Τ’。 第二差異在於電壓感測器/比較器30之整流器s〇R2係 以它的陰極連接於共同節點Υ且以它的陽極用作電壓感測 器/比較器30之輸出》 本發明已只以例示方式供予，而對所述實施例之各 種其它修正及/或變化可被熟知該技術者做出不致偏離如 在所附申請專利範圍中特定的本發明之範疇。 元件標號對照表 11三相AC供應電源 60跳脫電路 3 0组合電壓感測器/比較器 I I— I I H I I I 1 I n n· 11 {誚先閱讀背面之注項再填寫本頁) 10、100斷路器 12負載 40、50電壓比較器 20故障感測器 Τ1-Τ3變壓器 S1二次繞组 SCR1、SCR2矽控整流器 SW1、SW2 開關 R1-R8 、 R11-R14 、 R43-R45 C1-C2電容器 X電路路徑 Ρ1-Ρ4 —次燒组 S0螺線管 D全波整流器 D5齊納二極體 R51-R52電阻器 0A1-0A5運算放大器 D1-D4二極體 -11- 本紙張Α度速用中囡國家標率（CNS ) Α4現格（21〇Χ29·7公釐）

Claims (1)

1. 經濟部中央揉丰局貝工消費合作社印«. Λ8 Β8 C8 D8 '申請專利範圍 L 一種斷路器，用於由一個三相AC供應電源和使用三條活 電源線連接於該供應電源之一負載所形成的—電源/負 載電路中；該斷路器包含有：一跳脫電路，其包括與面 對該供應電源'的個別電源線串聯連接之常開之開關；一 變墨器’其具有沿著個別電源線順序串聯連接的至少三 個平衡一次繞組和一個二次繞组；一電壓比較器，其連 接於該一次燒組以將在變磨器中感應之一電麼與一參考 電壓比較’且接著在該電源/負載電路中有一沒漏故障 的事件時提供一跳脫信號予該跳脫電路來打開開關以將 該負載從該供應電源斷接；及一電路路徑，其包含—组 合電壓感測器/比較器並跨越該變壓器相反側且在其外 部延伸，以感測和相互比較該等電源線之兩個相位至相 位電壓，且在該電源/負載電路中有一電壓不平衡故障 的事件時模擬一洩漏故障情況供該變壓器測得及供該電 壓比較器提供一個該跳脫信號β 2. 依據申請專利範圍第1項之斷路器，其中該组合電壓感 測器/比較器被配置以在該變壓器之一側上相對於該第 二電源線感測該等第一和第二電源線之相位對相位電 壓’以供比較來提供連接於該變壓器之相反側的一輪 出。 3. 依據申請專利範圍第2項之斷路器，其中該組合電壓感 測器/比較器之輸出係在該變壓器之相反側上連接於該 第三電源線· 4. 依據申請專利範圍第2或3項之斷路器，其中該變壓器之 -12- 本紙張尺度逍用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ------^---，装------訂------嗓， ί請先U讀背面之注$項再埃寫本3f) 0 A8 BS C8 D8 經濟部中央標丰局貝工消費合作社印製 六、申請專利範圍 該一側面對該供應電源，而該變壓器之該相反側面對該 負載》 5. 依據申請專利範圍第1或2項之斷路器，其中該組合電應 感測器/比較器包含具有跨接於該等電源線的個別成對 輪入的第一和第二電墨比較器，使該第一電壓比較器將 一測到的相位對相位電麋與另一測到的相位對相位電壓 比較，並使該第二電壓比較器將該另一相位對相位電壓 與該一相位對相位電壓比較。 6. 依據申請專利範圍第5項之斷路器，其中該等第_和第 二電壓比較器各設有一輸入分壓器，使該第一電壓比較 器將測到的一相位對相位電壓與測到的另一相位對相位 電壓之一百分比作比較，並使該第二電壓比較器將該另 一相位對相位電壓與該一相位對相位電壓之一百分比作 比較》 7. 依據申請專利範圍第6項之斷路器，其中該兩百分比大 致相同。 8. 依據申請專利範圍第5項之斷路器，其中該組合電壓感 測器/比較器包括沿著用於傳導的該電路路徑串聯連接 的一元件’供棋擬一該洩漏故障情況，該元件具有連接 於該等第一和第二電壓比較器之一组合輪出的一控制端 子。 9. 依據申請專利範圍第8項之斷路器，其中該元件係由一 矽控整流器所提供。 10. 依據申請專利範圍第2項之斷路器，其更包括有： -13- 本紙張纽適用中國g家樣率（CNS )从胁（2丨〇><297公疫） ----------^— . 0 {請先«讀背面之注f項再填窝本頁) 訂 'Φ Α8 Β8 C8 D8 申請專利範圍 一第二變壓器，具有沿著個別電源線串聯連接的至少 三個稍不平衡一次繞組和一個二次繞组；及一相關聯 電愿比較器’其連接於該二次繞組以將在變壓器中感 應之一電歷舆一參考電壓比較，且在該電源/負載電路 中有一過電流故陣的事件時提供一跳脫信號予該跳脫 電路來打開該等開關以將該負載從該供應電涿斷接。 ---.------装------訂------Φ ί精先聞讀背面之注事項再填寫本I ) 經濟部t央樣率局員工消費合作杜印製 張 一紙 一本 國 S一中 用 I逍 S IN, 1C k 4- 7 29