一种塑壳断路器的制作方法

本实用新型涉及一种塑壳断路器，属于低压电气技术领域。

背景技术：

随着低压智能型塑壳断路器中新技术、新材料的成熟应用，塑壳断路器逐渐向小型化及多功能方向发展。在智能型断路器的应用中，电源系统直接关系到整个硬件系统的可靠性和安全性。常见的智能断路器可以提供过载、短路、接地等保护，其电源一般都采用内部电流互感器自供电，当负载较轻，特别是负载电流小于断路器0.4倍以下的额定值时，断路器上所带的智能控制器就不能正常工作，特别是对于增加了剩余电流保护、过低压保护、断零和断相保护等功能的断路器，就必须在电流互感器自供电的基础上，配备额外的电源模块，而在很多小型化配电柜中由于装配空间紧凑，无法直接提供外接辅助电源。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种结构简单紧凑、使用方便的内置辅助电源模块的智能断路器。

本实用新型具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种塑壳断路器，包括：

电流互感器，用于对主回路电流进行采样并从主回路中提取电能；

三相开关电源模块，为单独一块电子线路板，用于将外部的三相交流电转换为直流电；

智能控制器，其以可插拔方式与所述三相开关电源模块连接，该智能控制器包括电源电路，所述电源电路用于从电流互感器和三相开关电源模块的输出中选择一路并将其转换为相适配的电源电压供给智能控制器中的用电部件；

壳体，用于容纳电流互感器、三相开关电源模块、智能控制器。

优选地，所述三相开关电源模块的输入端与主回路连接。

优选地，所述智能控制器还包括：电流信号调理电路、电压采样电路、脱扣电路、LCD显示电路、键盘电路、通信电路、合分状态输入电路、MCU电路。

优选地，所述壳体由底座、中盖、上盖组成，所述的三相开关电源模块与智能控制器安装在中盖中。

优选地，所述中盖中还安装有传递分合闸状态开关信号的微动开关。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型在电流互感器自供电的基础上提供了模块化的内置三相开关电源模块，不仅可以在过载、短路故障情况下可靠地使断路器做出正确的动作，同时当线路电流较小，电流互感器不足以提供整个系统所需的工作能量时，可由断路器内置的三相开关电源模块供电，从而保证断路器在所有情况下均能正常工作，工作稳定性大大提高，适用于多种故障情况。此外，由于内置的三相开关电源模块采用独立的模块化设计，利于智能断路器产品的组装设计，可根据智能断路器的实际情况选择是否安装，灵活性更高。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理示意图；

图2为本实用新型的布局结构示意图；

图3为本实用新型的布局结构爆炸示意图；

图4为本实用新型的基座背面示意图；图5为智能控制器的结构框图；

图6、图7为本实用新型中盖安装微动开关安装示意图

图8为电源电路的一种具体实现电路；

图9为三相开关电源模块的一种具体实现电路。

图中各标号含义如下：

1、智能控制器，2、电流互感器，3、零序互感器，4、三相开关电源模块，5、壳体，511、基座，512、电压信号线，513、第一通孔，52、中盖，521、微动开关，522第二通孔、523、插销。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：

针对现有技术单纯采用电流互感器自供电所存在的不足，本实用新型的思路是在塑壳断路器中内置模块化的供电电源模块。经充分考虑现有常用的供电电源模块，发现分别存在以下不足：一、单相开关电源，虽然其体积小巧，但当出现缺相现象时，无法对电路起到保护的作用；二、三相变压器整流电源，其可解决缺相保护的问题，但变压器体积庞大，无法对电源实行小型化，导致占用断路器内部较大的空间；三、独立式的外接辅助电源模块，该方案既增加外部电源连线，又对电源的可靠性造成了影响。

为此，本实用新型的思路是在塑壳断路器中增加模块化的三相开关电源模块，以提高智能控制器的供电稳定性。得益于开关电源技术的快速发展，三相开关电源目前已逐步实现了小型化，可满足断路器内部空间限制。具体地，本实用新型的塑壳断路器，包括：

电流互感器，用于对主回路电流进行采样并从主回路中提取电能；

三相开关电源模块，用于将外部的三相交流电转换为直流电；

智能控制器，其以可插拔方式与所述三相开关电源模块连接，该智能控制器包括电源电路，所述电源电路用于从电流互感器和三相开关电源模块的输出中选择一路并将其转换为相适配的电源电压供给智能控制器中的用电部件；

壳体，用于容纳电流互感器、三相开关电源模块、智能控制器。

图1显示了本实用新型的基本电路原理，如图1所示，该塑壳断路器包括智能控制器1、电流互感器2、零序互感器3、三相开关电源模块4。三相开关电源模块4为单独一块电子线路板，智能控制器为一块或以上电子线路板，电流互感器2和零序互感器3相结合对主回路电流进行采样并将采样信号输送至智能控制器1进行处理，电流互感器2还用于从主回路中提取电能供给智能控制器1；主回路电压被直接输入智能控制器，作为电压的测量信号；三相开关电源模块4的输入端与断路器所保护的三相主回路连接，将三相交流电转换为直流电后供给智能控制器1。

图2、3显示了本实用新型布局安装结构图，壳体5由底座51，中盖52，上盖53组成，所述的底座51由底板（图中未示出）与基座511组成，所述的三相开关电源模块与智能控制器安装在中盖52中。

如图2，3所示，电流互感器2、零序互感器3、分别安装于塑壳断路器壳体5的底部，在需要选择安装三相开关电源模块4时，首先将三相开关电源模块4的电子线路板使用螺钉与定位槽的方式安装在断路器的中盖52相应位置处，再用接插的方式将智能控制器1的电子线路板与三相开关电源模块4连接，接着将智能控制器1的电子线路板使用螺钉与定位槽的方式安装在断路器中盖52中三相开关电源模块4的上方，若不需要选择安装三相开关电源模块4时，将智能控制器1的电子线路板从三相开关电源模块4的电子线路板上用拆拔的方式上拆除，再从断路器中盖52中拆卸。此时三相开关电源模块4与智能控制器1安装好后位于电流互感器2、零序互感器3上方。通过上盖53表面上的开孔，可以获知智能控制器1上液晶显示器的显示参数，从而掌握智能控制器1实时的工作情况，如电流、电压和剩余电流的显示读数，以及断路器动作后的各种故障指示等，还可以通过按键查询和修改各种参数。其中，智能控制器1可以是单独一块电子线路板，或者是层叠安装的多层电子线路板。三相开关电源模块4采用单独一块电子线路板，并且与智能控制器1、主回路之间采用便于插拔的连接方式，这样就可根据断路器保护功能选择安装或者拆卸；本实用新型从主回路上获取电压信号或三相交流电源信号通过塑壳断路器电源侧导电排获得，如图3，4所示，以四极断路器为例，电压信号线512一端设置有接插头，另一端设置有导电片。电压信号线512穿过断路器基座511上的第一通孔513后排布在基座511背面的凹槽中，再通过螺钉将导电片拧紧固定在断路器基座511安装上桩头导电排的背面，通过螺钉作为中介与导电排、导电片的接触使电压信号线512与主回路形成导电通路。电压信号线512以接插头的形式与三相开关电源模块4上的相应的插座连接，由此三相电源模块4可从主回路上获取三相电源。另外智能控制器1的电压测量信号也由此获得。

本实施例中智能控制器的结构如图5所示，其包括电流信号调理电路、电压采样电路、脱扣电路、LCD显示电路、键盘电路、通信电路、电源电路、MCU电路和合分状态输入电路。电流互感器、零序互感器分别把从主回路获取的电流信号、剩余电流信号送入智能控制器的电流信号调理电路生成合适的信号后由MCU电路进行处理；电压采样电路从主回路采集各相的电压信号，包括过压信号，欠压信号，缺相信号和断零信号送入MCU电路进行处理；MCU电路根据输入的电流信号、剩余电流信号、电压信号与预设的阈值参数自动判断、并通过脱扣电路控制动作机构是否执行跳闸命令；键盘电路对断路器的整定参数、功能状态、通信参数等进行更改； LCD显示电路用于实现故障状态、整定参数、通信参数等的显示和指示；通信电路用于与上位机进行通信，将故障信号、整定参数等送给上位机，通过上位机软件实现对断路器的遥测、遥调、遥信、遥控；合分状态输入电路接收与断路器分合闸状态连接的微动开关的开关信号，送入MCU电路进行处理。电源电路用于从电流互感器和三相开关电源模块的输出中选择一路并将其转换为相适配的电源电压供给智能控制器中的用电部件。

如图6、7所示，可传递分合闸状态的微动开关521通过插销523安装在断路器中盖52的相应第二通孔522中。微动开关521通过引线接插的方式与合分状态输入电路连接，给MCU电路传递断路器分合闸状态的开关信号。

所述电源电路为现有技术，其可从两路电源中随机选择一路，或者按照预设优先级从高到低依次选择，又或者，根据两路电源的电压、电流等输出参数，来选通符合预设参数的最优电源。图8即显示了电源电路的一种具体实现电路，其由电容C1～C8，电阻R1～R5，双二极管D1、快恢复管D2，电感L1，DC-DC电源芯片N1，基准电源芯片N2、N3组成。电源电路采用两路电源供电，正常工作电源由供电电源模块来提供，该部分电源采用开关电源的工作方式。当断路器出现短路或欠电压时，采用电流互感器供电，保证电源供电不间断。电源芯片N1(优选型号LM5007)为简单易用的高效、低成本、降压型偏置稳压器，其中，电容C1、C4、C5、C7起滤波作用，C2、C6、C8为去耦电容，电容C3起补偿作用，D2作为续流二极管，电感L1进行电能的储存与转换，电阻R1和输入电压VIN用来确定电源芯片N1的导通时间，电阻R2和反馈端电压FB用来确定电源装置的关闭时间，电阻R3、R4组成分压器， R5为负载电阻。电源芯片N1与基准电压芯片N2(优选采用TPS76333)、N3(优选采用REF3025)为相应电路提供5V、3.3V、2.5V工作电压。

图9显示了三相开关电源模块的一种具体实现电路，其包括限流限压电路、整流电路、浪涌吸收电路、降压电路、反馈电路、恒压电路，所述限流限压电路由电阻2R1-2R9组成，所述的整流电路由整流单元2D1、2D2、2D3组成，所述浪涌吸收电路由电容2C1、电阻2R10、2D8组成，所述降压电路由稳压管2D4、2D5、2D6、2D10、电阻2R11-2R13、电容2C2-2C3、MOS管2V1组成，所述反馈电路由电容2C4-2C13、电阻2R14-2R21、MOS管2V2-2V3、稳压管2D7、二极管2D12-2D13、电源芯片2N1组成，所述恒压电路由变压器2T1、瞬态电压抑制器2D9、二极管2D11、电容2C14-2C15组成。电路采用开关电源的方案，开关电源芯片2N1优选UCC28C41。三相电压供电电路对输入的交流电源进行限流、限压、整流、浪涌吸收，并进行降压处理后保持工作电压VDD的基本稳定。