專利名稱：一種零電壓延時脫扣器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及脫扣器領域，尤其涉及ー種零電壓延時脫扣器。
技術背景 欠壓脫扣器是低壓開關中的核心部件，欠壓脫扣器驅動頂桿的工作方式有電磁型和永磁型兩種類型。與永磁型欠壓脫扣器相比，電磁型欠壓脫扣器電路簡單，斷電后，頂桿在彈簧カ的作用下，具有“自復位”能力。但是現(xiàn)有電磁型欠壓脫扣器普遍存在線圈發(fā)熱量高，欠壓脫扣器啟動カ矩小或電路過于復雜等問題。根據(jù)GB14148. 1-2006《低壓開關設備和控制設備總則》規(guī)定，欠壓脫扣器的動作范圍為額定電壓的35% 70%，零電壓(失壓)脫扣動作電壓是在額定電壓的10% 35%。欠壓脫扣器的一般工作原理為當線路電壓正常(85% 110%額定電壓)時，欠壓脫扣器的銜鐵被其鐵芯吸住(吸合)，斷路器處于運行(閉合)狀態(tài)，當線路電壓降低到70%額定電壓以下吋，銜鐵脫扣器的鐵芯電磁力減小，直至不能吸住銜鐵，銜鐵脫開并帶動拉桿撞擊斷路器的脫扣桿(脫扣)，使斷路器跳閘。對于延時欠電壓繼電器或脫扣器，其延時的測定應從電壓達到動作值瞬時開始，至繼電器或脫扣器等操動電器的脫扣器件(脫扣機構)動作瞬時為止。參考上述總則，零電壓(失壓)脫扣器除了滿足零電壓瞬時脫扣之外，采用零電壓后帶有延時脫扣的零電壓(失壓)延時脫扣器，可以進一歩保證用電安全。但是，如何采用最小容量的后備充電電容器以實現(xiàn)最長時間的延時且電路簡單成為研究瓶頸，目前還未見有較為成熟的零電壓(失壓)延時脫扣器方案與產(chǎn)品出現(xiàn)。

實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術問題是為了克服現(xiàn)有技術中，為實現(xiàn)零電壓(失壓)后延時脫扣，通過增加電路、變換控制方式來解決電磁型欠壓脫扣器正常工作時線圈發(fā)熱量大、啟動カ矩小、常有不吸合現(xiàn)象、電路過于復雜等問題，本實用新型提供ー種電路簡單、啟動カ矩大、吸合可靠、線圈發(fā)熱量小、充電速度快、零電壓后維持線圈功率(銜鐵保持力)恒定、后備充電電容量為最小或延時時間為最長的零電壓延時脫扣器。本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是ー種零電壓延時脫扣器，包括濾波電路、啟動電源電路、用于脫扣控制的電磁鐵、開關電路、用于控制延時脫扣的延時電路、用于控制開關電路通斷的控制電路，以及用于給開關電路和控制電路提供電源的穩(wěn)壓電源電路，所述的濾波電路的電源輸入端與電網(wǎng)相連，所述的濾波電路的電源輸出端與啟動電源電路的電源輸入端相連，所述的啟動電源電路的電源輸出端、開關電路與電磁鐵線圈構成串聯(lián)回路；所述的控制電路包括用于采集啟動電源電路中輸出電源電壓的SB信號采樣電路、用于采集電網(wǎng)電壓的SA信號采樣電路和微處理器電路；所述的延時電路包括放電電路、充電電路和后備電容，所述的放電電路的電源輸出端與微處理器電路、開關電路和電磁鐵相連，所述的充電電路具有用于發(fā)送代表充電電壓是否達到預定值的SC信號的SC信號發(fā)送端，所述的微處理器電路具有用于控制開關電路通斷的第一信號發(fā)送端和用于控制放電電路是否工作的第二信號發(fā)送端；所述的后備電容正極接于充電電路與放電電路之間，負極接地；所述的SB信號采樣電路的SB信號發(fā)送端、SA信號采樣電路的SA信號發(fā)送端以及SC信號發(fā)送端均與微處理器電路連接，所述的第一信號發(fā)送端與開關電路連接，所述的第二信號發(fā)送端與放電電路連接。所述的微處理器電路包括微處理器當SA信號大于電網(wǎng)額定電壓的80%，且SB信號滿足預定值時，使開關電路接通，即開關電路與電磁鐵構成串聯(lián)回路；當SA信號小于電網(wǎng)額定電壓的30%,和/或延時時間到后，使開關電路斷路。為了確定延時時間，以及保證電磁鐵可靠吸合，所述的微處理器電路包括BCD撥碼開關在需要延時脫扣的場合，設置不同的撥碼開關組合，所述的微處理器讀取此信號后，確定延時脫扣的延時時間； 微處理器如果B⑶撥碼開關表示的延時時間不為零，且當SA信號小于電網(wǎng)額定電壓的30%后開始延時，直到延時結束，使開關電路斷路。作為優(yōu)選，所述的濾波電路為EMC電路，雙向抑制來自電網(wǎng)與脫扣器內(nèi)部產(chǎn)生的
干擾信號。為了實現(xiàn)大力矩高可靠強啟動，又使得脫扣器整體發(fā)熱量小，所述的啟動電源電路包括與濾波電路的電源輸出端相連的降壓電容、與降壓電容的電源輸出端相連的整流電路、正極與整流電路的直流輸出端相連且負極接地的啟動電容；啟動電容的正極為所述啟動電源電路的電源輸出端。進ー步地，所述的SB信號采樣電路由依次設于啟動電容的正極和地之間的第三分壓電阻、第四分壓電阻串聯(lián)組成，所述的SB信號為第三分壓電阻和第四分壓電阻之間引出的電壓。為了降低功耗，濾波電路后連接有半波整流ニ極管，所述的半波整流ニ極管的正極與濾波電路的電源輸出端連接。所述的充電電路的電源輸入端與半波整流ニ極管的負極連接，電源輸出端與放電電路連接。所述的穩(wěn)壓電源電路的電源輸入端與半波整流ニ極管的負極連接。SA信號采樣電路包括依次串聯(lián)后設于半波整流ニ極管的負極和地之間的第一分壓電阻和第二分壓電阻，還包括一個與第二分壓電阻并聯(lián)的濾波電容，所述的SA信號為第一分壓電阻和第二分壓電阻之間引出的電壓。一般地，所述的穩(wěn)壓電源電路可以是開關形式的電源電路、串聯(lián)降壓形式的電路或脈沖寬度調(diào)制形式的降壓電路。所述的開關電路可以是功率MOS管組成的電路、繼電器電路、晶閘管電路或三極管電路。所述的微處理器電路中的微處理器可以是單片機(MCU)、片上系統(tǒng)(SOC)、CPLD、FPGA 或 DSP。所述的充電電路可以是三極管、MOS管或晶閘管組成的快速充電電路。所述的放電電路可以是三極管或MOS管組成的恒電流放電電路。所述的后備電容為電解電容或無極限電容。本實用新型的有益效果是， I、設置啟動電源電路，開關電路接通后，啟動電容上電荷全部釋放于電磁線圈，電磁線圈上的電壓，由降壓電容容量的大小決定，且降壓電容不產(chǎn)生有功功率，既實現(xiàn)了大力矩啟動，又使得脫扣器整體發(fā)熱量小；2、本實用新型中先行判斷SA信號是否滿足吸合條件，然后判斷SB信號是否達到了預充值。僅當ニ個條件同時滿足后，才有單片機電路控制開關電路接通電磁鐵，確保了百分之百吸合；3、啟動電源電路中設有EMC電路，雙向抑制來自電網(wǎng)與脫扣器內(nèi)部產(chǎn)生的干擾信號;4、穩(wěn)壓電源電路、SA信號采樣電路和充電電路連接于半波整流電路之后，可顯著降低功耗；5、當外部電壓沒有電或斷開后(零電壓，低于30%)，依靠預先充電的能量，按照設定的時間，延時后脫扣；通常這樣的延時斷開時間為I 20秒；·6、采用快速充電電路，確保充電時間很短，迅速可零壓延時脫扣，可以大大縮短脫扣器單次工作周期；這在短時斷電又迅速上電的場合，優(yōu)勢特別明顯；7、采用恒電流放電電路，確保線圈功率恒定，也即確保脫扣器活動銜鐵的保持力，防止銜鐵因自行維持力降低而自行脫扣。并且，恒電流放電電路的電流與充電電壓VH成“或”的關系，在放電電容容量一定時，放電時間最長。同理，零壓(失壓)后延時時間、電磁鐵線圈和電磁鐵維持功率均為一定值時，可計算得到最小的后備電容器的容量參數(shù)。綜上所述，本實用新型ー種零電壓延時脫扣器，電路簡單、啟動カ矩大、吸合可靠，線圈發(fā)熱量小、充電速度快、零電壓后維持線圈功率(銜鐵保持力)恒定、延時時間長。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進ー步說明。圖I是本實用新型一種零電壓延時脫扣器最優(yōu)實施例的電路原理圖。圖中I、EMC電路，2、穩(wěn)壓電源電路，3、微處理器電路，4、電磁鐵，5、開關電路，6、充電電路，7、放電電路。
具體實施方式
現(xiàn)在結合附圖對本實用新型作進ー步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本實用新型的基本結構，因此其僅顯示與本實用新型有關的構成。如圖I所示，本實用新型一種零電壓延時脫扣器最優(yōu)實施例的電路原理圖。由EMC電路I、降壓電容CK、橋式整流電路BG、啟動電容CS1、檢測啟動電容CSl電壓的SB信號采樣電路、檢測電網(wǎng)電壓的SA信號采樣電路、穩(wěn)壓電源電路2、快速充電電路6、后備電容CBI、恒電流放電電路7、單片機電路3以及控制電磁鐵4通斷的開關電路5組成。EMC電路I雙向抑制來自電網(wǎng)與脫扣器內(nèi)部產(chǎn)生的干擾信號。電容CK在電磁鐵4被接通動作之前，通過橋式整流電路BG整流后向啟動電容CSl充電。SB信號采樣電路由依次設于啟動電容CS的正極和地之間的第三分壓電阻R3、第四分壓電阻R4串聯(lián)組成。SA信號采樣電路包括依次串聯(lián)后設于半波整流ニ極管DO的負極和地之間的第一分壓電阻Rl和第二分壓電阻R2，還包括一個與第二分壓電阻R2并聯(lián)的濾波電容CD1。單片機接收采樣信號SA后，采用上升沿觸發(fā)捕獲電網(wǎng)周期并利用Hanning窗插值FFT方法計算出電網(wǎng)過零點后，當前電網(wǎng)電壓的有效值。接于半波整流之后的SA信號采樣電路，電路簡單，自身功耗可以顯著降低。電網(wǎng)電壓接于本實用新型的一種零電壓延時脫扣器的輸入端L與N之間。經(jīng)EMC電路I濾波后LI接降壓電容CK，降壓電容CK的另一端接到接橋式整流電路BG的ー輸入端，NI接橋式整流電路BG的另ー輸入端。橋式整流電路BG的正輸出端定義為VH，負輸出端接地。上電后，橋式整流電路BG將交流電路整流為脈動直流向啟動電容CSl充電，啟動電源電路電源輸出端VH的充電電壓為輸入交流電壓的倍，一般為80%的電網(wǎng)額定電壓Ue的^!倍，如248V。充電電壓VH由SB信號采樣電路，產(chǎn)生采樣信號SB送入單片機電路
3。充電電壓VH同時接到電磁鐵4的一端。 由整流ニ極管DO半波整流后的電壓，加載到穩(wěn)壓電源電路2，SA信號采樣電路，以及快速充電電路6。穩(wěn)壓電源電路2產(chǎn)生的15V(12V)電壓為開關電路5提供電源，產(chǎn)生的5V (3. 3V)電壓為單片機電路3工作提供電源。SA信號采樣電路產(chǎn)生的采樣信號SA，設計有效監(jiān)測范圍為0 120%Ue，則可滿足零電壓(失壓)延時監(jiān)控的要求?？焖俪潆婋娐?對后備電容器CBl充電。可以是瞬時脫扣，也可以是延時脫扣。如果需要延時脫扣，則單片機電路3由單片機和包括BCD撥碼開關在內(nèi)的輔助電路組成，在需要延時脫扣的場合，設置不同的撥碼開關組合，單片機讀取此信號后，確定延時脫扣的延時時間。單片機電路3首先判斷SA信號的大小，當SA信號達到80%Ue吋，進ー步判斷SB信號是否達到預充值，一旦達到，單片機控制開關電路5接通電磁鐵4，啟動電容CS上電荷全部釋放于電磁線圈，實現(xiàn)了高可靠強啟動。接著，單片機讀取BCD撥碼開關狀態(tài)，確定是否延時脫扣或延時多長時間脫扣。開關電路5接通電磁鐵4后，工作于交流回路中的電容CK承擔降壓任務，為工作在直流回路中的電磁鐵4提供ー合適的工作電壓，例如為35V，此吋，CSl轉變?yōu)闉V波電容。當SA信號小于30%Ue時，根據(jù)BCD撥碼開關設置的狀態(tài)，確定延時時間，如果延時時間為零，單片機控制開關電路5瞬時斷開電磁鐵4，實現(xiàn)斷路器的瞬時分閘。如果延時時間不為零，單片機現(xiàn)行判斷SC信號是否表示充電完成，SC信號表示充電完成時，單片機控制恒流放電電路7向電磁鐵線圈恒流放電，確?；顒鱼曡F保持一定カ矩，避免自行釋放。放電電路6同時向單片機電路3、開關電路5供電，維持其正常工作。一旦延時時間到，單片機控制開關電路5斷開電磁鐵4，實現(xiàn)零電壓(失壓)延時脫扣(分閘)。如果SC信號表示充電未完成吋，仍然執(zhí)行瞬時斷開分閘。 開關電路5接通后，啟動電容CS上電荷全部釋放于電磁線圈，電磁線圈上的電壓，約為35V，由降壓電容CK容量的大小決定，且降壓電容CK不產(chǎn)生有功功率，既實現(xiàn)了大力矩啟動，又使得脫扣器整體發(fā)熱量小。 以上述依據(jù)本實用新型的理想實施例為啟示，通過上述的說明內(nèi)容，相關工作人員完全可以在不偏離本項實用新型技術思想的范圍內(nèi)，進行多祥的變更以及修改。本項實用新型的技術性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權利要求范圍來確定其技術性范圍。
權利要求1.ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于包括濾波電路、啟動電源電路、用于脫扣控制的電磁鐵(4)、開關電路(5)、用于在延時脫扣時提供電源的延時供電電路、用于控制開關電路(5)通斷的控制電路，以及用于給開關電路(5)和控制電路提供電源的穩(wěn)壓電源電路(2)，所述的濾波電路的電源輸入端與電網(wǎng)相連，所述的濾波電路的電源輸出端與啟動電源電路的電源輸入端相連，所述的啟動電源電路的電源輸出端、開關電路(5)與電磁鐵(4)線圈構成串聯(lián)回路； 所述的控制電路包括用于采集啟動電源電路中輸出電源電壓的SB信號采樣電路、用于采集電網(wǎng)電壓的SA信號采樣電路和微處理器電路(3);所述的延時電路包括放電電路(7)、充電電路(6)和后備電容(CB1)，所述的放電電路(7)的電源輸出端與微處理器電路(3)、開關電路(5)和電磁鐵(4)相連，所述的充電電路(6)具有用于發(fā)送代表充電電壓是否達到預定值的SC信號的SC信號發(fā)送端，所述的微處理器電路(3)具有用于控制開關電路(5)通斷的第一信號發(fā)送端和用于控制放電電路(7)是否工作的第二信號發(fā)送端； 所述的后備電容(CBl)正極接于充電電路(6)與放電電路(7)之間，負極接地；所述的SB信號采樣電路的SB信號發(fā)送端、SA信號采樣電路的SA信號發(fā)送端以及SC信號發(fā)送端均與微處理器電路(3)連接，所述的第一信號發(fā)送端與開關電路(5)連接，所述的第二信號發(fā)送端與放電電路(7)連接。
2.如權利要求I所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于所述的微處理器電路(3)包括微處理器當SA信號大于電網(wǎng)額定電壓的80%，且SB信號滿足預定值時，使開關電路(5)接通，即開關電路(5)與電磁鐵(4)構成串聯(lián)回路；當SA信號小于電網(wǎng)額定電壓的30%，和/或延時時間到后，使開關電路(5)斷路。
3.如權利要求2所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于所述的微處理器電路(3)包括 BCD撥碼開關在需要延時脫扣的場合，設置不同的撥碼開關組合，所述的微處理器讀取此信號后，確定延時脫扣的延時時間； 微處理器如果BCD撥碼開關表示的延時時間不為零，且當SA信號小于電網(wǎng)額定電壓的30%后開始延時，直到延時結束，使開關電路(5)斷路。
4.如權利要求I所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于所述的濾波電路為EMC電路(I)。
5.如權利要求I所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于所述的啟動電源電路包括與濾波電路的電源輸出端相連的降壓電容(CK)、與降壓電容(CK)的電源輸出端相連的整流電路(BG)、正極與整流電路(BG)的直流輸出端相連且負極接地的啟動電容(CS);啟動電容(CS)的正極為所述啟動電源電路的電源輸出端(VH)。
6.如權利要求I所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于濾波電路后連接有半波整流ニ極管(D0)，所述的半波整流ニ極管(DO)的正極與濾波電路的電源輸出端連接。
7.如權利要求6所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于所述的充電電路(6)的電源輸入端與半波整流ニ極管(DO)的負極連接，電源輸出端與放電電路(7)連接。
8.如權利要求6所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于所述的穩(wěn)壓電源電路(2)的電源輸入端與半波整流ニ極管(DO)的負極連接。
9.如權利要求6所述的ー種零電壓延時脫扣器，其特征在于SA信號采樣電路包括依次串聯(lián)后設于半波整流ニ極管的負極和地之間的第一分壓電阻(Rl)和第二分壓電阻(R2)，還 包括一個與第二分壓電阻(R2)并聯(lián)的濾波電容(⑶1)，所述的SA信號為第一分壓電阻(Rl)和第二分壓電阻(R2)之間引出的電壓。
專利摘要本實用新型涉及脫扣器領域，尤其涉及一種零電壓延時脫扣器。包括濾波電路、啟動電源電路、用于脫扣控制的電磁鐵、開關電路、用于控制延時脫扣的延時電路、用于控制開關電路通斷的控制電路，以及用于給開關電路和控制電路提供電源的穩(wěn)壓電源電路，所述的濾波電路的電源輸入端與電網(wǎng)相連，所述的濾波電路的電源輸出端與啟動電源電路的電源輸入端相連，所述的啟動電源電路的電源輸出端、開關電路與電磁鐵線圈構成串聯(lián)回路。本實用新型一種零電壓延時脫扣器，電路簡單、啟動力矩大、吸合可靠，線圈發(fā)熱量小、充電速度快、零電壓后維持線圈功率(銜鐵保持力)恒定、延時時間長。
文檔編號H02H3/247GK202616742SQ201220250668
公開日2012年12月19日 申請日期2012年5月30日 優(yōu)先權日2012年5月30日
發(fā)明者吳志祥, 徐磊, 蔣雷, 蔣國良 申請人:江蘇國星電器有限公司, 常州工學院