一種剩余電流保護(hù)斷路器的制造方法
【專利摘要】一種剩余電流保護(hù)斷路器，屬于電氣保護(hù)設(shè)備領(lǐng)域。包括檢測單元、放大電路、漏電檢測比較電路、脈沖檢測比較電路、或門電路、延時(shí)電路、電子開關(guān)電路以及繼電器，其特征在于：所述的繼電器為磁保持繼電器，磁保持繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)接入交流電的火線、零線內(nèi)通過設(shè)置磁保持繼電器取代現(xiàn)有技術(shù)中的普通電磁式繼電器，磁保持繼電器在每次動(dòng)作之后可以自動(dòng)保持其動(dòng)作后的狀態(tài)，因此電子開關(guān)電路無需對磁保持繼電器持續(xù)提供電壓，避免了持續(xù)上電造成的電能損耗，同時(shí)避免了元器件發(fā)熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，排除了因發(fā)熱而出現(xiàn)的安全隱患，同時(shí)在一定程度上減慢了元器件的老化。
【專利說明】一種剩余電流保護(hù)斷路器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]一種剩余電流保護(hù)斷路器，屬于電氣保護(hù)設(shè)備領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]剩余電流保護(hù)斷路器，用于在正常工作條件下接通，承載和分?jǐn)嚯娏饕约霸谝?guī)定條件下，當(dāng)剩余電流達(dá)到一個(gè)規(guī)定值時(shí)使觸頭斷開的機(jī)械開關(guān)電器，是一種有效防止人身觸電、電氣火災(zāi)及電氣設(shè)備損壞的電氣設(shè)備。如圖4所示，在現(xiàn)有技術(shù)的剩余電流保護(hù)斷路器中，檢測單元用于檢測電路內(nèi)的剩余電流信號(hào)，并將檢測到的剩余電流信號(hào)送入放電電路內(nèi)進(jìn)行信號(hào)的放大，放大電路將放大后的信號(hào)分別送入漏電檢測比較電路和脈沖檢測比較電路中，當(dāng)漏電檢測比較電路或脈沖檢測比較電路檢測到的信號(hào)大小大于預(yù)設(shè)定的閾值時(shí)，相對應(yīng)的電壓比較電路輸出高電平信號(hào)，當(dāng)漏電檢測比較電路和/或脈沖檢測比較電路輸出高電平信號(hào)時(shí)，或門電路輸出高電平信號(hào)，該高電平信號(hào)送入電子開關(guān)電路，電子開關(guān)電路將電壓信號(hào)加載到繼電器的線圈上，繼電器動(dòng)作，將接入的交流電斷開，起到保護(hù)作用；同時(shí)電子開關(guān)電路將電壓信號(hào)送入延時(shí)電路，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)定的時(shí)間后，延時(shí)電路動(dòng)作，通過電子開關(guān)電路切斷加載在繼電器線圈兩端的電壓，繼電器復(fù)位，將交流電接通。
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，用于切斷、接通交流電的繼電器一般采用常規(guī)的電磁繼電器，在剩余電流保護(hù)斷路器，采用電磁繼電器存在有如下弊端:1、在電子開關(guān)電路驅(qū)動(dòng)繼電器動(dòng)作之后，必須在繼電器線圈的兩端持續(xù)的加載電壓，因此會(huì)消耗較多的電能。2、由于需要在繼電器線圈的兩端持續(xù)加載電壓，因此會(huì)產(chǎn)生較大的熱量，在使用時(shí)特別是在氣溫較高的環(huán)境中使用時(shí)存在一定的安全隱患，同時(shí)容易加快元器件的老化；3、繼電器在動(dòng)作時(shí)，隨著觸電的吸合和斷開，會(huì)存在有一定的噪聲。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是:克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種在繼電器動(dòng)作后，無需持續(xù)上電即可保持繼電器狀態(tài)，減少了能耗同時(shí)降低了安全隱患的剩余電流保護(hù)斷路器。
[0005]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:該剩余電流保護(hù)斷路器，包括檢測單元、放大電路、漏電檢測比較電路、脈沖檢測比較電路、或門電路、延時(shí)電路、電子開關(guān)電路以及繼電器，被檢測電路接入檢測單元的輸入端，檢測單元的輸出端接入放大電路的輸入端，放大電路的輸出端分別接入漏電檢測比較電路和脈沖檢測比較電路的輸入端，漏電檢測比較電路、脈沖檢測比較電路的輸出端分別接入或門電路的輸入端，或門電路的輸出端連接電子開關(guān)電路，電子開關(guān)電路的輸出端與繼電器的信號(hào)輸入端相連，同時(shí)與延時(shí)電路互連，其特征在于:所述的繼電器為磁保持繼電器，磁保持繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)接入交流電的火線、零線內(nèi)。
[0006]優(yōu)選的，所述的漏電檢測比較電路為由集成運(yùn)算放大器U2組成的電壓比較電路，其同相輸入端接入由電阻R4?R5分壓得到的基準(zhǔn)電壓，上述的放大電路的輸出端連接至集成運(yùn)算放大器U2的反相輸入端。
[0007]優(yōu)選的，所述的脈沖檢測比較電路為由集成運(yùn)算放大器U3組成的電壓比較電路，其同相輸入端接入由電阻R7?R8分壓得到的基準(zhǔn)電壓，上述的放大電路的輸出端通過電容C3連接至集成運(yùn)算放大器U3的反相輸入端。
[0008]優(yōu)選的，所述的電子開關(guān)電路包括三極管Qf Q2、繼電器KA1、電阻R10、電阻R12、二極管D4以及電容C4，所述的或門電路的輸出端串聯(lián)一限流電阻后同時(shí)并聯(lián)電容C4的負(fù)極、三極管Ql的基極以及電阻R12的一端，電阻R12的另一端以及三極管Ql的發(fā)射極接地；電源Vcc同時(shí)并聯(lián)電阻RfRlO、繼電器KAl線圈的一端以及繼電器KAl的常開觸點(diǎn)；電阻R9的另一端同時(shí)并聯(lián)電容C4的正極以及二極管D4的陽極，二極管D4的陰極同時(shí)并聯(lián)繼電器KAl的另一端以及三極管Q2的集電極，電阻RlO的另一端同時(shí)并聯(lián)三極管Ql的集電極、三極管Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極接地、繼電器KAl的常閉觸點(diǎn)接地；繼電器KAl的不動(dòng)端串聯(lián)電容C5、繼電器KA2的線圈之后接地。
[0009]優(yōu)選的，所述的交流電為包括火線L和零線N的兩相交流電。
[0010]優(yōu)選的，所述的交流電為包括A相、B相、C相三相火線以及零點(diǎn)N的三相四線制交流電。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所具有的有益效果是:
[0012]1、通過設(shè)置磁保持繼電器取代現(xiàn)有技術(shù)中的普通電磁式繼電器，磁保持繼電器在每次動(dòng)作之后可以自動(dòng)保持其動(dòng)作后的狀態(tài)，因此電子開關(guān)電路無需對磁保持繼電器持續(xù)提供電壓，避免了持續(xù)上電造成的電能損耗。
[0013]2、由于無需對磁保持繼電器持續(xù)提供電壓，同時(shí)避免了元器件發(fā)熱，避免了因發(fā)熱而出現(xiàn)的安全隱患，同時(shí)在一定程度上減慢了元器件的老化。
[0014]3、由于磁保持并非是傳統(tǒng)的電磁式繼電器，因此在動(dòng)作時(shí)聲音較小，避免了噪音的出現(xiàn)。
[0015]4、同時(shí)由于磁保持繼電器自身體積的優(yōu)勢，可以使本剩余電流保護(hù)斷路器的體積小于傳統(tǒng)的剩余電流保護(hù)斷路器的體積，應(yīng)用范圍更廣。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為本剩余電流保護(hù)斷路器電路原理方框圖。
[0017]圖2為本剩余電流保護(hù)斷路器電路原理圖。
[0018]圖3為本剩余電流保護(hù)斷路器實(shí)施例2電路原理方框圖。
[0019]圖4為現(xiàn)有技術(shù)剩余電流保護(hù)斷路器原理方框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖Γ2是本實(shí)用新型的最佳實(shí)施例，下面結(jié)合附圖Γ4對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1所示，一種剩余電流保護(hù)斷路器，包括檢測單元、放大電路、漏電檢測比較電路、脈沖檢測比較電路、或門電路、延時(shí)電路、電子開關(guān)電路以及磁保持繼電器。在現(xiàn)有技術(shù)中，檢測單元采用零序互感器實(shí)現(xiàn)，被檢測電路接入檢測單元的輸入端，檢測單元的輸出端接入放電電路的輸入端，放大電路的輸出端分別接入漏電檢測比較電路和脈沖檢測比較電路的輸入端，漏電檢測比較電路和脈沖檢測比較電路的輸出端同時(shí)接入或門電路的輸入端，或門電路的輸出端連接電子開關(guān)電路，電子開關(guān)電路的輸出端與磁保持繼電器的信號(hào)輸入端相連，同時(shí)與延時(shí)電路互連。磁保持繼電器的兩組常開觸點(diǎn)分別串聯(lián)接入交流電的火線和零線。
[0022]檢測單元用于檢測電路內(nèi)的剩余電流信號(hào)，并將檢測到的剩余電流信號(hào)送入放電電路內(nèi)進(jìn)行信號(hào)的放大，放大電路將放大后的信號(hào)分別送入漏電檢測比較電路和脈沖檢測比較電路中。當(dāng)漏電檢測比較電路或/和脈沖檢測比較電路檢測到的信號(hào)大小大于預(yù)設(shè)定的閾值時(shí)，或門電路的輸出端輸出高電平信號(hào)。由或門電路輸出的高電平信號(hào)送入電子開關(guān)電路。電子開關(guān)電路接收到或門電路輸出的高電平信號(hào)之后，向磁保持繼電器發(fā)出一驅(qū)動(dòng)信號(hào)，磁保持繼電器接收到該驅(qū)動(dòng)信號(hào)之后動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的自保持，因此電子開關(guān)電路無需對磁保持繼電器持續(xù)提供電壓。磁保持繼電器動(dòng)作之后，其內(nèi)的常閉觸點(diǎn)斷開，將交流電的火線和零線同時(shí)切斷，起到保護(hù)作用。電子開關(guān)電路在接收到或門電路輸出的高電平信號(hào)之后，同時(shí)觸發(fā)延時(shí)電路，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)定的時(shí)間后，延時(shí)電路動(dòng)作，電子開關(guān)電路向磁保持繼電器再次發(fā)出驅(qū)動(dòng)信號(hào)，磁保持繼電器動(dòng)作，并實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的自保持，將交流電的火線和零線再次接通。
[0023]如圖2所示，上述的檢測單元采用零序互感器實(shí)現(xiàn)(圖中未畫出)，零序互感器的輸出端一端通過電阻Rl連接至集成運(yùn)算放大器Ul的同相輸入端，另一端接入集成運(yùn)算放大器Ul的反相輸入端。電阻Rf R2以及集成運(yùn)算放大器Ul形成上述的放大單元。當(dāng)線路中出現(xiàn)漏電電流時(shí)，集成運(yùn)算放大器Ul將該信號(hào)放大后經(jīng)其輸出端輸出。經(jīng)集成運(yùn)算放大器Ul輸出端輸出地信號(hào)首先經(jīng)過由二極管Dl和電容Cl組成的整流電路，經(jīng)過整流電路整流之后分別送至集成運(yùn)算放大器U2?U3的反相輸入端。在集成運(yùn)算放大器U2的同相輸入端輸入由電阻R4?R5分壓得到的基準(zhǔn)電壓，在集成運(yùn)算放大器U3的同相輸入端輸入由電阻R7^R8分壓得到的基準(zhǔn)電壓。集成運(yùn)算放大器U2組成上述的漏電檢測比較電路，集成運(yùn)算放大器U3組成上述的脈沖檢測比較電路。在集成運(yùn)算放大器U2?U3的輸出端分別串聯(lián)接有二極管D2?D3，二極管D2?D3為上述的或門電路，二極管D2?D3的陰極同時(shí)串聯(lián)限流電阻Rll后接入上述的電子開關(guān)電路。
[0024]電子開關(guān)電路由三極管Q1?Q2、繼電器KA1、電阻R10、電阻R12、二極管D4以及電容C4組成。二極管D2?D3的陰極同時(shí)串聯(lián)限流電阻Rll后同時(shí)并聯(lián)電容C4的負(fù)極、三極管Ql的基極以及電阻R12的一端，電阻R12的另一端以及三極管Ql的發(fā)射極接地。電源Vcc同時(shí)并聯(lián)電阻RfRlO、繼電器KAl線圈的一端以及繼電器KAl的常開觸點(diǎn)。電阻R9的另一端同時(shí)并聯(lián)電容C4的正極以及二極管D4的陽極，二極管D4的陰極同時(shí)并聯(lián)繼電器KAl的另一端以及三極管Q2的集電極，電阻RlO的另一端同時(shí)并聯(lián)三極管Ql的集電極、三極管Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極接地、繼電器KAl的常閉觸點(diǎn)接地。繼電器KAl的不動(dòng)端串聯(lián)電容C5、繼電器KA2的線圈之后接地，繼電器KA2即為上述的磁保持繼電器的線圈，交流電的火線和零線分別接在繼電器KA2的兩組常開觸點(diǎn)兩端。
[0025]具體工作過程及工作原理如下:
[0026]當(dāng)電路上電之后，繼電器KAl的線圈上電，其內(nèi)的常開觸點(diǎn)動(dòng)作后閉合，呈現(xiàn)如圖2中的狀態(tài)，繼電器KAl的常開觸點(diǎn)接通后，繼電器KA2的常開觸點(diǎn)閉合將交流電接通，同時(shí)為電容C5充電。電源Vcc同時(shí)通過電阻R9為電容C4充電，電阻R9和電容C4組成上述的延時(shí)電路。在線路無漏電電流時(shí)，集成運(yùn)算放大器U2?U3的輸出端無信號(hào)輸出，此時(shí)三極管Ql處于截止?fàn)顟B(tài)，三極管Q2處于飽和狀態(tài)，其集電極處為低電壓，繼電器KAl的狀態(tài)不變。
[0027]當(dāng)線路中出現(xiàn)漏電電流時(shí)，漏電電流經(jīng)集成運(yùn)算放大器Ul放大后分別送至集成運(yùn)算放大器U2的反相輸入端，同時(shí)經(jīng)電容C3送至集成運(yùn)算放大器U3的反相輸入端。當(dāng)漏電電流是脈沖電信號(hào)時(shí)，脈沖電信號(hào)經(jīng)電容C3加載到集成運(yùn)算放大器U3的輸入端，當(dāng)脈沖信號(hào)大于集成運(yùn)算放大器U3正相輸入端的基準(zhǔn)電壓時(shí)，集成運(yùn)算放大器U3的狀態(tài)反轉(zhuǎn)，其輸出端通過二極管D3和電阻Rll將信號(hào)加載到三極管Ql的基極；當(dāng)漏電信號(hào)為脈沖形式時(shí)，集成運(yùn)算放大器U2不動(dòng)作，當(dāng)漏電信號(hào)為緩慢上升時(shí)且大于集成運(yùn)算放大器U2同相輸入端的基準(zhǔn)電壓時(shí)，集成運(yùn)算放大器U2的狀態(tài)反轉(zhuǎn)，其輸出端通過二極管D2和電阻Rll將信號(hào)加載到三極管Ql的基極，當(dāng)漏電信號(hào)為緩慢上升時(shí)，集成運(yùn)算放大器U3不動(dòng)作。
[0028]當(dāng)三極管Ql的基極接收到信號(hào)之后，三極管Ql導(dǎo)通，三極管Q2的集電極處變?yōu)楦唠娢?，繼電器KAl的線圈掉電動(dòng)作，此時(shí)電容C5向繼電器KA2的線圈發(fā)出信號(hào)，繼電器KA2動(dòng)作并保持，將交流電切斷。三極管Ql導(dǎo)通之后，由電阻R9和電容C4組成的延時(shí)電路開始工作，當(dāng)達(dá)到預(yù)設(shè)定的時(shí)間時(shí)，三極管Ql的狀態(tài)再次變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，此時(shí)電路恢復(fù)至最初上電時(shí)的工作狀態(tài)，繼電器ΚΑ1?(Α2再次動(dòng)作，將交流接通。
[0029]由于磁保持繼電器在每次動(dòng)作之后可以自動(dòng)保持其動(dòng)作后的狀態(tài)，因此電子開關(guān)電路無需對磁保持繼電器持續(xù)提供電壓，避免了持續(xù)上電造成的電能損耗，同時(shí)避免了元器件發(fā)熱現(xiàn)象的出現(xiàn)，排除了因發(fā)熱因發(fā)熱而出現(xiàn)的安全隱患，同時(shí)在一定程度上減慢了元器件的老化。由于磁保持并非是傳統(tǒng)的電磁式繼電器，因此在動(dòng)作時(shí)聲音較小，避免了噪音的出現(xiàn)。同時(shí)由于磁保持繼電器自身體積的優(yōu)勢，可以使本剩余電流保護(hù)斷路器的體積小于傳統(tǒng)的剩余電流保護(hù)斷路器的體積，應(yīng)用范圍更廣。
[0030]實(shí)施例2:
[0031]實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于:實(shí)施例2所示的剩余電流保護(hù)斷路器適用于三相四線式交流電。如圖3所示，在實(shí)施例2中使用了磁保持繼電器四組常閉觸點(diǎn)，四組常閉觸點(diǎn)分別串連接入交流電的A相、B相、C相以及零點(diǎn)N中，當(dāng)磁保持繼電器動(dòng)作時(shí)，同時(shí)將A相、B相、C相以及零點(diǎn)N切斷，其工作過程與工作原理與實(shí)施例1相同。
[0032]在本剩余電流保護(hù)斷路器中，集成運(yùn)算放大器可采用常見任意型號(hào)的集成運(yùn)放芯片實(shí)現(xiàn)，如:LM324，LM258等；或門電路也可根據(jù)需要采用市售任意型號(hào)的或門芯片實(shí)現(xiàn)；電子開關(guān)電路也可以采用由555定時(shí)器組成的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器實(shí)現(xiàn)。磁保持繼電器也可采用市售常見型號(hào)的磁保持繼電器實(shí)現(xiàn)，如宏發(fā)HFE7系列。
[0033]以上所述，僅是本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并非是對本實(shí)用新型作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種剩余電流保護(hù)斷路器，包括檢測單元、放大電路、漏電檢測比較電路、脈沖檢測比較電路、或門電路、延時(shí)電路、電子開關(guān)電路以及繼電器，被檢測電路接入檢測單元的輸入端，檢測單元的輸出端接入放大電路的輸入端，放大電路的輸出端分別接入漏電檢測比較電路和脈沖檢測比較電路的輸入端，漏電檢測比較電路、脈沖檢測比較電路的輸出端分別接入或門電路的輸入端，或門電路的輸出端連接電子開關(guān)電路，電子開關(guān)電路的輸出端與繼電器的信號(hào)輸入端相連，同時(shí)與延時(shí)電路互連，其特征在于:所述的繼電器為磁保持繼電器，磁保持繼電器的觸點(diǎn)串聯(lián)接入交流電的火線、零線內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流保護(hù)斷路器，其特征在于:所述的漏電檢測比較電路為由集成運(yùn)算放大器U2組成的電壓比較電路，其同相輸入端接入由電阻R4?R5分壓得到的基準(zhǔn)電壓，上述的放大電路的輸出端連接至集成運(yùn)算放大器U2的反相輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流保護(hù)斷路器，其特征在于:所述的脈沖檢測比較電路為由集成運(yùn)算放大器U3組成的電壓比較電路，其同相輸入端接入由電阻R7?R8分壓得到的基準(zhǔn)電壓，上述的放大電路的輸出端通過電容C3連接至集成運(yùn)算放大器U3的反相輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流保護(hù)斷路器，其特征在于:所述的電子開關(guān)電路包括三極管Qf Q2、繼電器KAl、電阻R10、電阻R12、二極管D4以及電容C4，所述的或門電路的輸出端串聯(lián)一限流電阻后同時(shí)并聯(lián)電容C4的負(fù)極、三極管Ql的基極以及電阻R12的一端，電阻R12的另一端以及三極管Ql的發(fā)射極接地；電源Vcc同時(shí)并聯(lián)電阻RfRlO、繼電器KAl線圈的一端以及繼電器KAl的常開觸點(diǎn)；電阻R9的另一端同時(shí)并聯(lián)電容C4的正極以及二極管D4的陽極，二極管D4的陰極同時(shí)并聯(lián)繼電器KAl的另一端以及三極管Q2的集電極，電阻RlO的另一端同時(shí)并聯(lián)三極管Ql的集電極、三極管Q2的基極，三極管Q2的發(fā)射極接地、繼電器KAl的常閉觸點(diǎn)接地；繼電器KAl的不動(dòng)端串聯(lián)電容C5、繼電器KA2的線圈之后接地。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流保護(hù)斷路器，其特征在于:所述的交流電為包括火線L和零線N的兩相交流電。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剩余電流保護(hù)斷路器，其特征在于:所述的交流電為包括A相、B相、C相三相火線以及零點(diǎn)N的三相四線制交流電。
【文檔編號(hào)】H02H3/32GK204167871SQ201420627605
【公開日】2015年2月18日 申請日期:2014年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月28日
【發(fā)明者】蔣國富, 錢京賢, 蔣輝 申請人:淄博上力電氣有限公司