一種具有自整定功能的剩余電流斷路器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，包括電源模塊以及依次連接的漏電互感器、信號放大模塊、控制模塊、可控硅和脫扣器，漏電互感器連接三相電路，控制模塊包括微處理器，該微處理器內(nèi)的EEPROM保存有規(guī)定動作值和前一時間段內(nèi)的漏電感應信號最小值；漏電互感器的漏電感應信號經(jīng)信號放大模塊放大后，輸送至控制模塊，微處理器將規(guī)定動作值和前一時間段內(nèi)的漏電感應信號最小值相加作為新的規(guī)定動作值，與輸入的漏電感應信號進行比較，若漏電感應信號大于新的規(guī)定動作值，則微處理器輸出控制信號觸發(fā)可控硅，使得脫扣器動作，驅動斷路器跳閘。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有具有自整定功能，可以避免固有泄漏電流引起的錯誤跳閘。
【專利說明】一種具有自整定功能的剩余電流斷路器
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種斷路器，尤其是涉及一種具有自整定功能的剩余電流斷路器。
【背景技術】
[0002]剩余電流斷路器(漏電斷路器)廣泛應用于供電系統(tǒng)中，可以保護人身、設備和線路。但是，用戶的用電設備、線路自身總是存在固有泄漏電流，固有泄漏電流和供電線路長短、電纜結構、環(huán)境、氣候等因素有關。固有泄漏電流的存在不會造成設備線路和人身的事故。然而，固有泄漏電流的存在使得漏電斷路器的保護變得不準確，甚至發(fā)生錯誤。例如，某漏電斷路器的漏電動作電流為30mA，如固有泄漏電流為14mA，那么，設備線路發(fā)生16mA的漏電電流，該漏電斷路器就將跳閘，此時并不是真實的30mA故障電流引起跳閘，這次的跳閘是一次錯誤動作。目前市場上使用的剩余電流斷路器均存在上述缺陷，沒有自整定漏電動作值的功能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術存在的缺陷而提供一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，該斷路器在判斷是否漏電時通過考慮固有泄漏電流來進行自整定，避免了固有泄漏電流引起的錯誤跳閘。
[0004]本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0005]一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，該斷路器設置在三相線路上，包括電源模塊以及依次連接的漏電互感器、信號放大模塊、控制模塊、可控硅和脫扣器，所述的漏電互感器連接三相電路，所述的控制模塊包括微處理器，該微處理器設有A/D轉換器和EEPR0M，該EEPROM內(nèi)保存有規(guī)定動作值和前一時間段內(nèi)的漏電感應信號最小值；
[0006]該斷路器工作時，漏電互感器的漏電感應信號經(jīng)信號放大模塊放大后，輸送至控制模塊，控制模塊的微處理器將規(guī)定動作值和前一時間段內(nèi)的漏電感應信號最小值相加作為新的規(guī)定動作值，與輸入的漏電感應信號進行比較，若漏電感應信號大于新的規(guī)定動作值，則微處理器輸出控制信號觸發(fā)可控硅，使得脫扣器動作，驅動斷路器跳閘。
[0007]所述的信號放大模塊包括依次連接的第一放大單元、第二放大單元和微調電阻，該微調電阻的一端連接第二放大單元的輸出端，另一端接地，其調節(jié)端作為輸出端連接控制模塊，漏電互感器的漏電感應信號依次經(jīng)過第一放大單元和第二放大單元放大后，再經(jīng)微調電阻對信號進行微調，然后輸入控制模塊。
[0008]所述的第一放大單元包括第一運算放大器、第三二極管、第四二極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第五電阻，漏電互感器的一個輸出端子接地，另一輸出端子通過第二電阻連接第一運算放大器的反相輸入端，第一電阻接在漏電互感器的兩個輸出端子之間，所述的第三二極管和第四二極管反向并聯(lián)后，接在第一運算放大器的反相輸入端和同相輸入端之間，所述的第三電阻接在第一運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，所述的第四電阻一端接地，另一端與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端連接電源模塊，第四電阻和第五電阻的公共端連接第一運算放大器的同相輸入端。
[0009]所述的信號放大模塊的兩端還設有信號端抗干擾網(wǎng)，該信號端抗干擾網(wǎng)包括第一電容、第二電容、第三電容和第三電感，所述的第一電容并聯(lián)在第一電阻兩端，所述的第二電容與第二電阻串聯(lián)，所述的第三電感連接在微調電阻的調節(jié)端與控制模塊之間，所述的第三電容一端連接第三電感和控制模塊的公共端，另一端接地。
[0010]所述的第二放大單元包括第二運算放大器、第六電阻、第七電阻、第八電阻和第九電阻，所述的第二運算放大器的反相輸入端通過第六電阻連接第一放大單元的輸出端，所述的第七電阻接在第二運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，所述的第八電阻的一端連接電源模塊，另一端與第九電阻的一端連接，第九電阻的另一端接地，第八電阻和第九電阻的公共端連接第二運算放大器的同相輸入端。
[0011]所述的控制模塊還包括與微處理器連接的繼電器和LED報警燈，所述的繼電器的常開觸點與第十電阻串聯(lián)后，接在第二運算放大器的反相輸入端和第一放大單元的輸出端之間；當微處理器檢測到的漏電感應信號超過設定值時，控制繼電器導通，使得繼電器的常開觸點閉合接通第十電阻，改變第二運算放大器的放大倍數(shù)；當漏電感應信號超過新的規(guī)定動作值的60%?90%時，微處理器控制LED報警燈閃爍發(fā)亮。
[0012]所述的電源模塊由三相線路的其中兩相接入，包括依次連接的整流單元、電源供給單元和電壓轉換單元，整流單元對輸入的電壓進行整流后，輸入電源供給單元進行降壓，然后經(jīng)過電壓轉換單元轉換為適合的電壓。
[0013]所述的整流單元包括兩條輸入線路，每條輸入線路均包括接入電阻、整流二極管和電壓保護器件，接入電阻一端連接三相線路的其中一相，另一端連接整流二極管的陽極，整流二極管的陰極連接電源供給單元，所述的電壓保護器件接在接入電阻和整流二極管的公共端與三相線路的中性線。
[0014]所述的電源供給單元包括N溝道MOSFET器件和DC/DC電源管理芯片，所述的N溝道MOSFET器件的漏極連接整流單元，柵極連接DC/DC電源管理芯片，源極與DC/DC電源管理芯片連接后作為電源供給單元的輸出端。
[0015]所述的電壓轉換單元包括電源端抗干擾網(wǎng)絡和兩個電壓轉換芯片，電源端抗干擾網(wǎng)絡包括第七電容、第六電容、第五電容、電感線圈和第二電感，所述的第七電容為電解電容，其正極連接電源供給單元的輸出端，負極接地，所述的電感線圈的兩個輸入端子連接在第七電容的正極和負極之間，電感線圈的兩個輸出端子通過第六電容、第二電感和第五電容組成的濾波電路后依次接入兩個電壓轉換芯片。
[0016]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0017]1、帶有自整定漏電新的規(guī)定動作值的功能，避免了非真實漏電故障電流引起跳閘，對于不同用電對象，自整定不同的漏電動作值，保護更精細、更準確。
[0018]2、設有警報提示功能，當漏電超過一定程度時，能夠時LED報警燈閃爍發(fā)亮，提示用戶此時泄流電流較大，應引起警覺。
[0019]3、由于泄漏電流的變化范圍較大，為了提高檢測精度電路中設置了微型繼電器，通過繼電器來控制運算放大器的放大倍數(shù)，使之適應大范圍漏電流的檢測。
[0020]4、電源模塊中，采用了 N溝道MOSFET器件和DC/DC電源管理芯片，不同于傳統(tǒng)的變壓器降壓或開關電源，無需變壓器或電感，也不需要高壓輸入電容，即可獲得的18V直流電壓。該18V直流電壓經(jīng)后續(xù)的兩個電壓轉換芯片穩(wěn)壓得到9V和5V電壓，供微處理器和其他器件使用。
[0021]5、在信號采集端和電源端均設有抗干擾網(wǎng)絡，充分保證了工作過程中的抗干擾能力，此外在電源接入端設有電壓保護器件，保護電源不受過電壓的損壞，可以吸收浪涌沖擊電壓。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明一種實施例的電路圖；
[0023]圖2為本發(fā)明中控制模塊的工作流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0025]實施例
[0026]如圖1所示，一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，該斷路器設置在三相線路上，包括電源模塊以及依次連接的漏電互感器RCT、信號放大模塊、控制模塊、可控硅SCR和脫扣器TRIP，漏電互感器RCT連接三相電路采集漏電感應信號，信號放大模塊包括依次連接的第一放大單元、第二放大單元和微調電阻VR。
[0027]其中第一放大單元包括第一運算放大器IC1-A、第三二極管D3、第四二極管D4、第一電阻R1、第二電阻R2、第三電阻R3、第四電阻R4和第五電阻R5，漏電互感器RCT的一個輸出端子接地，另一輸出端子通過第二電阻R2連接第一運算放大器ICl-A的反相輸入端，第一電阻Rl接在漏電互感器RCT的兩個輸出端子之間，第三二極管D3和第四二極管D4反向并聯(lián)后，接在第一運算放大器ICl-A的反相輸入端和同相輸入端之間，第三電阻R3接在第一運算放大器ICl-A的反相輸入端和輸出端之間，第四電阻R4 —端接地，另一端與第五電阻R5的一端連接，第五電阻R5的另一端連接電源模塊，第四電阻R4和第五電阻R5的公共端連接第一運算放大器ICl-A的同相輸入端。
[0028]第二放大單元連接于第一放大單元之后，包括第二運算放大器IC1-B、第六電阻R6、第七電阻R7、第八電阻R8和第九電阻R9，第二運算放大器ICl-B的反相輸入端通過第六電阻R6連接第一運算放大器ICl-A的輸出端，第七電阻R7接在第二運算放大器ICl-B的反相輸入端和輸出端之間，第八電阻R8的一端連接電源模塊，另一端與第九電阻R9的一端連接，第九電阻R9的另一端接地，第八電阻R8和第九電阻R9的公共端連接第二運算放大器ICl-B的同相輸入端。
[0029]微調電阻VR的一端連接第二運算放大器ICl-B的輸出端，另一端接地，其調節(jié)端則作為輸出端。在信號放大模塊的輸入端和輸出端，設有信號端抗干擾網(wǎng)絡，包括第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3和第三電感L3，第一電容Cl并聯(lián)在第一電阻Rl兩端，第二電容C2與第二電阻R2串聯(lián)，第三電感L3連接在微調電阻VR的調節(jié)端與控制模塊之間，第三電容C3 —端連接第三電感L3和控制模塊的公共端，另一端接地。
[0030]控制模塊包括微處理器IC2以及與其相關的外圍電路，微處理器IC2設有A/D轉換器和EEPR0M，該EEPROM內(nèi)保存有規(guī)定動作值和前一時間段(本實施例中設定為此前3晝夜時間)內(nèi)的漏電感應信號最小值，在判斷時，將規(guī)定動作值和前一時間段內(nèi)的漏電感應信號最小值相加作為新的規(guī)定動作值，與檢測到的漏電感應信號進行比較，這樣就起到了自整定功能，避免了固有泄漏電流對于斷路器的影響。外圍電路中包括了 LED報警燈、按鈕AK、繼電器J、三極管T以及第十一電阻R11、第十二電阻R12、第十三電阻R13、第十四電阻R14、第十五電阻R15、第四電容C4等，繼電器J的常開觸點J-1與第十電阻RlO串聯(lián)后，接在第二運算放大器ICl-B的反相輸入端和第一運算放大器ICl-A的輸出端之間，當檢測到的漏電感應信號超過500mA這一設定值時，微處理器IC2則送出高電平給三極管T，使得三極管T導通，接在三極管T的發(fā)射極上的繼電器J吸合，其常開接點J-1接通第十電阻R10，改變了第二運算放大器ICl-B的放大倍數(shù)，使之適應大范圍漏電流的檢測。而當漏電感應信號超過新的規(guī)定動作值的80%時，微處理器IC2間歇送出高電平控制LED報警燈閃爍發(fā)亮，提示用戶:此時泄漏電流較大應引起警覺。按鈕AK為斷路器自整定的開關，按鈕AK按下后微處理器IC2接收自整定的控制命令。
[0031 ] 電源模塊由三相線路的其中兩相接入，本實施例中由A相和C相接入，這樣就保證了在三相電源任缺一相時仍可以正常工作。整個電源模塊包括依次連接的整流單元、電源供給單元和電壓轉換單元。
[0032]整流單元的兩條輸入線路均包括接入電阻，整流二極管和電壓保護器件。A相接入電阻RA、第二二極管D2、A相電壓保護器件YMA，形成A相輸入線路，C相接入電阻RC、第一二極管D1、C相電壓保護器件YMC，形成C相輸入線路。接入電阻一端連接三相線路的其中一相，另一端連接整流二極管的陽極，整流二極管的陰極連接電源供給單元，電壓保護器件接在接入電阻和整流二極管的公共端與三相線路的中性線。
[0033]電源供給單元包括N溝道MOSFET器件Ql和DC/DC電源管理芯片IC5，N溝道MOSFET器件Ql的漏極連接整流單元，柵極連接DC/DC電源管理芯片IC5，源極與DC/DC電源管理芯片連接后作為電源供給單元的輸出端，輸出18V的直流電壓至后續(xù)的電壓裝換單
元 ο
[0034]電壓轉換單元包括電源端抗干擾網(wǎng)絡和兩個電壓轉換芯片IC3和IC4，電源端抗干擾網(wǎng)絡包括第七電容C7、第六電容C6、第五電容C5、電感線圈LI和第二電感L2，第七電容為電解電容，其正極連接電源供給單元的輸出端，負極接地，電感線圈LI的兩個輸入端子連接在第七電容C7的正極和負極之間，電感線圈LI的兩個輸出端子通過第六電容C6、第二電感L2和第五電容C5組成的濾波電路后依次接入兩個電壓轉換芯片。電壓轉換芯片IC3輸出9V的直流電壓、電壓轉換芯片IC4輸出5V的直流電壓，用于供其他器件使用。
[0035]該斷路器工作時，漏電互感器的漏電感應信號經(jīng)信號放大模塊放大后，輸送至控制模塊，若漏電感應信號大于新的規(guī)定動作值，則微處理器IC2輸出控制信號觸發(fā)可控娃SCR，使得脫扣器TRIP動作，驅動斷路器跳閘。微處理器的具體工作流程如圖2所示，包括了以下步驟；
[0036]1)初始化；
[0037]2)進行漏電感應信號采樣；
[0038]3)A/D 轉換；
[0039]4)濾除干擾脈沖；
[0040]5)計算漏電感應信號的值υΔ ;
[0041]6)判斷U,是否超過超過500mA，若為是，則執(zhí)行步驟7);若為否，則執(zhí)行步驟8)；[0042]7)發(fā)出信號控制繼電器J吸合；
[0043]8)判斷仏是否為漏電感應信號的最小值，若為是，則執(zhí)行步驟9);若為否，則執(zhí)行步驟10)；
[0044]9)將υΔ作為最小值Umin存入EEPROM ；
[0045]10)判斷按鈕AK是否按下，若為是，則執(zhí)行步驟11)，若為否，則執(zhí)行步驟13):
[0046]11)將規(guī)定動作值U0與漏電感應信號的最小值Umi相加作為判斷是否跳閘的新的規(guī)定動作值U0 ；
[0047]12)將 U0 存入 EEPROM ；
[0048]13)判斷U,是否大于0.8?，若為是，則執(zhí)行步驟14)，若為否，則返回步驟2)；
[0049]14)發(fā)出信號控制LED警報燈閃爍發(fā)亮；
[0050]15)判斷U,是否大于0.8?，若為是，則執(zhí)行步驟16，若為否，則范圍步驟2)；
[0051]16)發(fā)出信號控制觸發(fā)可控硅SCR，使得脫扣器TRIP動作，驅動斷路器跳閘。
[0052]本發(fā)明具有自整定漏電動作值的功能，避免了非真實漏電故障電流引起跳閘，對于不同用電對象，自整定不同的漏電動作值，保護更精細、更準確。
【權利要求】
1.一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，該斷路器設置在三相線路上，包括電源模塊以及依次連接的漏電互感器、信號放大模塊、控制模塊、可控硅和脫扣器，所述的漏電互感器連接三相電路，其特征在于，所述的控制模塊包括微處理器，該微處理器設有A/D轉換器和EEPROM，該EEPROM內(nèi)保存有規(guī)定動作值和前一時間段內(nèi)的漏電感應信號最小值； 該斷路器工作時，漏電互感器的漏電感應信號經(jīng)信號放大模塊放大后，輸送至控制模塊，控制模塊的微處理器將規(guī)定動作值和前一時間段內(nèi)的漏電感應信號最小值相加作為新的規(guī)定動作值，與輸入的漏電感應信號進行比較，若漏電感應信號大于新的規(guī)定動作值，則微處理器輸出控制信號觸發(fā)可控硅，使得脫扣器動作，驅動斷路器跳閘。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的信號放大模塊包括依次連接的第一放大單元、第二放大單元和微調電阻，該微調電阻的一端連接第二放大單元的輸出端，另一端接地，其調節(jié)端作為輸出端連接控制模塊，漏電互感器的漏電感應信號依次經(jīng)過第一放大單元和第二放大單元放大后，再經(jīng)微調電阻對信號進行微調，然后輸入控制模塊。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的第一放大單元包括第一運算放大器、第三二極管、第四二極管、第一電阻、第二電阻、第三電阻、第四電阻和第五電阻，漏電互感器的一個輸出端子接地，另一輸出端子通過第二電阻連接第一運算放大器的反相輸入端，第一電阻接在漏電互感器的兩個輸出端子之間，所述的第三二極管和第四二極管反向并聯(lián)后，接在第一運算放大器的反相輸入端和同相輸入端之間，所述的第三電阻接在第一運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，所述的第四電阻一端接地，另一端與第五電阻的一端連接，第五電阻的另一端連接電源模塊，第四電阻和第五電阻的公共端連接第一運算放大器的同相輸入端。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的信號放大模塊的兩端還設有信號端抗干擾網(wǎng)，該信號端抗干擾網(wǎng)包括第一電容、第二電容、第三電容和第三電感，所述的第一電容并聯(lián)在第一電阻兩端，所述的第二電容與第二電阻串聯(lián)，所述的第三電感連接在微調電阻的調節(jié)端與控制模塊之間，所述的第三電容一端連接第三電感和控制模塊的公共端，另一端接地。`
5.根據(jù)權利要求2所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的第二放大單元包括第二運算放大器、第六電阻、第七電阻、第八電阻和第九電阻，所述的第二運算放大器的反相輸入端通過第六電阻連接第一放大單元的輸出端，所述的第七電阻接在第二運算放大器的反相輸入端和輸出端之間，所述的第八電阻的一端連接電源模塊，另一端與第九電阻的一端連接，第九電阻的另一端接地，第八電阻和第九電阻的公共端連接第二運算放大器的同相輸入端。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的控制模塊還包括與微處理器連接的繼電器和LED報警燈，所述的繼電器的常開觸點與第十電阻串聯(lián)后，接在第二運算放大器的反相輸入端和第一放大單元的輸出端之間；當微處理器檢測到的漏電感應信號超過設定值時，控制繼電器導通，使得繼電器的常開觸點閉合接通第十電阻，改變第二運算放大器的放大倍數(shù)；當漏電感應信號超過新的規(guī)定動作值的60%~90%時，微處理器控制LED報警燈閃爍發(fā)亮。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的電源模塊由三相線路的其中兩相接入，包括依次連接的整流單元、電源供給單元和電壓轉換單元，整流單元對輸入的電壓進行整流后，輸入電源供給單元進行降壓，然后經(jīng)過電壓轉換單元轉換為適合的電壓。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的整流單元包括兩條輸入線路，每條輸入線路均包括接入電阻、整流二極管和電壓保護器件，接入電阻一端連接三相線路的其中一相，另一端連接整流二極管的陽極，整流二極管的陰極連接電源供給單元，所述的電壓保護器件接在接入電阻和整流二極管的公共端與三相線路的中性線。
9.根據(jù)權利要求7所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的電源供給單元包括N溝道MOSFET器件和DC/DC電源管理芯片，所述的N溝道MOSFET器件的漏極連接整流單元，柵極連接DC/DC電源管理芯片，源極與DC/DC電源管理芯片連接后作為電源供給單元的輸出端。
10.根據(jù)權利要求7所述的一種具有自整定功能的剩余電流斷路器，其特征在于，所述的電壓轉換單元包括電源端抗干擾網(wǎng)絡和兩個電壓轉換芯片，電源端抗干擾網(wǎng)絡包括第七電容、第六電容、第五電容、電感線圈和第二電感，所述的第七電容為電解電容，其正極連接電源供給單元的輸出端，負極接地，所述的電感線圈的兩個輸入端子連接在第七電容的正極和負極之間，電感線圈的兩個輸出端子通過第六電容、第二電感和第五電容組成的濾波電路后依次接入兩個電壓轉換芯`片。
【文檔編號】H02H3/32GK103683186SQ201210326015
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2012年9月5日 優(yōu)先權日:2012年9月5日
【發(fā)明者】胡正業(yè), 顧德康 申請人:上海精翊電器有限公司, 上海精益電器廠有限公司