一种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其零序电流互感器输出端一端连接在整流桥堆输出端负极，另一端连接第四二极管的正极，第四二极管的负极与第五电阻一端相连，第五电阻的另一端与第一半导体开关元件的控制极或栅极相连；第一导体开关元件的阳极与整流桥堆输出端正极相连，第一半导体开关元件的阴极与整流桥堆输出端负极相连；第二电容器两端分别与第一半导体开关元件的阴极或源极以及控制极或删除相连；第二二极管与第四电阻并联，且对应第二二极管的正极的并联端与第一半导体开关元件的阴极相连。本发明不仅能够在线路发生漏电时断开电源以保护人身安全，还可以在电源电压过压或欠压时断开，避免发生事故。
【专利说明】
一种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器
技术领域
[0001]本发明涉及漏电断路器，特别涉及一种带过压保护功能和欠电压保护功能的漏电断路器。
【背景技术】
[0002]漏电断路器(或称漏电开关)是普遍采用的低压配电开关电器，用于保护人身安全。
[0003]由于供电网故障、设备投切、错相、线路谐振等原因，常会导致供电线路发生工频过电压故障，工频过电压会使用电设备过负荷甚至烧毁。
[0004]另一方面，由于供电系统自身负荷问题或故障，可能使得电源电压降低，当电源电压下降到额定电压的80%以下后，将导致电动机的转速明显下降，以致被迫停转，使电动机因堵转而烧毁。同时，过低的电源电压还将造成低压电器开关触点的释放，使控制电路不能正常工作，造成人身事故和机械设备的损坏。
[0005]因此，如果当电源出现过电压或欠电压达到一定限度时，将电源切断，可保护电力电子设备安全及人身安全、避免发生事故，提高设备可靠性。
[0006]—般的漏电断路器不具有过电压或欠电压保护功能，现有具有过电压/欠电压保护功能的漏电断路器或具有过电压/欠电压保护功能的组件一般采用运算放大器为基的电压比较电路对电压进行检测，但是这种电路存在下列不足:易受干扰，需要增加抗干扰设计;需要配置直流工作电源；电压/欠电压保护功能的组件需要增加安装空间导致产品体积比普通漏电断路器大得多；制作成本较高。
【发明内容】
[0007]为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器，不仅具有漏电保护功能，而且具有过电压和欠电压保护功能，其安全性与可靠性大大高于现有技术的漏电断路器，并且本发明的带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器与现有普通漏电断路器体积相当。
[0008]本发明的目的通过以下技术方案实现:
[0009]—种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，包括第一半导体开关元件、第二半导体开关元件、第一电压非线性元件、第二电压非线性元件、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容器、继电器、零序电流互感器和整流桥堆;所述继电器通过脱扣联动机构与断路开关连接，断路开关的输入端与电源连接，断路开关的输出端连接两条铜线，该两条铜线穿过零序电流互感器以后连接负载;继电器的线圈与整流桥堆的输入端串联，串联后两端与断路开关的输出端两个端子连接；
[0010]所述零序电流互感器输出端一端连接在整流桥堆输出端负极，另一端连接第四二极管的正极，第四二极管的负极与第五电阻一端相连，第五电阻的另一端与第一半导体开关元件的控制极或栅极相连;第一导体开关元件的阳极与整流桥堆输出端正极相连，第一半导体开关元件的阴极与整流桥堆输出端负极相连;第二电容器两端分别与第一半导体开关元件的阴极或源极以及控制极或删除相连;第二二极管与第四电阻并联，且对应第二二极管的正极的并联端与第一半导体开关元件的阴极相连，对应第二二极管的负极的并联端与第四二极管的负极连接;第二电压非线性元件与第二电阻串联后一端与整流桥堆的输出端正极相连，另一端与第四二极管的负极连接;第二半导体开关元件的阴极或源极与整流桥堆输出端负极相连，第二半导体开关元件的阳极或漏极与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端与整流桥堆的输出端正极相连;第三二极管的正极与第二半导体开关元件的阳极或漏极相连，第三二极管的负极与第四二极管的负极连接;第一电压非线性元件与第一电阻串联后一端与整流桥堆的输出端正极相连，另一端与第二半导体开关元件的控制极或栅极相连;第一二极管与第一电容器并联，对应第一二极管负极的并联端与第二半导体开关元件的控制极或栅极相连，对应第一二极管正极的并联端与整流桥堆的输出端负极相连。
[0011]为进一步实现本发明目的，优选地，所述漏电断路器还包括试验电阻和试验按钮；试验电阻与试验按钮串联后一端与断路开关的一个输出端直接连接，另一端的连线与断路开关的另一输出端连接。
[0012]优选地，所述第一半导体开关元件和第二半导体开关元件都为单向可控硅、双向可控硅或场效应管。第一半导体开关元件优选采用单向可控硅(晶闸管)；第二半导体开关元件可以采用单向可控硅，也可以采用低压小功率场效应管。
[0013]优选地，所述第一电压非线性元件和第二电压非线性元件为压敏电阻或半导体瞬态电压抑制二极管。
[0014]优选地，所述第一半导体开关元件和第二半导体开关元件都选用单向可控硅，分别为第一单向可控硅和第二单向可控硅;第一单向可控硅耐压指标大于电源电压峰值的2倍，第二单向可控硅选取耐压指标大于25V的可控硅;第三电阻阻值是第四电阻的阻值的10倍;第一二极管和第二二极管均采用2.4V稳压二极管;第一电阻和第二电阻为限流电阻，采用阻值为100K-500K低功率电阻;第五电阻作为限流电阻，采用330欧姆电阻;第一电容器和第二电容器均采用0.1微法电容器。
[0015]优选地，所述第一单向可控硅采用耐压800V可控硅。
[0016]优选地，采用第一可控硅作为第一半导体开关元件，N沟道场效应管作为第二半导体开关元件;采用第一压敏电阻和第二压敏电阻分别作为第一电压非线性器件和第二电压非线性器件。
[0017]优选地，所述N沟道场效应管选择触发电压参数Vt为IV，耐压30V，最大导通电流IA的场效应管;所述第一压敏电阻和第二压敏电阻的压敏电压参数分别为242V和382V;第三电阻阻值是第四电阻的阻值的10倍;第一二极管和第二二极管均采用2.4V稳压二极管;第一电阻和第二电阻为限流电阻，采用阻值为100K-500K低功率电阻；第五电阻作为限流电阻，采用330欧姆电阻;第一电容器和第二电容器均采用0.1微法电容器。
[0018]优选地，所述第一半导体开关元件和第二半导体开关元件分别都选用单向可控硅，分别为第一单向可控硅和第二单向可控硅;所述第一电压非线性元件和第二电压非线性元件为第一半导体瞬态抑制二极管和第二半导体瞬态抑制二极管。
[0019]优选地，所述第一半导体瞬态抑制二极管和第二半导体瞬态抑制二极管的导通电压参数分别为240V和380V。
[0020]本发明脱扣联动机构T通过电磁式继电器K的吸合动作而工作，当继电器K通电吸合时，推动机械脱扣装置使断路开关SW断开。
[0021]漏电保护触发电路包括:零序电流互感器L、整流桥堆Z、第一半导体开关元件、第四二极管D4、第五电阻器R5、第二二极管D2、第二电容器C2，继电器K及与继电器K相连的脱扣联动机构T。当与本发明带过电压和欠电压保护的漏电断路器相连的电路发生漏电时，穿过零序电流互感器L的总电流不为零，零序电流互感器L的输出端回路有电流流过，该电流达到预定电流时触发第一半导体开关元件导通，从而使与之相连的继电器K得电，触发脱扣联动机构T使断路器断开。为检测漏电保护电路是否正常工作，还设置了漏电试验回路，包括试验电阻Rt和试验按钮SK，当本发明带过电压和欠电压保护的漏电断路器正常工作时，按下试验按钮SK，试验电阻Rt与电源联通，该电阻有电流流过，使得零序电流互感器L的输出端回路有电流流过，该电流触发第一半导体开关元件导通，从而使与之相连的继电器得电，触发脱扣联动机构T使断路器断开。
[0022]欠电压保护触发电路包括:整流桥堆Z、第一半导体开关元件、第一电压非线性元件、第一电容器Cl、第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5，第一二极管Dl、第二二极管D2、第三二极管D3，第二半导体开关元件，继电器K及与继电器K相连的脱扣联动机构T。当与本发明漏电断路器连接的电源电压低于设计的下限电压时，第一电压非线性元件不导通，第二半导体开关元件不导通，第三电阻R3、第三二极管D3及第四电阻R4形成串联电路，该串联电路并联在整流桥堆Z输出端，第四电阻R4上的分压触发第一半导体开关元件导通，从而使与之相连的继电器K得电，触发脱扣联动机构使断路器断开；当与本发明漏电断路器连接的电源电压高于设计的下限电压时，第一电压非线性元件导通，该导通电流触发第二半导体开关元件，第二半导体开关元件导通后改变了第三电阻R3、第三二极管D3和第四电阻R4形成的串联电路分压比，第四电阻R4上的分压大大降低，使得第一半导体开关元件处于截止状态，脱扣联动机构T不动作。
[0023]过电压保护触发电路包括:整流桥堆Z、第一半导体开关元件、第二电压非线性元件、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5、第二二极管D2(稳压二极管)、第二电容器C2，继电器K及与继电器K相连的脱扣联动机构T。当与本发明漏电断路器连接的电源电压超过设计上限电压时，第二电压非线性元件导通，导通电流在第四电阻R4上的分压触发第一半导体开关元件导通，从而使与之相连的继电器K得电，触发脱扣联动机构T使断路器断开。
[0024]与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果:
[0025]I)本发明的带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器，不仅能够在线路发生漏电时断开电源以保护人身安全，还可以在电源电压过压或欠压时断开，避免发生事故；
[0026]2)本发明的带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器不需要外接过压欠压保护组件，节省安装空间，产品体积与现有普通漏电断路器相当；
[0027]3)本发明的带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器采用电压非线性元件实现过电压和欠电压检测与控制，比现有技术的过压欠压保护器可靠性高、制造成本低。
【附图说明】
[0028]图1为本发明的实施例1的带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器电路连接示意图。
[0029]图2为本发明的实施例2的带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器电路连接示意图。
[0030]图3为本发明的实施例3的带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器电路连接示意图。
[0031]图中示出:第一可控硅SCRl、第二可控硅SCR2、N沟道场效应管匪OS、第一压敏电阻Rvl、第二压敏电阻Rv2、第一半导体瞬态抑制二极管TVSl、第二半导体瞬态抑制二极管TVS2、第一二极管Dl、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电阻Rl、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容器Cl、第二电容器C2、继电器K、脱扣联动机构T、零序电流互感器L、整流桥堆Z、断路开关SW。其中第一二极管Dl和第二二极管D2为稳压二极管、试验电阻Rt、试验按钮SK。
【具体实施方式】
[0032]为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步地说明，但本发明的实施方式不限于此。
[0033]实施例1
[0034]本实施例采用第一可控硅SCR1、第二可控硅SCR2作为第一半导体开关元件和第二半导体开关元件;采用第一压敏电阻RU、第二压敏电阻Rv2分别作为第一电压非线性器件和第二电压非线性器件。
[0035]如图1所示，一种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，包括第一可控硅SCRl、第二可控硅SCR2、第一压敏电阻Rvl、第二压敏电阻Rv2、第一二极管Dl、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第一电容器Cl、第二电容器C2、继电器K、脱扣联动机构T、零序电流互感器L、整流桥堆Z、断路开关SW、试验电阻Rt、试验按钮SK。
[0036]继电器K通过脱扣联动机构T与断路开关SW连接，断路开关SW的输入端与电源连接，断路开关SW的输出端连接两条铜线，该两条铜线穿过零序电流互感器L以后连接负载；继电器K通过脱扣联动机构T控制断路开关SW，当继电器K的线圈得电吸合时推动脱扣联动机构T使断路开关SW断开;试验电阻Rt与试验按钮SK串联后一端与断路开关SW的一个输出端直接连接，另一端与穿过零序电流互感器L后的断路开关SW的另一输出端连接;继电器K的线圈与整流桥堆Z的输入端串联，串联后两端与断路开关SW的输出端两个端子连接，由于两条连接线是否穿过零序电流互感器L对本发明电路的效果没有影响，为连接方便，本实施例将这两个连接点对应接在上述试验电阻Rt与试验按钮SK串联回路两端。
[0037]零序电流互感器L输出端一端连接在整流桥堆Z输出端负极，另一端连接第四二极管D4的正极，第四二极管D4的负极与第五电阻R5—端相连，第五电阻R5的另一端与第一可控硅SCRl的控制极相连。第一可控硅SCRl的阳极与整流桥堆Z输出端正极相连，第一可控硅SCRl的阴极与整流桥堆Z输出端负极相连。第二电容器C2两端分别与第一可控硅SCRl的阴极和控制极相连;第二二极管D2与第四电阻R4并联，且对应第二二极管D2的正极的并联端与第一可控硅SCRl的阴极相连，对应第二二极管D2的负极的并联端与第四二极管D4的负极连接;第二压敏电阻Rv2与第二电阻R2串联后一端与整流桥堆Z的输出端正极相连，另一端与第四二极管D4的负极连接;第二可控硅SCR2的阴极与整流桥堆Z输出端负极相连，第二可控硅SCR2的阳极与第三电阻R3的一端相连，第三电阻R3的另一端与整流桥堆Z的输出端正极相连;第三二极管D3的正极与第二可控硅SCR2的阳极相连，第三二极管D3的负极与第四二极管D4的负极连接;第一压敏电阻Rvl与第一电阻Rl串联后一端与整流桥堆Z的输出端正极相连，另一端与第二可控硅SCR2的控制极相连;第一二极管Dl与第一电容器Cl并联，对应第一二极管Dl负极的并联端与第二可控硅SCR2的控制极相连，对应第一二极管Dl正极的并联端与整流桥堆Z的输出端负极相连。
[0038]漏电保护触发电路包括:零序电流互感器L、整流桥堆Z、第一可控硅SCRl、第四二极管D4、第五电阻R5、第二二极管D2、第二电容器C2，继电器K、脱扣联动机构T和断路开关SW。当与本发明带过电压和欠电压保护的漏电断路器相连的电路发生漏电时，穿过零序电流互感器L的总电流不为零，零序电流互感器L的输出端回路有电流流过，该电流经第四二极管整流，再通过第五电阻R5流向第一可控硅SCRl的控制极，当电流达到预定漏电断路器规格电流时触发第一可控硅SCRl导通，使整流桥堆Z的输出端短接，导致与整流桥堆Z的输入端串联的继电器K得电动作，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。上述工作过程中，第四二极管将零序电流互感器L输出端回路电流进行整流，并经第五电阻R5限流后触发第一可控硅SCRl;第二二极管D2为稳压二极管，用于保护第一可控硅SCRl，避免输入第一可控硅SCRl的电压过高对其造成破坏;第二电容器C2用于吸收干扰信号防止第一可控硅SCRl误触发。
[0039]为验证漏电保护电路是否正常工作，还设置了漏电试验回路，包括试验电阻Rt和试验按钮SK;当本发明带过电压和欠电压保护的漏电断路器正常工作时，按下试验按钮SK，试验电阻Rt有电流流过，由于该电流通路单向穿过零序电流互感器，使得穿过零序电流互感器L的总电流不为零，零序电流互感器L的输出端回路有电流流过，该电流触发第一可控硅SCRl导通，从而使与之相连的继电器K得电，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。
[0040]欠电压保护触发电路包括:整流桥堆Z、第一可控硅SCR1、第一压敏电阻Rvl、第一电阻R1、第三电阻R3、第四电阻R4、第一电容器Cl、第五电阻R5、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3，第二可控硅SCR2，继电器K及与继电器K相连的脱扣联动机构T，断路开关
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[0041]欠电压保护工作原理为:当与本发明漏电断路器连接的电源电压低于设计的下限电压时，第一压敏电阻Rvl不导通，第二可控硅SCR2不导通，第三电阻R3、第三二极管D3及第四电阻R4串联后并联在整流桥堆Z的输出端，第四电阻R4上的分压触发第一可控硅SCRl导通，使整流桥堆Z的输出端短接，导致与整流桥堆Z的输入端串联的继电器K得电动作，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开，即当电源电压过低(欠电压)时，断路器跳闸，从而起到欠电压保护作用。当与本发明漏电断路器连接的电源电压高于设计的下限电压时，第一压敏电阻Rvl导通，该导通电流触发第二可控硅SCR2，第二可控硅SCR2导通后降低了第四电阻R4上的分压，使得第一可控硅SCRl处于截止状态，脱扣联动机构T不动作。上述工作过程中第一电阻Rl用于限制第一压敏电阻Rvl的导通电流;第一二极管Dl为稳压二极管，用于保护第二可控硅SCR2，避免输入第二可控硅SCR2的触发电压过高对其造成破坏;第一电容器Cl用于吸收干扰信号防止第二可控硅SCR2误触发。第二二极管D2为稳压二极管，用于保护第一可控硅SCRl，避免输入第一可控硅SCRl的电压过高对其造成破坏。
[0042]过电压保护触发电路包括:整流桥堆Z、第一可控硅SCR1、第二压敏电阻Rv2、第二电阻R2、第四电阻R4、第五电阻R5、第二二极管D2、第二电容器C2，继电器K及与继电器K相连的脱扣联动机构T。
[0043]过电压保护工作原理为:当与本发明漏电断路器连接的电源电压超过设计上限电压时，第二压敏电阻Rv2导通，此时虽然第二可控硅SCR2也导通，但由于有第三二极管D3的隔离作用，第二压敏电阻Rv2的导通电流在第四电阻R4上的分压触发第一可控硅SCRl导通，从而使与之相连的继电器K得电动作，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。即当电源电压过高(过电压)时，断路器跳闸，从而起到过压保护作用。第二电阻R2为限流电阻，限制电压过高时第二压敏电阻Rv2导通电流，以保护第一可控硅SCRl;第二电容器C2用于吸收干扰信号防止第一可控娃SCRl误触发。
[0044]本实施例采用采用的第一压敏电阻Rvl和第二压敏电阻RV2的压敏电压参数分别为235V和375V。
[0045]为了验证本发明带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器的工作状况，将本发明带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器电源端与电压可调的工频电源相连。
[0046]当将工频可调电源电压调节到165VAC以下时，第一压敏电阻Rvl在这个电压下漏电流很小(不导通)，第二可控硅SCR2不导通，第四电阻器R4上的分压大于第一可控硅SCRl的触发电压，使第一可控硅SCRl导通，第一可控硅SCRl导通后相当于整流桥堆Z输出端短接，与整流桥堆Z输入端串联的继电器K线圈得电而动作，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。
[0047]当将工频可调电源电压调节到165?265VAC范围，第一压敏电阻Rvl漏电流较大(导通)，触发第二可控硅SCR2导通，第二可控硅SCR2导通后降低了第四电阻R4上的分压，使得第一可控硅SCRl处于截止状态，脱扣联动机构T不动作，在这个电源电压范围(165?265VAC)，本发明具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器处于正常工作状态。
[0048]当将工频可调电源电压调节到265VAC以上时，第一压敏电阻Rvl导通，触发第二可控硅SCR2导通，此时第二压敏电阻RV2也导通，且有第三二极管D3隔离，第四电阻R4上的分压足以触发第一可控硅SCRl，第一可控硅SCRl导通后相当于整流桥堆Z输出端短接，与整流桥堆Z输入端串联的继电器K线圈得电动作，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。
[0049]本实施例中，第一可控硅SCRl耐压指标应大于电源电压峰值的2.0倍，本实施例采用耐压800V可控硅;第二可控硅SCR2选取耐压指标大于25V的可控硅;第三电阻R3阻值是第四电阻R4的阻值的10倍;第一二极管Dl和第二二极管D2均采用2.4V稳压二极管；第三二极管D3和第四二极管D4无特殊要求，第一电阻R2和第二电阻R2为限流电阻，可采用阻值为100K至500K低功率电阻;第五电阻R5作为限流电阻，但其阻值与漏电动作电流相关，本实施例采用330欧姆电阻使漏电动作电流调整为30mA;第一电容器Cl和第二电容器C2均采用0.1微法电容器。第一可控硅SCRl和第二可控硅SCR2都维护单向可控硅。
[0050]实施例2
[0051 ]本实施例2采用第一可控硅SCRl作为第一半导体开关元件，N沟道场效应管(匪OS)作为第二半导体开关元件;采用第一压敏电阻Rvl、第二压敏电阻Rv2分别作为第一电压非线性器件和第二电压非线性器件。
[0052]如图2所示，一种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，与实施例1比较，本实施例采用N沟道场效应管(匪OS)代替实施例1中的第二可控硅SCR2，各个元件连接方式与实施例1相同，工作原理与实施例1相同。本实施例的N沟道场效应管NMOS的源极S、漏极D、栅极G分别对应实施例1中第二可控硅SCR2的阴极、阳极、控制极。
[0053]本实施例所采用的第一压敏电阻Rvl和第二压敏电阻RV2的压敏电压参数分别为242V和382V。
[0054]为了验证本发明带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器的工作状况，将本发明带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器电源端与电压可调的工频电源相连。
[0055]当将工频可调电源电压调节到170VAC以下时，第一压敏电阻RVl在这个电压下漏电流很小(不导通)，场效应管NMOS不导通，第四电阻器R4上的分压大于第一可控硅SCRl的触发电压，第一可控硅SCRl导通后相当于整流桥堆Z输出端短接，与整流桥堆Z输入端串联的继电器K线圈得电而动作，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。
[0056]当将工频可调电源电压调节到170?270VAC范围，第一压敏电阻Rvl漏电流较大(导通)，触发场效应管NMOS导通，场效应管NMOS导通后降低了第四电阻R4上的分压，使得第一可控硅SCRl处于截止状态，脱扣联动机构T不动作，本发明具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器处于正常工作状态。
[0057]当将工频可调电源电压调节到270VAC以上时，此时虽然第一压敏电阻Rvl导通，触发场效应管匪OS导通，由于此时第二压敏电阻RV2也导通，且有第三二极管D3隔离，第四电阻R4上的分压足以触发第一可控硅SCRl，第一可控硅SCRl导通后相当于整流桥堆Z输出端短接，与整流桥堆Z输入端串联的继电器K线圈得电，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。
[0058]元件参数选择:本实施例采用N沟道场效应管匪OS代替实施例1中的第二可控硅SCR2，由于电路工作时该N沟道场效应管匪OS承受电压和电流都很小，所以选择触发电压参数Vt= IV，耐压30V，最大导通电流IA的NMOS；其他元件参数选择与实施例1相同。
[0059]实施例3
[0060]本实施例采用第一可控硅SCRl作为半导体开关元件I，第二可控硅SCR2作为半导体开关元件2;采用第一半导体瞬态抑制二极管TVS1、第二半导体瞬态抑制二极管TVS2分别作为电压非线性器件I和电压非线性器件2。
[0061]如图3所示，一种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，与实施例1比较，本实施例采用第一半导体瞬态抑制二极管TVS1、第二半导体瞬态抑制二极管TVS2分别代替实施例I中的第一压敏电阻Rvl和第二压敏电阻Rv2，各个元件连接方式与实施例1相同，工作原理与实施例1相同。
[0062]本实施例所采用的第一半导体瞬态抑制二极管TVSl、第二半导体瞬态抑制二极管TVS2的导通电压参数分别为240V和380V，由于第一半导体瞬态抑制二极管TVSl和第二半导体瞬态抑制二极管TVS2工作导通时都只通过较小电流(mA数量级)，所以除了要求合适的导通电压参数，其他参数无需特别考虑。本实施例中的其他元件参数选择与实施例1相同。
[0063]为了验证本发明带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器的工作状况，将本发明带过电压和欠电压保护功能的漏电断路器电源端与电压可调的工频电源相连。
[0064]当将工频可调电源电压调节到170VAC以下时，第一半导体瞬态抑制二极管TVSl在这个电压下漏电流很小(不导通)，第二可控硅SCR2不导通，第四电阻器R4上的分压大于第一可控硅SCRl的触发电压，第一可控硅SCRl导通后相当于整流桥堆Z输出端短接，与整流桥堆Z输入端串联的继电器K线圈得电而动作，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。
[0065]当将工频可调电源电压调节到170?270VAC范围，第一半导体瞬态抑制二极管TVSl漏电流较大(导通)，触发第二可控硅SCR2导通，第二可控硅SCR2导通后降低了第四电阻R4上的分压，使得第一可控硅SCRl处于截止状态，脱扣联动机构T不动作，本发明具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器处于正常工作状态。
[0066]当将工频可调电源电压调节到270VAC以上时，此时虽然第一半导体瞬态抑制二极管TVSl导通，触发第二可控硅SCR2导通，由于此时第二半导体瞬态抑制二极管TVS2也导通，且有第三二极管D3隔离，第四电阻R4上的分压足以触发第一可控硅SCRl，第一可控硅SCRl导通后相当于整流桥堆Z输出端短接，与整流桥堆Z输入端串联的继电器K线圈得电，触发脱扣联动机构T使断路开关SW断开。
[0067]本发明的实施方式并不受所述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，包括第一半导体开关元件、第二半导体开关元件、第一电压非线性元件、第二电压非线性元件、第一二极管、第一电阻、第二电阻、第一电容器、继电器、零序电流互感器和整流桥堆;所述继电器通过脱扣联动机构与断路开关连接，断路开关的输入端与电源连接，断路开关的输出端连接两条铜线，该两条铜线穿过零序电流互感器以后连接负载;继电器的线圈与整流桥堆的输入端串联，串联后两端与断路开关的输出端两个端子连接； 所述零序电流互感器输出端一端连接在整流桥堆输出端负极，另一端连接第四二极管的正极，第四二极管的负极与第五电阻一端相连，第五电阻的另一端与第一半导体开关元件的控制极或栅极相连;第一导体开关元件的阳极与整流桥堆输出端正极相连，第一半导体开关元件的阴极与整流桥堆输出端负极相连;第二电容器两端分别与第一半导体开关元件的阴极或源极以及控制极或删除相连;第二二极管与第四电阻并联，且对应第二二极管的正极的并联端与第一半导体开关元件的阴极相连，对应第二二极管的负极的并联端与第四二极管的负极连接;第二电压非线性元件与第二电阻串联后一端与整流桥堆的输出端正极相连，另一端与第四二极管的负极连接;第二半导体开关元件的阴极或源极与整流桥堆输出端负极相连，第二半导体开关元件的阳极或漏极与第三电阻的一端相连，第三电阻的另一端与整流桥堆的输出端正极相连;第三二极管的正极与第二半导体开关元件的阳极或漏极相连，第三二极管的负极与第四二极管的负极连接;第一电压非线性元件与第一电阻串联后一端与整流桥堆的输出端正极相连，另一端与第二半导体开关元件的控制极或栅极相连;第一二极管与第一电容器并联，对应第一二极管负极的并联端与第二半导体开关元件的控制极或栅极相连，对应第一二极管正极的并联端与整流桥堆的输出端负极相连。2.根据权利要求1所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述漏电断路器还包括试验电阻和试验按钮;试验电阻与试验按钮串联后一端与断路开关的一个输出端直接连接，另一端的连线与断路开关的另一输出端连接。3.根据权利要求1所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述第一半导体开关元件和第二半导体开关元件都为单向可控硅、双向可控硅或场效应管。4.根据权利要求1所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述第一电压非线性元件和第二电压非线性元件为压敏电阻或半导体瞬态电压抑制二极管。5.根据权利要求3所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述第一半导体开关元件和第二半导体开关元件都选用单向可控硅，分别为第一单向可控硅和第二单向可控硅;第一单向可控硅耐压指标大于电源电压峰值的2倍，第二单向可控硅选取耐压指标大于25V的可控硅;第三电阻阻值是第四电阻的阻值的10倍;第一二极管和第二二极管均采用2.4V稳压二极管;第一电阻和第二电阻为限流电阻，采用阻值为100K-500K低功率电阻;第五电阻作为限流电阻，采用330欧姆电阻;第一电容器和第二电容器均采用0.1微法电容器。6.根据权利要求5所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述第一单向可控硅采用耐压800V可控硅。7.根据权利要求1所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，采用第一可控硅作为第一半导体开关元件，N沟道场效应管作为第二半导体开关元件;采用第一压敏电阻和第二压敏电阻分别作为第一电压非线性器件和第二电压非线性器件。8.根据权利要求7所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述N沟道场效应管选择触发电压参数Vt为IV，耐压30V，最大导通电流IA的场效应管;所述第一压敏电阻和第二压敏电阻的压敏电压参数分别为242V和382V;第三电阻阻值是第四电阻的阻值的10倍;第一二极管和第二二极管均采用2.4V稳压二极管;第一电阻和第二电阻为限流电阻，采用阻值为100K-500K低功率电阻；第五电阻作为限流电阻，采用330欧姆电阻；第一电容器和第二电容器均采用0.1微法电容器。9.根据权利要求1所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述第一半导体开关元件和第二半导体开关元件分别都选用单向可控硅，分别为第一单向可控硅和第二单向可控硅;所述第一电压非线性元件和第二电压非线性元件为第一半导体瞬态抑制二极管和第二半导体瞬态抑制二极管。10.根据权利要求9所述的具有过电压保护和欠电压保护的漏电断路器，其特征在于，所述第一半导体瞬态抑制二极管和第二半导体瞬态抑制二极管的导通电压参数分别为240V和380V。
【文档编号】H02H3/32GK106026017SQ201610533869
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月7日
【发明人】卢振亚, 王静, 邓腾飞, 谢畅华
【申请人】华南理工大学