專利名稱：一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種塑殼斷路器，尤其涉及一種帶剩余電流保護動作塑殼斷路器。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)技術(shù)改造的深入開展，人們對用電安全和智能控制用電的要求日趨嚴格，帶剩余電流保護動作塑殼斷路器因其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，性價比高而得到廣泛應(yīng)用。 目前，市場上帶剩余電流保護動作塑殼斷路器有兩種形式一種是分體式，由非智能塑殼斷路器或智能塑殼斷路器和剩余電流保護模塊拼裝而成，其缺點是產(chǎn)品體積比較大，成本高， 安裝比較繁瑣；另一種為一體式，產(chǎn)品由非智能塑殼斷路器內(nèi)部直接安裝剩余電流保護模塊構(gòu)成，但由于采用的是非智能塑殼斷路器，其過載、短路保護采用的脫扣方式為熱動、電磁脫扣方式，其缺點是產(chǎn)品的額定電流不可調(diào)節(jié)，動作響應(yīng)速度慢，精度難控制，且剩余電流值和剩余電流動作時間的調(diào)節(jié)有很大的局限性。鑒于以上缺點，本發(fā)明采用智能塑殼斷路器內(nèi)部直接安裝剩余電流保護模塊的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有帶剩余電流保護動作塑殼斷路器的成本高、響應(yīng)速度慢、精度低、額定電流不可調(diào)、過載延時時間不可調(diào)、額定剩余電流不可調(diào)、剩余電流動作時間不可調(diào)的不足，本發(fā)明提供一種成本較低，相應(yīng)速度快，精度高，額定電流可調(diào)，過載延時時間可調(diào)，額定剩余電流可調(diào)，剩余電流動作時間可調(diào)的一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是
一種一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器，所述智能塑殼斷路器包括 三相電源處理電路，其中由一路對電容進行快速充電后自動關(guān)閉，再由另一路多級降壓恒流電路保持電容兩端電壓和電量，供應(yīng)微處理控制器和綜合脫扣裝置正常工作；
電流信號采樣電路，用以采取各相主電路的電流信號，并將電流信號進行放大后輸入微處理控制器中；
剩余電流采樣電路，用以由安裝在產(chǎn)品內(nèi)部的零序互感器對各相電流進行矢量運算后輸入到微處理控制器中；
綜合脫扣裝置為電路動作執(zhí)行機構(gòu)，用以當電路發(fā)生過載、短路、漏電情況滿足脫扣要求時，微處理控制器發(fā)出脫扣指令給綜合脫扣器，執(zhí)行斷開斷路器操作；
微處理控制器，用以判斷各相電流的運行狀況，當發(fā)生過載、短路故障時，輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置，使產(chǎn)品脫扣跳閘；以及，當剩余電流值達到脫扣條件時，輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置和漏電脫扣指示裝置，使產(chǎn)品脫扣跳閘并指示漏電脫扣；
所述三相電源處理裝置連接所述微處理控制器、綜合脫扣裝置，所述電流信號采樣電路、剩余電流采樣電路均與所述微處理控制器連接，所述微處理控制器與所述綜合脫扣裝置連接。作為優(yōu)選的一種方案所述智能塑殼斷路器還包括漏電脫扣指示裝置為電復(fù)位指示裝置，用以當產(chǎn)品因剩余電流而脫扣跳閘的情況下， 指示產(chǎn)品的脫扣原因是漏電引起，當漏電故障排除后，產(chǎn)品重新合閘，微處理控制器判斷無剩余電流或剩余電流未滿足脫扣條件時，指示能自動進行電復(fù)位，翻轉(zhuǎn)指示； 所述微處理控制器與所述漏電脫扣指示裝置連接。進一步，所述智能塑殼斷路器還包括
人機交換界面，用以供用戶查閱產(chǎn)品的各項技術(shù)參數(shù)，各相主電路實際電流值，實際剩余電流值，前次脫扣跳間的故障查詢；對產(chǎn)品的各相技術(shù)參數(shù)進行設(shè)置，包括產(chǎn)品的額定電流、過載長延時動作時間、短延時動作電流、短延時動作時間、瞬時動作電流、N相額定電流、 額定剩余電流、剩余電流動作時間、剩余電流保護功能的開關(guān)設(shè)定；
所述三相電源處理電路連接所述人機交換界面，所述微處理控制器連接所述人機交換界面。再進一步，所述智能塑殼斷路器還包括
自生電源處理電路，用以將由主電路電流產(chǎn)生的感應(yīng)交流高電壓電能轉(zhuǎn)換成直流低電壓電能后對電容充電，在無外接電源時供應(yīng)微處理控制器和脫扣裝置正常工作；
所述三相電源處理電路連接所述自身電源處理電路，所述自身電源處理電路連接所述微處理控制器、綜合脫扣裝置。本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在成本較低，相應(yīng)速度快，精度高，額定電流可調(diào)，過載延時時間可調(diào)，額定剩余電流可調(diào)，剩余電流動作時間可調(diào)。


圖1為本發(fā)明的工作原理框圖。
圖2為本發(fā)明的三相電源處理電路原理圖。
圖3為本發(fā)明的自生電源處理電路原理圖。
圖4為本發(fā)明的電流信號采樣電路原理圖。
圖5為本發(fā)明的剩余電流采樣電路原理圖。
圖6為本發(fā)明的智能微處理控制電路原理圖。
圖7為本發(fā)明的漏電脫扣指示裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明的漏電脫扣指示控制電路原理圖。
圖9為本發(fā)明的人機交換界面的機構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明。參照圖廣圖9，一種一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器，包括三相電源處理電路、自生電源處理電路、電流信號采樣電路、剩余電流采樣電路、智能微處理控制電路、漏電脫扣指示裝置及控制電路、綜合脫扣裝置和人機交換界面；
其中三相電源處理電路由雙回路構(gòu)成，一路能對電容進行快速充電后自動關(guān)閉，由另一路多級降壓恒流電路保持電容兩端電壓和電量，供應(yīng)人機交換界面、微處理器和脫扣裝置正常工作；自生電源處理電路將由主電路電流產(chǎn)生的感應(yīng)交流高電壓電能轉(zhuǎn)換成直流低電壓電能后對電容充電，使產(chǎn)品在無外接電源的情況下，保證人機交換界面、微處理控制器和脫扣裝置正常工作；電流信號采樣電路負責(zé)采取各相主電路的電流信號，并將電流信號進行放大后輸入微處理控制器中，由微處理控制器判斷各相電流的運行狀況，當發(fā)生過載、 短路故障時，微處理控制器輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置，使產(chǎn)品脫扣跳間；剩余電流采樣電路由安裝在產(chǎn)品內(nèi)部的零序互感器對各相電流進行矢量運算后輸入到微處理控制器中，當剩余電流值達到脫扣條件時，微處理控制器輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置和漏電脫扣指示裝置，使產(chǎn)品脫扣跳閘并指示漏電脫扣；漏電脫扣指示裝置為電復(fù)位指示裝置，其電路功能是當產(chǎn)品因剩余電流而脫扣跳閘的情況下，指示產(chǎn)品的脫扣原因是漏電引起的， 當漏電故障排除后，產(chǎn)品重新合間，微處理器判斷無剩余電流或剩余電流未滿足脫扣條件時，指示能自動進行電復(fù)位，翻轉(zhuǎn)指示；綜合脫扣裝置為電路動作執(zhí)行機構(gòu)，當電路發(fā)生過載、短路、漏電等情況滿足脫扣要求時，微處理控制器發(fā)出脫扣指令給綜合脫扣器，執(zhí)行斷開斷路器操作；人機交換界面主要功能用戶查閱產(chǎn)品的各項技術(shù)參數(shù)，各相主電路實際電流值，實際剩余電流值，前次脫扣跳閘的故障查詢等；用戶可以通過人機交換界面對產(chǎn)品的各相技術(shù)參數(shù)進行設(shè)置，包括產(chǎn)品的額定電流、過載長延時動作時間、短延時動作電流、 短延時動作時間、瞬時動作電流、N相額定電流、額定剩余電流、剩余電流動作時間、剩余電流保護功能的開關(guān)設(shè)定等功能。參照圖1，本發(fā)明的工作原理框圖，三相電源處理電路給智能微處理控制電路、漏電脫扣指示裝置、人機交換界面和綜合脫扣裝置提供電源；自生電源處理電路給智能微處理控制電路、綜合脫扣裝置和人機交換界面提供電源；人機交換界面使用戶可以通過它實現(xiàn)產(chǎn)品各技術(shù)參數(shù)的設(shè)置和查詢主電路運行的實際狀況；通過電流信號采樣電路和剩余電流采樣電路將電路中各數(shù)據(jù)采集后經(jīng)微處理控制電路判斷產(chǎn)品的運行狀況，如果滿足脫扣條件，則微處理控制電路輸出脫扣指令，由綜合脫扣器執(zhí)行動作指令，實現(xiàn)切斷電路。參照圖2，三相電源處理電路由雙回路構(gòu)成，其中一路為電容快速充電電路，另一路為多級串聯(lián)三極管降壓恒流電路；快速充電電路能先對電容Cl、C2進行快速充電，當電壓達到穩(wěn)壓二極管D9電壓后，可控硅Ql自動關(guān)閉，由另一路多級三極管降壓恒流電路保持電容兩端電壓和電量；三相整流電路采用由Dl、D2、D5、D6整流二極管構(gòu)成的兩相全橋整流，整流正極接整流二極管D7，再接由整流二極管D3、D4構(gòu)成的另一相整流正極，整流負極為公共端；整流電路可保證產(chǎn)品在任缺一相的情況下，電容都能進行快速充電，保證產(chǎn)品正常工作。參照圖3，自生電源處理電路由各相的主電路電流互感器產(chǎn)生的交流電流經(jīng)過整流橋堆Bi、B2、B3、B4，晶圓電阻R14、R15、R16、R17，再經(jīng)過穩(wěn)壓后對電容Cl、C2充電，提供智能微處理控制電路、綜合脫扣裝置和人機交換界面電源。參照圖4，電流信號采樣電路由各相主電路電流互感器產(chǎn)生的交流電流經(jīng)過整流橋堆B1、B2、B3、B4整流后，各整流橋堆的負極一路分別經(jīng)晶圓電阻R14、Rl5、R16、Rl7后，依次輸入運算放大器IC2的3、12、10、5腳，另一路分別經(jīng)電阻R18、R19、R20、R21和電阻R35、 R36、R37、R38后依次輸入運算放大器IC2的2、13、9、6腳，由運算放大器1、7、8、14腳輸出到微處理控制器ICl的2、3、4、5腳，運算放大器IC2的11腳接地，4腳接直流電源VCC。參照圖5，剩余電流采樣電路由安裝在產(chǎn)品內(nèi)部的零序互感器對各相電流進行矢量運算后輸入到微處理控制器ICl的7腳。參照圖6，智能微處理控制電路中的微處理控制器ICl為可編程單片機，其9、10腳接晶振，2、3、4、5腳分別接各相電流采樣信號；6腳用來控制綜合脫扣裝置；7、11腳接剩余電流采樣信號和綜合脫扣器控制輸出；8、19腳接地；12、17腳接漏電脫扣指示裝置電路， 判斷產(chǎn)品是否因漏電脫扣而做出相應(yīng)的指示；13、14、15腳接人機交換界面中的液晶顯示屏；16腳接自生電源電路中場效應(yīng)管V5的柵極；18腳懸空；20腳接直流電源VCC ；21接人機交換界面中的“丨”按鈕和發(fā)光二極管L4、L6的陽極；22腳接人機交換界面中的“8 ”按鈕和發(fā)光二極管L3、L7的陽極；23腳接人機交換界面中的“M”按鈕和發(fā)光二極管L2、L8的陽極；對腳接人機交換界面中的“丨”按鈕和發(fā)光二極管L1、L5的陽極；25腳接發(fā)光二極管 L1、L2、L3、L4的負極J6腳接發(fā)光二極管L5、L6、L7、L8的負極；18、27、觀腳懸空；微處理控制器通過內(nèi)部編寫的單片機程序，對各相電流互感器采樣的電流、零序互感器采樣的剩余電流進行比較分析，判斷產(chǎn)品的運行情況，如滿足程序中規(guī)定的脫扣條件，則輸出相應(yīng)的脫扣指令。參照圖7，漏電脫扣指示裝置由底座1、蓋2、罩3、指示片4、永磁體5、電感線圈6、 U形導(dǎo)磁棒7構(gòu)成，指示片4的兩面是不同的顏色，用來指示產(chǎn)品的兩種狀況，指示片4中放有永磁體5，安放在U型導(dǎo)磁棒7中間，當電感線圈6通直流電后磁化U型導(dǎo)磁7棒，指示片 4可根據(jù)永磁體的N、S極和U型導(dǎo)磁棒磁化的N、S極做出相應(yīng)的指示，如兩者極性相反，則保持指示片不翻轉(zhuǎn)，如兩者極性一致，則翻轉(zhuǎn)指示片；
參照圖8，指示裝置的控制電路由兩路控制，分別通過微處理控制器ICl的12、17腳來控制三極管V3、V4的開關(guān)來實現(xiàn)電感線圈的電流方向，控制U型導(dǎo)磁棒磁化極性，從而指示產(chǎn)品的狀態(tài)，通過穩(wěn)壓二極管V8、V9來關(guān)閉三極管VI、V2，從而關(guān)閉電感線圈的電流。參照圖9，人機交換界面由液晶顯示屏，1^1、1^2兒3、1^4兒5、1^6丄7、1^8八個發(fā)光二極管，“M”、“8 ”、“丨”、“丨”四個按鈕開關(guān)組成；產(chǎn)品接通電源后，如產(chǎn)品前次有故障跳閘，則液晶顯示屏閃爍顯示上次故障跳閘原因，如無故障，則顯示產(chǎn)品各相電流中最大的電流值，此時，如果按下“丨”或“丨”按鈕開關(guān)，可切換顯示A、B、C、N相電流值大小和剩余電流值的大小；如果按下“M”按鈕，則發(fā)光二極管Ll亮，液晶顯示屏顯示設(shè)定的額定電流值， 此時如果按下“丨”或“丨”按鈕可設(shè)定產(chǎn)品的額定電流值；依次按下“M”按鈕，則發(fā)光二極管1^2、1^3、1^4、1^5、1^6、1^7、1^8依次發(fā)亮，按下“丨”或“丨”按鈕，可依次設(shè)定過載長延時動作時間、短延時動作電流、短延時動作時間、瞬時動作電流、N相額定電流、額定剩余電流、剩余電流動作時間，發(fā)亮二極管與設(shè)定參數(shù)的對應(yīng)關(guān)系如下L1亮一額定電流值，L2亮一長延時動作時間，L3亮一短延時動作電流，L4亮一短延時動作時間，L5亮一瞬時動作電流，L6 亮一N相額定電流，L7亮一額定剩余電流，L8亮一剩余電流動作時間；其中額定剩余電流值可設(shè)置成“OFF”，即關(guān)閉剩余電流保護功能。本發(fā)明由于采用了以上各電路和裝置，使產(chǎn)品內(nèi)部控制電路結(jié)構(gòu)比較簡單，具有動作可靠性高，抗干擾能力強，體積小，性價比高的優(yōu)點。
權(quán)利要求
1.一種一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器，其特征在于所述智能塑殼斷路器包括三相電源處理電路，由兩路構(gòu)成，其中一路對電容進行快速充電后自動關(guān)閉，再由另一路多級降壓恒流電路保持電容兩端電壓和電量，供應(yīng)微處理控制器和綜合脫扣裝置正常工作；電流信號采樣電路，用以采取各相主電路的電流信號，并將電流信號進行放大后輸入微處理控制器中；剩余電流采樣電路，用以由安裝在產(chǎn)品內(nèi)部的零序互感器對各相電流進行矢量運算后輸入到微處理控制器中；綜合脫扣裝置為電路動作執(zhí)行機構(gòu)，用以當電路發(fā)生過載、短路、漏電情況滿足脫扣要求時，微處理控制器發(fā)出脫扣指令給綜合脫扣器，執(zhí)行斷開斷路器操作；微處理控制器，用以判斷各相電流的運行狀況，當發(fā)生過載、短路故障時，輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置，使產(chǎn)品脫扣跳閘；以及，當剩余電流值達到脫扣條件時，輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置和漏電脫扣指示裝置，使產(chǎn)品脫扣跳閘并指示漏電脫扣；所述三相電源處理裝置連接所述微處理控制器、綜合脫扣裝置，所述電流信號采樣電路、剩余電流采樣電路均與所述微處理控制器連接，所述微處理控制器與所述綜合脫扣裝置連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器，其特征在于所述智能塑殼斷路器還包括漏電脫扣指示裝置為電復(fù)位指示裝置，用以當斷路器因剩余電流而脫扣跳閘的情況下，指示產(chǎn)品的脫扣原因是漏電引起，當漏電故障排除后，產(chǎn)品重新合閘，微處理控制器判斷無剩余電流或剩余電流未滿足脫扣條件時，指示能自動進行電復(fù)位，翻轉(zhuǎn)指示；所述微處理控制器與所述漏電脫扣指示裝置連接。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器，其特征在于 所述智能塑殼斷路器還包括人機交換界面，用以供用戶查閱產(chǎn)品的各項技術(shù)參數(shù)，各相主電路實際電流值，實際剩余電流值，前次脫扣跳間的故障查詢；對產(chǎn)品的各相技術(shù)參數(shù)進行設(shè)置，包括產(chǎn)品的額定電流、過載長延時動作時間、短延時動作電流、短延時動作時間、瞬時動作電流、N相額定電流、 額定剩余電流、剩余電流動作時間、剩余電流保護功能的開關(guān)設(shè)定；所述三相電源處理電路連接所述人機交換界面，所述微處理控制器連接所述人機交換界面。
4.如權(quán)利要求1或2所述的一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器，其特征在于 所述智能塑殼斷路器還包括自生電源處理電路，用以將由主電路電流產(chǎn)生的感應(yīng)交流高電壓電能轉(zhuǎn)換成直流低電壓電能后對電容充電，在無外接電源時供應(yīng)微處理控制器和脫扣裝置正常工作；所述三相電源處理電路連接所述自身電源處理電路，所述自身電源處理電路連接所述微處理控制器、綜合脫扣裝置。
全文摘要
一種一體式帶剩余電流保護動作智能塑殼斷路器，所述智能塑殼斷路器包括三相電源處理電路，電流信號采樣電路，剩余電流采樣電路，綜合脫扣裝置為電路動作執(zhí)行機構(gòu)，微處理控制器，用以判斷各相電流的運行狀況，當發(fā)生過載、短路故障時，輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置，使產(chǎn)品脫扣跳閘；以及，當剩余電流值達到脫扣條件時，輸出相應(yīng)的控制信號給脫扣裝置和漏電脫扣指示裝置，使產(chǎn)品脫扣跳閘并指示漏電脫扣；本發(fā)明成本較低，相應(yīng)速度快，精度高，額定電流可調(diào)，過載延時時間可調(diào)，額定剩余電流可調(diào)，剩余電流動作時間可調(diào)。
文檔編號H02H3/08GK102170107SQ201110115579
公開日2011年8月31日 申請日期2011年5月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月5日
發(fā)明者陳建景 申請人:浙江德菱科技有限公司