專利名稱：智能型多功能斷路器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低壓斷路器，尤其是可實現對漏電、過載、短路、缺相、欠壓多種保護和顯示的低壓斷路器。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是這樣的設計一種智能型多功能斷路器，它包括觸頭部分、絕緣外殼、操作機械組件、互感器、直流脫扣器和電路控制板，其特征是所述電路控制板包括依次連接的阻抗變換器及抗干擾環節、積分器環節、訊號處理環節、門坎比較放大器環節I、功率放大輸出環節，在積分器環節前和功率放大輸出環節之間旁路連接的門坎比較放大器環節II，在互感器和功率放大輸出環節之間旁路連接的缺相環節，支路連接于訊號處理環節的漏電控制環節、欠壓控制環節，以及直流穩壓環節。
上述方案中，所述直流脫扣器包括連動桿，軸，固定連動桿與軸的螺母，安裝在連動桿上的固定板，安裝于固定板內的線圈，線圈中間設置的套管和套、彈簧、墊圈和磁鐵；所述軸經套管、彈簧、墊圈和磁鐵從固定板穿出。
本實用新型的智能型多功能斷路器與現有技術相比較，具有以下優點
1、本裝置可對供電電路或電機實現多功能的保護，其保護功能有漏電、過載、短路、缺相、欠壓和遠距離急停，尤其是增加了漏電和欠壓保護功能。用電位器實現了額定電流設定可調，短路電流可調，漏電電流可調。
2、本裝置上帶記憶顯示，有過載顯示、短路顯示、漏電顯示。
3、本裝置中執行元件直流脫扣器的巧妙設計，使之具有體積小、吸引線圈功率小、結構簡單、慣性小、動作快等優點。
4、本裝置將電子控制板、互感器形成一體，采用電壓源和主回路電流源同時供電，這是小容量低壓斷路器中獨特的供電方式。
圖1是智能型多功能斷路器的電路框圖；圖2是智能型多功能斷路器中的直流脫扣器的結構示意圖；圖3是智能型多功能斷路器的面板圖；圖4是智能型多功能斷路器的電路原理圖。
所述阻抗變換器及抗干擾環節1包括比較放大器LM2、電阻R6、電解電容E2，其中電阻R6的入端接互感器L5、二極管D0，其出端接比較放大器LM2的+端，電解電容E2置于電阻R6的入端、并與電容C2并聯后接地；所述積分器環節2包括比較放大器LM3、電阻R7、R8、R9、R10、R11、電解電容E3、電位器W4、穩壓管DW2，其中電阻R7的入端接比較放大器LM2的輸出，其出端接比較放大器LM3的+端，電阻R8、R11接比較放大器LM3的一端，電解電容E3聯接于比較放大器LM3的一端和輸出端之間，電阻R9、R10、電位器W4串聯形成支路聯接于電阻R8和R11之間；所述訊號處理環節3包括電阻R13、R14、發光二極管D5、電解電容E9，其中電阻R13、發光二極管D5串聯后與電阻R14、電解電容E9并聯；所述門坎比較放大器環節I4包括比較放大器LM4、電阻R15、R16、R17、R18，其中電阻R15聯接于比較放大器LM4的+端，電阻R16、R18聯接于比較放大器LM4的一端；所述門坎比較放大器環節II 5包括比較放大器LM6、電阻R31、R32、R33、R34、R35、電位器W5、電容C6、二極管D15，其中電阻R34的入端接比較放大器LM2的輸出端，其出端聯接于比較放大器LM6的+端，電阻R35聯接于比較放大器LM6的+端和輸出端之間，電容C6聯接于比較放大器LM6的一端和輸出端之間，電阻R33從電阻R31、電位器W5、電阻R32串聯形成的支路中取得電壓聯接于比較放大器LM6的一端，比較放大器LM6的輸出端聯接二極管D15；所述缺相環節6包括三極管BG1、BG2、BG3、電阻R19、R20、R21、電解電容E6、E7、E8和二極管D6、D7、D8，其中電阻、電解電容聯接于三極管的基極和集電極之間；所述漏電控制環節7包括比較放大器LM 1、電阻R1、R2、R3、R4、R5、電位器W1、W2、電容C1、電解電容E1、二極管D1、D2、發光二極管D3，其中二極管D1、電阻R1、R2、電解電容E1聯接于比較放大器LM1的+端，電阻R3、電位器W1串聯后與電容C1并聯接于比較放大器LM1的一端和輸出端之間，電阻R5、電位器W2聯接于比較放大器LM1的一端，二極管D2聯接于比較放大器LM1的輸出端，發光二極管D3、電阻R4串聯形成支路接于比較放大器LM1的輸出端；所述欠壓控制環節8包括比較放大器LM5、電阻R22、R23、R24、電位器W3、電解電容E13、二極管D9、發光二極管D16，其中電阻R22聯接于比較放大器LM5的+端，電位器W3聯接于比較放大器LM5的一端，電解電容E13聯接于比較放大器LM5的一端和輸出端之間，電阻R24、發光二極管D16串聯形成支路聯接于比較放大器LM5的輸出端，電阻R23、二極管D9串聯后接于二極管D2和比較放大器LM5的輸出端；所述直流穩壓環節9包括電阻R12、電容C3、C4、電解電容E4、E5、穩壓管DW1組成的濾波電路，三端穩壓器，提供穩定電壓+12V；所述功率放大輸出環節10包括電阻R26、R27、電容C5、電解電容E11、二極管D11、可控硅SCR，其中二極管D11、電阻R26串聯后聯接于直流脫扣器L脫線圈的一端，線圈的另一端聯接于可控硅SCR的陽極，電阻R27、電容C5聯接于可控硅SCR的控制極，可控硅SCR的陰極聯接于地；所述互感器12包括零序互感器L0、電源互感器L1～L3、訊號互感器L4～L6和缺相互感器L1′～L3′。
所述功率放大輸出環節10前設置遠距離急停按鈕K1，以備緊急停電使用。
所述互感器12前設置試驗按鈕K。每相電流從互感器中取出，既可以一相一相測試，也可以三相同時測試，保證A、B、C三相保護特性一致。
所述阻抗變換器及抗干擾環節1的輸出端聯接數顯表，用于稍大容量低壓斷路器。
本實用新型的斷路器的工作原理是過載保護路線當斷路器通過電流在互感器12輸出產生電壓，通過抗干擾元件進入阻抗變換器1輸出電壓，當該電壓Uλ＞UW設定電壓，積分器2開始積分，積分時間常數τ＝RC，Uλ＞＞UW積分上升越快，當積分訊號通過訊號處理環節3時，使訊號更加穩定，當該訊號U訊1＞U＝8V，門坎比較放大器I4輸出高電平，觸發功率放大器10，可控硅SCR導通，直流脫扣器L脫吸合，推動連鎖機構，斷路器打開。
短路保護路線當斷路器通過8-12倍的額定電流，在互感器12上輸出較大的電壓，通過抗干擾元件進入阻抗變換器1，輸出較高的電壓U短進入門坎比較放大器II5，當U短＞UW1(U5＞U6)放大器輸出高電平，推動功率放大器10，直流脫扣器L脫通過大電流，連鎖機構動作，斷路器打開。
缺相保護路線當斷路器三相供電，缺一相電流時，在互感器L1、L2、L3缺一相電流，缺相環節6輸出高電平，斷相指示燈亮，推動功率放大器10，直流脫扣器L通過大電流，連鎖機構動作，斷路器打開。
漏電控制路線在W2電位器面板上設置額定剩余動作電流范圍30MA～300MA～1A可調，根據用戶要求，可進行不同的選擇。當W2設定在50MA上，在試驗按鈕K的回路內通過50MA，在零序互感器L0上輸出U0＞UW2(W2電位的中間可調電壓)時，集成塊ICD輸出高電平(即漏電控制環節7輸出)，使訊號處理環節3緩慢上升到8V，使門坎比較放大器I4輸出高電平，觸發功率放大器10，可控硅SCR導通，直流脫扣器L脫吸合，推動連鎖機構，斷路器打開。
欠壓保護路線當電網電壓正常時，欠壓控制環節8無輸出。當電壓下降到75～35％U時，UD電壓跟隨電網電壓下降，在欠壓控制環節8內，W3電位器中間抽頭電壓也下降，U標＞UW3，使欠壓控制環節有輸出，使訊號處理環節3緩慢上升到8V，門坎比較放大器I4輸出高電平，觸發功率放大器10，可控硅SCR導通，直流脫扣器L脫吸合，推動連鎖機構，斷路器打開。
遠距離急停按鈕路線遠距離急停按鈕K1裝在離斷路器的遙遠處，當緊急停電時，立即按下K1按鈕，觸發功率放大器10，可控硅SCR導通，直流脫扣器L脫吸合，推動連鎖機構，斷路器打開。
參照圖2，直流脫扣器L脫包括連動桿21，軸26，固定連動桿21與軸26的螺母20，安裝在連動桿21上的固定板27，安裝于固定板27內的線圈28，線圈28中間設置的套管22和套23、彈簧24、墊圈29和磁鐵25；軸26經套管22、彈簧24、墊圈29和磁鐵25從固定板27穿出。軸26與連鎖機構相連接。
直流脫扣器L脫的鎖扣位置中磁鐵產生的磁通流經磁軛和銜鐵而生成的吸力正好克服彈簧產生的力，使銜鐵處于吸合狀態(即不脫扣狀態)。當線圈中有電流時，產生與磁鐵相抵消的磁通，使產生釋放動作。復位時，斷路器重新合閘，通過連動桿，使銜鐵移向鎖扣方向。電子脫扣器一般采用電壓源供電，例如三相或兩相半波整流降壓濾波供電，在多功能斷路器中，當三相電源接地或嚴重短路狀態下，電網電壓迅速下降，有可能短路保護功能達不到目的。本實用新型在此處設計小變壓器降壓和電流互感器同時供電，保障了短路保護功能的實現。
參照圖3，本實用新型的多功能斷路器的面板上設有數顯表31，漏電指示燈32，缺相指示燈33，漏電可調電流34，試驗按鈕35，過載可調電流36，短路可調電流37，過載指示燈38。
實際中，可利用現有的低壓斷路器DZ20L-160、250、400產品中去掉雙金屬片式熱脫扣裝置和磁脫扣裝置，增加互感器6個，零序互感器1個，直流脫扣器1個和電路控制板1個，即可變成本實用新型的斷路器。
權利要求1.一種智能型多功能斷路器，它包括觸頭部分、絕緣外殼、操作機械組件、互感器、直流脫扣器和電路控制板，其特征是所述電路控制板包括依次連接的阻抗變換器及抗干擾環節、積分器環節、訊號處理環節、門坎比較放大器環節I、功率放大輸出環節，在積分器環節前和功率放大輸出環節之間旁路連接的門坎比較放大器環節II，在互感器和功率放大輸出環節之間旁路連接的缺相環節，支路連接于訊號處理環節的漏電控制環節、欠壓控制環節，以及直流穩壓環節。
2.根據權利要求1所述的智能型多功能斷路器，其特征是所述直流脫扣器包括連動桿，軸，固定連動桿與軸的螺母，安裝在連動桿上的固定板，安裝于固定板內的線圈，線圈中間設置的套管和套、彈簧、墊圈和磁鐵；所述軸經套管、彈簧、墊圈和磁鐵從固定板穿出。
3.根據權利要求1所述的智能型多功能斷路器，其特征是所述阻抗變換器及抗干擾環節包括比較放大器LM2、電阻R6、電解電容E2，其中電阻R6的入端接互感器L5、二極管D0，其出端接比較放大器LM2的+端，電解電容E2置于電阻R6的入端、并與電容C2并聯后接地；所述積分器環節包括比較放大器LM3、電阻R7、R8、R9、R10、R11、電解電容E3、電位器W4、穩壓管DW2，其中電阻R7的入端接比較放大器LM2的輸出，其出端接比較放大器LM3的+端，電阻R8、R11接比較放大器LM3的一端，電解電容E3聯接于比較放大器LM3的一端和輸出端之間，電阻R9、R10、電位器W4串聯形成支路聯接于電阻R8和R11之間；所述訊號處理環節包括電阻R13、R14、發光二極管D5、電解電容E9，其中電阻R13、發光二極管D5串聯后與電阻R14、電解電容E9并聯；所述門坎比較放大器環節I包括比較放大器LM4、電阻R15、R16、R17、R18，其中電阻R15聯接于比較放大器LM4的+端，電阻R16、R18聯接于比較放大器LM4的一端；所述門坎比較放大器環節II包括比較放大器LM6、電阻R31、R32、R33、R34、R35、電位器W5、電容C6、二極管D15，其中電阻R34的入端接比較放大器LM2的輸出端，其出端聯接于比較放大器LM6的+端，電阻R35聯接于比較放大器LM6的+端和輸出端之間，電容C6聯接于比較放大器LM6的一端和輸出端之間，電阻R33從電阻R31、電位器W5、電阻R32串聯形成的支路中取得電壓聯接于比較放大器LM6的一端，比較放大器LM6的輸出端聯接二極管D15；所述缺相環節包括三極管BG1、BG2、BG3、電阻R19、R20、R21、電解電容E6、E7、E8和二極管D6、D7、D8，其中電阻、電解電容聯接于三極管的基極和集電極之間；所述漏電控制環節包括比較放大器LM1、電阻R1、R2、R3、R4、R5、電位器W1、W2、電容C1、電解電容E1、二極管D1、D2、發光二極管D3，其中二極管D1、電阻R1、R2、電解電容E1聯接于比較放大器LM1的+端，電阻R3、電位器W1串聯后與電容C1并聯接于比較放大器LM1的一端和輸出端之間，電阻R5、電位器W2聯接于比較放大器LM1的一端，二極管D2聯接于比較放大器LM1的輸出端，發光二極管D3、電阻R4串聯形成支路接于比較放大器LM1的輸出端；所述欠壓控制環節包括比較放大器LM5、電阻R22、R23、R24、電位器W3、電解電容E13、二極管D9、發光二極管D16，其中電阻R22聯接于比較放大器LM5的+端，電位器W3聯接于比較放大器LM5的一端，電解電容E13聯接于比較放大器LM5的一端和輸出端之間，電阻R24、發光二極管D16串聯形成支路聯接于比較放大器LM5的輸出端，電阻R23、二極管D9串聯后接于二極管D2和比較放大器LM5的輸出端；所述直流穩壓環節包括電阻R12、電容C3、C4、電解電容E4、E5、穩壓管DW1組成的濾波電路，三端穩壓器，提供穩定電壓+12V；所述功率放大輸出環節包括電阻R26、R27、電容C5、電解電容E11、二極管D11、可控硅SCR，其中二極管D11、電阻R26串聯后聯接于直流脫扣器L脫線圈的一端，線圈的另一端聯接于可控硅SCR的陽極，電阻R27、電容C5聯接于可控硅SCR的控制極，可控硅SCR的陰極聯接于地；所述互感器有零序互感器L0、電源互感器L1～L3、訊號互感器L4～L6和缺相互感器L1′～L3′。
4.根據權利要求1或3所述的智能型多功能斷路器，其特征是所述功率放大輸出環節前設置遠距離急停按鈕K1。
5.根據權利要求1或3所述的智能型多功能斷路器，其特征是所述互感器前設置試驗按鈕K。
6.根據權利要求1或3所述的智能型多功能斷路器，其特征是所述阻抗變換器及抗干擾環節的輸出端聯接數顯表。
專利摘要本實用新型提供一種智能型多功能斷路器，它包括觸頭部分、絕緣外殼、操作機械組件、互感器、直流脫扣器和電路控制板，電路控制板包括阻抗變換器及抗干擾環節、積分器環節、訊號處理環節、門坎比較放大器環節、功率放大輸出環節、缺相環節、漏電控制環節、欠壓控制環節，以及直流穩壓環節。本裝置可實現過載電流可調、短路電流可調、漏電電流可調，具有漏電、過載、短路、缺相、欠壓等多種保護，并具有多種顯示功能。同時還具有控制精度高、設定電流調節范圍大、溫度低、功耗低等綜合優點。
文檔編號H01H83/00GK2596541SQ0320364
公開日2003年12月31日 申請日期2003年2月9日 優先權日2003年2月9日
發明者陳英鐘, 陳松濤 申請人:陳英鐘