专利名称：智能型多功能断路器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压断路器，尤其是可实现对漏电、过载、短路、缺相、欠压多种保护和显示的低压断路器。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是这样的设计一种智能型多功能断路器，它包括触头部分、绝缘外壳、操作机械组件、互感器、直流脱扣器和电路控制板，其特征是所述电路控制板包括依次连接的阻抗变换器及抗干扰环节、积分器环节、讯号处理环节、门坎比较放大器环节I、功率放大输出环节，在积分器环节前和功率放大输出环节之间旁路连接的门坎比较放大器环节II，在互感器和功率放大输出环节之间旁路连接的缺相环节，支路连接于讯号处理环节的漏电控制环节、欠压控制环节，以及直流稳压环节。
上述方案中，所述直流脱扣器包括连动杆，轴，固定连动杆与轴的螺母，安装在连动杆上的固定板，安装于固定板内的线圈，线圈中间设置的套管和套、弹簧、垫圈和磁铁；所述轴经套管、弹簧、垫圈和磁铁从固定板穿出。
本实用新型的智能型多功能断路器与现有技术相比较，具有以下优点
1、本装置可对供电电路或电机实现多功能的保护，其保护功能有漏电、过载、短路、缺相、欠压和远距离急停，尤其是增加了漏电和欠压保护功能。用电位器实现了额定电流设定可调，短路电流可调，漏电电流可调。
2、本装置上带记忆显示，有过载显示、短路显示、漏电显示。
3、本装置中执行元件直流脱扣器的巧妙设计，使之具有体积小、吸引线圈功率小、结构简单、惯性小、动作快等优点。
4、本装置将电子控制板、互感器形成一体，采用电压源和主回路电流源同时供电，这是小容量低压断路器中独特的供电方式。
图1是智能型多功能断路器的电路框图；图2是智能型多功能断路器中的直流脱扣器的结构示意图；图3是智能型多功能断路器的面板图；图4是智能型多功能断路器的电路原理图。
所述阻抗变换器及抗干扰环节1包括比较放大器LM2、电阻R6、电解电容E2，其中电阻R6的入端接互感器L5、二极管D0，其出端接比较放大器LM2的+端，电解电容E2置于电阻R6的入端、并与电容C2并联后接地；所述积分器环节2包括比较放大器LM3、电阻R7、R8、R9、R10、R11、电解电容E3、电位器W4、稳压管DW2，其中电阻R7的入端接比较放大器LM2的输出，其出端接比较放大器LM3的+端，电阻R8、R11接比较放大器LM3的一端，电解电容E3联接于比较放大器LM3的一端和输出端之间，电阻R9、R10、电位器W4串联形成支路联接于电阻R8和R11之间；所述讯号处理环节3包括电阻R13、R14、发光二极管D5、电解电容E9，其中电阻R13、发光二极管D5串联后与电阻R14、电解电容E9并联；所述门坎比较放大器环节I4包括比较放大器LM4、电阻R15、R16、R17、R18，其中电阻R15联接于比较放大器LM4的+端，电阻R16、R18联接于比较放大器LM4的一端；所述门坎比较放大器环节II 5包括比较放大器LM6、电阻R31、R32、R33、R34、R35、电位器W5、电容C6、二极管D15，其中电阻R34的入端接比较放大器LM2的输出端，其出端联接于比较放大器LM6的+端，电阻R35联接于比较放大器LM6的+端和输出端之间，电容C6联接于比较放大器LM6的一端和输出端之间，电阻R33从电阻R31、电位器W5、电阻R32串联形成的支路中取得电压联接于比较放大器LM6的一端，比较放大器LM6的输出端联接二极管D15；所述缺相环节6包括三极管BG1、BG2、BG3、电阻R19、R20、R21、电解电容E6、E7、E8和二极管D6、D7、D8，其中电阻、电解电容联接于三极管的基极和集电极之间；所述漏电控制环节7包括比较放大器LM 1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、电位器W1、W2、电容C1、电解电容E1、二极管D1、D2、发光二极管D3，其中二极管D1、电阻R1、R2、电解电容E1联接于比较放大器LM1的+端，电阻R3、电位器W1串联后与电容C1并联接于比较放大器LM1的一端和输出端之间，电阻R5、电位器W2联接于比较放大器LM1的一端，二极管D2联接于比较放大器LM1的输出端，发光二极管D3、电阻R4串联形成支路接于比较放大器LM1的输出端；所述欠压控制环节8包括比较放大器LM5、电阻R22、R23、R24、电位器W3、电解电容E13、二极管D9、发光二极管D16，其中电阻R22联接于比较放大器LM5的+端，电位器W3联接于比较放大器LM5的一端，电解电容E13联接于比较放大器LM5的一端和输出端之间，电阻R24、发光二极管D16串联形成支路联接于比较放大器LM5的输出端，电阻R23、二极管D9串联后接于二极管D2和比较放大器LM5的输出端；所述直流稳压环节9包括电阻R12、电容C3、C4、电解电容E4、E5、稳压管DW1组成的滤波电路，三端稳压器，提供稳定电压+12V；所述功率放大输出环节10包括电阻R26、R27、电容C5、电解电容E11、二极管D11、可控硅SCR，其中二极管D11、电阻R26串联后联接于直流脱扣器L脱线圈的一端，线圈的另一端联接于可控硅SCR的阳极，电阻R27、电容C5联接于可控硅SCR的控制极，可控硅SCR的阴极联接于地；所述互感器12包括零序互感器L0、电源互感器L1～L3、讯号互感器L4～L6和缺相互感器L1′～L3′。
所述功率放大输出环节10前设置远距离急停按钮K1，以备紧急停电使用。
所述互感器12前设置试验按钮K。每相电流从互感器中取出，既可以一相一相测试，也可以三相同时测试，保证A、B、C三相保护特性一致。
所述阻抗变换器及抗干扰环节1的输出端联接数显表，用于稍大容量低压断路器。
本实用新型的断路器的工作原理是过载保护路线当断路器通过电流在互感器12输出产生电压，通过抗干扰元件进入阻抗变换器1输出电压，当该电压Uλ＞UW设定电压，积分器2开始积分，积分时间常数τ＝RC，Uλ＞＞UW积分上升越快，当积分讯号通过讯号处理环节3时，使讯号更加稳定，当该讯号U讯1＞U＝8V，门坎比较放大器I4输出高电平，触发功率放大器10，可控硅SCR导通，直流脱扣器L脱吸合，推动连锁机构，断路器打开。
短路保护路线当断路器通过8-12倍的额定电流，在互感器12上输出较大的电压，通过抗干扰元件进入阻抗变换器1，输出较高的电压U短进入门坎比较放大器II5，当U短＞UW1(U5＞U6)放大器输出高电平，推动功率放大器10，直流脱扣器L脱通过大电流，连锁机构动作，断路器打开。
缺相保护路线当断路器三相供电，缺一相电流时，在互感器L1、L2、L3缺一相电流，缺相环节6输出高电平，断相指示灯亮，推动功率放大器10，直流脱扣器L通过大电流，连锁机构动作，断路器打开。
漏电控制路线在W2电位器面板上设置额定剩余动作电流范围30MA～300MA～1A可调，根据用户要求，可进行不同的选择。当W2设定在50MA上，在试验按钮K的回路内通过50MA，在零序互感器L0上输出U0＞UW2(W2电位的中间可调电压)时，集成块ICD输出高电平(即漏电控制环节7输出)，使讯号处理环节3缓慢上升到8V，使门坎比较放大器I4输出高电平，触发功率放大器10，可控硅SCR导通，直流脱扣器L脱吸合，推动连锁机构，断路器打开。
欠压保护路线当电网电压正常时，欠压控制环节8无输出。当电压下降到75～35％U时，UD电压跟随电网电压下降，在欠压控制环节8内，W3电位器中间抽头电压也下降，U标＞UW3，使欠压控制环节有输出，使讯号处理环节3缓慢上升到8V，门坎比较放大器I4输出高电平，触发功率放大器10，可控硅SCR导通，直流脱扣器L脱吸合，推动连锁机构，断路器打开。
远距离急停按钮路线远距离急停按钮K1装在离断路器的遥远处，当紧急停电时，立即按下K1按钮，触发功率放大器10，可控硅SCR导通，直流脱扣器L脱吸合，推动连锁机构，断路器打开。
参照图2，直流脱扣器L脱包括连动杆21，轴26，固定连动杆21与轴26的螺母20，安装在连动杆21上的固定板27，安装于固定板27内的线圈28，线圈28中间设置的套管22和套23、弹簧24、垫圈29和磁铁25；轴26经套管22、弹簧24、垫圈29和磁铁25从固定板27穿出。轴26与连锁机构相连接。
直流脱扣器L脱的锁扣位置中磁铁产生的磁通流经磁轭和衔铁而生成的吸力正好克服弹簧产生的力，使衔铁处于吸合状态(即不脱扣状态)。当线圈中有电流时，产生与磁铁相抵消的磁通，使产生释放动作。复位时，断路器重新合闸，通过连动杆，使衔铁移向锁扣方向。电子脱扣器一般采用电压源供电，例如三相或两相半波整流降压滤波供电，在多功能断路器中，当三相电源接地或严重短路状态下，电网电压迅速下降，有可能短路保护功能达不到目的。本实用新型在此处设计小变压器降压和电流互感器同时供电，保障了短路保护功能的实现。
参照图3，本实用新型的多功能断路器的面板上设有数显表31，漏电指示灯32，缺相指示灯33，漏电可调电流34，试验按钮35，过载可调电流36，短路可调电流37，过载指示灯38。
实际中，可利用现有的低压断路器DZ20L-160、250、400产品中去掉双金属片式热脱扣装置和磁脱扣装置，增加互感器6个，零序互感器1个，直流脱扣器1个和电路控制板1个，即可变成本实用新型的断路器。
权利要求1.一种智能型多功能断路器，它包括触头部分、绝缘外壳、操作机械组件、互感器、直流脱扣器和电路控制板，其特征是所述电路控制板包括依次连接的阻抗变换器及抗干扰环节、积分器环节、讯号处理环节、门坎比较放大器环节I、功率放大输出环节，在积分器环节前和功率放大输出环节之间旁路连接的门坎比较放大器环节II，在互感器和功率放大输出环节之间旁路连接的缺相环节，支路连接于讯号处理环节的漏电控制环节、欠压控制环节，以及直流稳压环节。
2.根据权利要求1所述的智能型多功能断路器，其特征是所述直流脱扣器包括连动杆，轴，固定连动杆与轴的螺母，安装在连动杆上的固定板，安装于固定板内的线圈，线圈中间设置的套管和套、弹簧、垫圈和磁铁；所述轴经套管、弹簧、垫圈和磁铁从固定板穿出。
3.根据权利要求1所述的智能型多功能断路器，其特征是所述阻抗变换器及抗干扰环节包括比较放大器LM2、电阻R6、电解电容E2，其中电阻R6的入端接互感器L5、二极管D0，其出端接比较放大器LM2的+端，电解电容E2置于电阻R6的入端、并与电容C2并联后接地；所述积分器环节包括比较放大器LM3、电阻R7、R8、R9、R10、R11、电解电容E3、电位器W4、稳压管DW2，其中电阻R7的入端接比较放大器LM2的输出，其出端接比较放大器LM3的+端，电阻R8、R11接比较放大器LM3的一端，电解电容E3联接于比较放大器LM3的一端和输出端之间，电阻R9、R10、电位器W4串联形成支路联接于电阻R8和R11之间；所述讯号处理环节包括电阻R13、R14、发光二极管D5、电解电容E9，其中电阻R13、发光二极管D5串联后与电阻R14、电解电容E9并联；所述门坎比较放大器环节I包括比较放大器LM4、电阻R15、R16、R17、R18，其中电阻R15联接于比较放大器LM4的+端，电阻R16、R18联接于比较放大器LM4的一端；所述门坎比较放大器环节II包括比较放大器LM6、电阻R31、R32、R33、R34、R35、电位器W5、电容C6、二极管D15，其中电阻R34的入端接比较放大器LM2的输出端，其出端联接于比较放大器LM6的+端，电阻R35联接于比较放大器LM6的+端和输出端之间，电容C6联接于比较放大器LM6的一端和输出端之间，电阻R33从电阻R31、电位器W5、电阻R32串联形成的支路中取得电压联接于比较放大器LM6的一端，比较放大器LM6的输出端联接二极管D15；所述缺相环节包括三极管BG1、BG2、BG3、电阻R19、R20、R21、电解电容E6、E7、E8和二极管D6、D7、D8，其中电阻、电解电容联接于三极管的基极和集电极之间；所述漏电控制环节包括比较放大器LM1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、电位器W1、W2、电容C1、电解电容E1、二极管D1、D2、发光二极管D3，其中二极管D1、电阻R1、R2、电解电容E1联接于比较放大器LM1的+端，电阻R3、电位器W1串联后与电容C1并联接于比较放大器LM1的一端和输出端之间，电阻R5、电位器W2联接于比较放大器LM1的一端，二极管D2联接于比较放大器LM1的输出端，发光二极管D3、电阻R4串联形成支路接于比较放大器LM1的输出端；所述欠压控制环节包括比较放大器LM5、电阻R22、R23、R24、电位器W3、电解电容E13、二极管D9、发光二极管D16，其中电阻R22联接于比较放大器LM5的+端，电位器W3联接于比较放大器LM5的一端，电解电容E13联接于比较放大器LM5的一端和输出端之间，电阻R24、发光二极管D16串联形成支路联接于比较放大器LM5的输出端，电阻R23、二极管D9串联后接于二极管D2和比较放大器LM5的输出端；所述直流稳压环节包括电阻R12、电容C3、C4、电解电容E4、E5、稳压管DW1组成的滤波电路，三端稳压器，提供稳定电压+12V；所述功率放大输出环节包括电阻R26、R27、电容C5、电解电容E11、二极管D11、可控硅SCR，其中二极管D11、电阻R26串联后联接于直流脱扣器L脱线圈的一端，线圈的另一端联接于可控硅SCR的阳极，电阻R27、电容C5联接于可控硅SCR的控制极，可控硅SCR的阴极联接于地；所述互感器有零序互感器L0、电源互感器L1～L3、讯号互感器L4～L6和缺相互感器L1′～L3′。
4.根据权利要求1或3所述的智能型多功能断路器，其特征是所述功率放大输出环节前设置远距离急停按钮K1。
5.根据权利要求1或3所述的智能型多功能断路器，其特征是所述互感器前设置试验按钮K。
6.根据权利要求1或3所述的智能型多功能断路器，其特征是所述阻抗变换器及抗干扰环节的输出端联接数显表。
专利摘要本实用新型提供一种智能型多功能断路器，它包括触头部分、绝缘外壳、操作机械组件、互感器、直流脱扣器和电路控制板，电路控制板包括阻抗变换器及抗干扰环节、积分器环节、讯号处理环节、门坎比较放大器环节、功率放大输出环节、缺相环节、漏电控制环节、欠压控制环节，以及直流稳压环节。本装置可实现过载电流可调、短路电流可调、漏电电流可调，具有漏电、过载、短路、缺相、欠压等多种保护，并具有多种显示功能。同时还具有控制精度高、设定电流调节范围大、温度低、功耗低等综合优点。
文档编号H01H83/00GK2596541SQ0320364
公开日2003年12月31日 申请日期2003年2月9日 优先权日2003年2月9日
发明者陈英钟, 陈松涛 申请人:陈英钟