多功能配电箱的制作方法
【专利摘要】一种多功能配电箱，总回路因控制电路串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端，每一个支路负载端的火线都经过各自的空气开关接在总回路的总负载端的火线上，零线都直接并接在总负载端的零线上，变压整流滤波电路的输入端连接至总电源端，过电压预检与在线检保护电路、欠电压预检与在线检保护电路的采样端都连接至变压整流滤波电路的输出端，过电流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都连接在总回路的总负载端上；他们的输出端都连接至控制电路。本发明安装简单，生产费用低使用方便，保护功能全面，性价比高，被广大用户所接受。
【专利说明】
多功能配电箱
技术领域
[0001]本发明涉及一种电气终端用户的配电保护设备，具体涉及一种多功能配电箱。【背景技术】
[0002]现有电气终端用户的配电箱大多数都是用空气开关和漏洞保护器现场拼装而成， 不仅安装麻烦，影响室内美观，而且保护功能单一，很容易引发电气安全事故和电气火灾。 中国专利200920259239.5和201420709331.8分别提供了一种“家用智能配电箱”和“低压智能保护配电箱”，虽然解决了上述问题，并具有智能保护功能，但由于结构较复杂，原材料成本较高，生产费用较大，只有少量高端用户能够接受，推广应用较困难。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:解决上述现有技术存在的问题，而提供一种具有一路输入、多路输出、在现场安装前将空气开关和各种控制保护功能都高度集成为一体的多功能配电箱，在通电之前对电网存在的过电压、欠电压故障锁定总负载端电源的预检保护，在通电运行后对总回路发生的过电压、欠电压、过电流、短路、漏电等故障切断总负载端电源的总回路在线检保护，对各个支路发生的过电流、短路故障分别切断故障支路电源的支路在线检保护，并指示故障内容，闪光报警;多功能配电箱安装简单，使用方便，保护功能全面，性价比高。
[0004]本发明采取的技术方案是:一种多功能配电箱，总回路因控制电路串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端，每一个支路负载端的火线都经过各自的空气开关接在总回路的总负载端的火线上，零线都直接并接在总负载端的零线上，变压整流滤波电路的输入端连接总电源端，过电压预检与在线检保护电路、欠电压预检与在线检保护电路的采样端都连接至变压整流滤波电路的输出端，过电流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都连接在总回路的总负载端上;过电流短路保护电路和漏洞保护电路的输出端都连接至控制电路。
[0005]上述技术方案中，所述的过电压预检与在线检保护电路由分压电路、电压检测器电路和过电压故障指示电路连接构成，分压电路连接至变压整流滤波电路的输出端，进行过电压取样，过电压预检与在线检保护电路的输出端连接至控制电路第四个三极管的基极，第四个三极管串接在控制电路第一继电器回路中，第一继电器控制第二继电器的工作状态，而第二继电器又控制总回路的通断。
[0006]上述技术方案中，所述欠电压预检与在线检保护电路由分压电路、电压检测器电路和欠电压故障指示电路连接构成，分压电路连接变压整流滤波电路的输出端，进行欠电压取样，欠电压预检与在线检保护电路的输出端连接至控制电路第四个三极管的基极。
[0007]上述技术方案中，所述的漏电保护电路由零序电流互感器、第一可控硅、二极管、 阻容滤波电路和漏电故障指示电路连接构成，总回路总负载端的火线和零线同时穿过零序电流互感器，零序电流互感器次级输出经二极管整流、阻容滤波调节电路后连接至第一可控硅控制极，而第一可控硅阳极接至控制电路第四个三极管的基极。
[0008]上述技术方案中，所述的过电流短路保护电路由电流互感器、第二可控硅、二极管、阻容滤波调节电路和过电流、短路故障指示电路连接构成，电流互感器安装在总回路总负载端的火线上，电流互感器次级输出经二极管整流、阻容滤波调节电路后接至第二可控硅的控制极，而第二可控硅阳极接至控制电路第四个三极管的基极。
[0009]上述技术方案中，所述的控制电路由11、12、￥4、09、08、1?17、06、07连接构成，第四个三极管的基极经第八个二极管、第十七个电阻后分别接至欠电压预检与在线检保护电路、过电压预检与在线检保护电路、过电流短路保护电路和漏电保护电路的输出端，第四个三极管和第一个继电器串联后，两端连接在变压整流滤波电路输出工作电源的正端和负端之间，第一继电器的第二组触点直接控制第二继电器线包电源的通断，而第二继电器的两组触点控制总回路总电源端与总负载端之间的通断。
[0010]上述技术方案中，所述的每一个负载支路都有一个空气开关，每个空气开关的上端都连接在总负载端的火线上，下端分别接至各个负载支路的火线上，由于空气开关本身具有过电流、短路保护功能，因此各个负载支路的过电流、短路保护任务就由各自的空气开关来完成。
[0011]优点及效果:本发明在给总负载合闸送电前，对总回路进行自恢复式过、欠电压预检保护，在总负载通电运行后，对总负载发生的过电压、欠电压故障进行自恢复式在线检测保护、过电流、短路、漏电故障在线检断路保护，对各个支路负载发生的过电流、短路故障分别单独进行在线检断路保护，同时还告知故障内容，闪光报警，这就既保证了用电安全，又不影响正常用电。 本发明设计合理，集成度高，功能齐全，使用方便，安全美观，性价比高，值得大力推广应用。 [〇〇12]【附图说明】:图1为本发明电气原理框图；图2为本发明壳体盖板装配图；图3为本发明壳体底座装配图；图4为本发明实施电路图。
[0013]图中所用集成电路的型号为:IC1、IC2:HT7033A-1 【具体实施方式】:下面结合附图对本发明的具体实施作进一步说明:参见图1，总回路因控制电路串接在中间而分为总回路的总电源端和总负载端，各个支路负载端的火线都要经过各自的空气开关连接在总回路的总负载端的火线上，各个支路负载端的零线都要直接并联在总负载端的零线上，电压表和变压整流滤波电路都接至总回路的总电源端，过电压预检与在线检保护电路、欠电压预检与在线检保护电路的采样端都接至变压整流滤波电路，其输出端都接至控制电路，过电流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都接至总回路的总负载端，其输出端都接至控制电路。
[0014]参见图2、图3,本发明是一种给总负载端合闸送电前对总回路进行过、欠电压自恢复式预检保护、合闸送电运行后对总回路和各个支路分别进行全方位在线检保护、同时告知故障内容、闪光报警的多功能配电箱。它主要由箱体、箱体上的总电源控制开关、电压表、 指示灯、自保持继电器、电流互感器、零序电流互感器、空气开关、进出接线端子、电控板电联结构成。它的特点是:箱体盖1上设有总电源控制开关10、电压表2、电源指示灯3、欠电压故障指示灯4、过电压故障指示灯5、闪光报警灯6、漏电故障指示灯7、过电流短路故障指示灯8、各支路空气开关板9,箱体底座11内设有电源进线端子12、电流互感器13、各支路空气开关15、各支路出线端子16、零序电流互感器17、控制电路的磁保持继电器18和电控板14， 电控板14上设有变压整流滤波电路、过电压预检与在线检保护电路、欠电压预检与在线检保护电路、过电流短路保护电路、漏电保护电路和闪光报警电路。
[0015]参见图4,本实施例的电路组成是:过电压预检与在线检保护电路由电阻R2、R3、 R7、R15、电容C2、二极管D5、发光二极管H)4、三极管V3和电压检测器IC2构成，欠电压预检与在线检保护电路由电阻1?4、1?5、1?8、1?9、1?10、1?11、1?12、1?13、电容04、发光二极管?03、三极管￥1 和电压检测器IC1构成，过电压预检与在线检保护电路和欠电压预检与在线检保护电路的采样端都接至变压整流滤波电路的输出端。漏电保护电路由零序电流互感器ZL1、电阻R16、 R18、电容C8、C9、二极管D10、D11、发光二极管H)5和可控硅T1构成，总回路总负载端的火线和零线同时穿过零序电流互感器ZL1，零序电流互感器ZL1的次级ZL1-2跨接在漏电保护电路的输入端。过电流短路保护电路由电流互感器ZL2、电阻R19、R20、可调电阻W、二极管D12、 D13、电容C5、C10、发光二极管H)6和可控硅T2构成，总回路总负载端的火线穿过电流互感器 ZL2，电流互感器的次级ZL2-2跨接在过电流、短路保护电路的输入端。控制电路由电阻R12、 R14、R17、电容03、06、07、二极管08、09、闪光二极管?02、三极管72、74、继电器11、12构成，第二继电器J2的两组触点J2-1和J2-2分别串接在总回路的火线中间和零线中间。电源变压器 B的初级经电源开关K后跨接在总回路总电源端的火线和零线之间，次级接至整流滤波电路、电源指示灯FD1，经限流电阻R1后跨接在变压整流滤波电路的输出端。[〇〇16]当合上电源开关K后，变压器B通电工作，B次级输出的交流低电压经二极管D1-D4 整流、电容C1滤波后给本发明提供直流工作电源，在总回路电源端无过、欠电压故障的情况下，用于欠电压检测的电压检测器IC1第一输入脚的电压高于IC1的转换电压，IC1第二输出脚为高电平，用于过电压检测的电压检测器IC2第一输入脚的电压低于IC2的转换电压，IC2 第二输出脚为低电平，三极管V3截止，可控硅II和12也都因无触发信号而处于截止状态，电容C3开始充电，三极管V2导通，三极管V4截止，随着电容C3的充电电流逐渐减小，三极管V2 由导通状态转换截止状态，V4由截止状态转换为导通状态，继电器J1通电吸合，J1的两组触点J1-1和J1-2转换，J1-1的常开触点闭合，电容C3经电阻R14快速放电，为下一次三极管V2 导通做好准备，J1-1的常闭触点断开，闪光报警灯H)2断电停止闪光报警，J1-2的常开触点闭合，电流经D9—-J1-1，常开触点4J2—C7—地，使第二继电器加上正脉冲而转换状态，在 J2没有加负脉冲之前将一直保持这一闭合状态，总回路的总电源端和总负载端接通，并开始对总回路发生过电压故障与欠电压故障进行自恢复式在线检保护，对总回路发生的漏电故障、过电流、短路故障进行断路保护，还对各个支路发生的过电流、短路故障分别进行断路保护。
[0017] 具体的电路工作原理如下:欠电压自恢复式保护:合上电源开关K时，如总回路存在欠电压故障，本发明将拒绝给总负载端合闸送电，在总负载端接通总电源运行后，总回路发生欠电压故障，本发明将立即切断总负载端的电源，以保证总负载端的用电设备不因电压过低而损坏，从而避免因电压过低造成的电气安全事故和电气火灾事故。当总回路电压恢复正常后，本发明将在15S内自动将总负载端和总电源端接通，以确保正常用电。其工作原理是:当总电源端电压过低时， 变压器次级电压也随之过低，经D1-D4、C1整流滤波后的电压也跟着过低，电压检测器IC1第一输入脚的电压也同样跟着过低，当IC1第一脚电压低于IC1的转换电压时，IC1第二输出脚高电平并为低电平，三极管VI由导通变为截止，欠电压故障指示灯H)3通电变亮，如果在合上电源开关K时，第二个三极管V2还处于导通状态，第四个三极管V4还未导通，总电源端也未接通总负载端，则使V4继续保持在截止状态。如果第四个三极管V4已处于导通状态，总电源端已接通总负载端，则使V4由导通状态转变为截止状态，第一继电器断电释放，J1的两组触点J1 -1和J1 -2转换，j 1 -1的常闭触点闭合，闪光报警指示灯ro2通电闪光，J1 -2的常闭触点闭合，电容C7给第二继电器J2放电，J2因加上负脉冲电压而转换状态，J2的两组触点J2-1 和J2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将总电源端和总负载端切断。根据实际需要确定欠电压动作设定值，再根据欠电压动作设定值合理选择电阻R4、R5的阻值和电压检测器 IC1的转换电压值。当总电源端电压上升恢复到正常后，变压整流滤波电路的输出值也随之上升恢复正常，当电压检测器IC1第一输入脚的电压上升到IC1的转换电压值时，IC1第二输出脚由低电平变为高电平，三极管VI导通，欠电压故障指示灯H)3断电熄灭，电容C3的充电电流暂时使三极管V2导通，随着C3充电电流的逐渐减小，V2也逐渐由导通状态转变为截止状态，V2的集电极电压也逐渐上升，在V2截止时，三极管V4导通，继电器J1通电吸合，J1的两组触点J1-1和J1-2转换，J1-1的常闭触点断开，闪光报警指示灯H)2断电停止闪光，常开触点闭合，使电容C3经电阻R14放电，J1 -2的常开触点闭合，使第二继电器J2加上正脉冲电压而转换状态，J2的两组触点J2-1和J2-2由断开状态转换为闭合状态，将总负载端和总电源段接通。过电压自恢复式保护:合上电源开关K时，如总电源段在接通总负载端之前就存在过电压故障，本发明将拒绝给总负载端合闸送电。如总电源端在接通总负载端后发生过电压故障，本发明将立即切断总负载端的电源，以保证总负载端的用电设备不因电压过高而烧坏，避免因电压过高而造成电气安全事故和电气火灾事故。当总电源端电压下降恢复正常后，本发明将在15S内自动将总电源端和总负载端接通，以确保正常用电。其工作原理是: 当总电源端电压过高时，变压器次级电压也随之过高，经二极管D1-D4、电容C1整流滤波后的电压也跟着过高，用于过电压检测的电压检测器IC2第一输入脚的电压也同样跟着过高， 当IC2第一输入脚电压高于IC2转换电压时，IC2第二输出脚由低电平变为高电平，第三个三极管V3导通，过电压故障指示灯H)4通电变亮。如果第四个三极管V4在此时还未导通，则使 V4继续保持在截止状态，如果V4在此之前已处于导通状态，则使V4由导通状态变为截止状态，第一继电器J1断电释放，第二继电器J2因负脉冲电压作用而转换状态，J2的两触点J2-1 和J2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将总电源端和总负载端立即切断。根据实际需要确定过电压动作设定值，再根据过电压动作设定值合理选择R2、R3的阻值和电压检测器 IC2的转换电压值。当总电源端电压下降恢复正常后，电压检测IC2第一输入脚的电压低于 IC2的转换电压值，IC2第二输出脚由高电平变为低电平，三极管V3由导通变为截止，过电压故障指示灯FD4断电熄灭，V4延时导通，J1通电吸合，J2因加上正脉冲电压而转换状态，J2的两组触点J2-1和J2-2由断开状态转换为闭合状态，将总负载端和总电源端接通。[〇〇18]漏电断路保护:在总负载端接通总电源端正常通电运行后，如总负载端发生漏电故障，本发明将立即切断总负载端的电源，以保证人身安全，预防电气接地火灾。其工作原理是:当总负载端发生漏电故障时，流经穿过零序电流互感器ZL1的两根总回路导线的电流就会不平衡，ZL1次级就会产生感应电流，且两根总回路导线流过的电流差值越大，ZL1产生的感应电流也就越大。当漏电流达到设定动作值时，ZL1次级ZL1-2产生的感应电流经二极管D10、D11、电阻R18、电容C8、C9触发可控硅T1导通，T1的阳极由高电平变为低电平，漏电故障指示灯H)5通电变亮。同时三极管V4由导通变为截止，继电器J1断电释放，J2因负脉冲电压作用而转换状态，J2的两组触点J2-1和J2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将总电源端和总负载端立即切断。合理选择电阻R18的阻值，就可确定总负载端漏电动作的设定值。
[0019]过电流、短路断电保护:在总负载端接通总电源端正常通电运行后，如总负载端发生短路、过电流故障，本发明将立即切断总负载端的电源，以确保总负载端的用电线路和用电设备不因过电流短路故障而烧坏，预防电气火灾。其工作原理是:当总负载端发生过电流、短路故障时，在总负载端火线上的电流互感器ZL2次级查收的感应电流也将相应地增大，此电流经二极管D12、D13、电阻R19、R20、可调电阻W、电容C5、C10触发可控硅T2导通，T2 的阳极由高电平变为低电平，过电流、短路故障指示灯roe通电变亮，同时三极管V4由导通状态变为截止状态，继电器J1断电释放，J2因负脉冲电压作用而转换状态，J2的两组触点 J2-1和J2-2由闭合状态转换为断开状态，本发明将总负载端和总电源端立即切断。改变可调电阻W的阻值，就可以调整总负载端过电流动作的设定值。在各个支路接通总负载端正常通电运行后，如某一支路发生过电流、短路故障，该支路的空气开关直接将该支路负载端和总负载端切断，其他无故障的支路将照常通电运行。
【主权项】
1.一种多功能配电箱，其特征在于:总回路因控制电路串接在中间而分为总回路的总 电源端和总负载端，每一个支路负载端的火线都经过各自的空气开关接在总回路的总负载 端的火线上，零线都直接并接在总负载端的零线上，变压整流滤波电路的输入端连接总电 源端，过电压预检与在线检保护电路、欠电压预检与在线检保护电路的采样端都连接至变 压整流滤波电路的输出端，过电流短路保护电路和漏电保护电路的采样端都连接在总回路 的总负载端上;过电流短路保护电路和漏电保护电路的输出端都连接至控制电路。2.根据权利要求1所述的多功能配电箱，其特征在于:所述的过电压预检与在线检保护 电路由分压电路、电压检测器电路和过电压故障指示电路连接构成，分压电路连接至变压 整流滤波电路的输出端，进行过电压取样，过电压预检与在线检保护电路的输出端连接至 控制电路第四个三极管的基极，第四个三极管串接在控制电路第一继电器回路中，第一继 电器控制第二继电器的工作状态，而第二继电器又控制总回路的通断。3.根据权利要求1所述的多功能配电箱，其特征在于:所述欠电压预检与在线检保护电 路由分压电路、电压检测器电路和欠电压故障指示电路连接构成，分压电路连接变压整流 滤波电路的输出端，进行欠电压取样、欠电压预检与在线检保护电路的输出端连接至控制 电路第四个三极管的基极。4.根据权利要求1所述的多功能配电箱，其特征在于:所述的漏电保护电路由零序电流 互感器、第一可控硅、二极管、阻容滤波电路和漏电故障指示电路连接构成，总回路总负载 端的火线和零线同时穿过零序电流互感器，零序电流互感器次级输出经二极管整流、阻容 滤波调节电路后连接至第一可控硅控制极，而第一可控硅阳极接至控制电路第四个三极管 的基极。5.根据权利要求1所述的多功能配电箱，其特征在于:所述的过电流短路保护电路由电 流互感器、第二可控硅、二极管、阻容滤波调节电路和过电流、短路故障指示电路连接构成， 电流互感器安装在总回路总负载端的火线上，电流互感器次级输出经二极管整流、阻容滤 波调节电路后接至第二可控硅的控制极、而第二可控硅阳极接至控制电路第四个三极管的基极。6.根据权利要求1所述的多功能配电箱，其特征在于:所述的控制电路由J1、J2、V4、D9、 08、則7工6、07连接构成，第四个三极管的基极经第八个二极管、第十七个电阻后分别接至 欠电压预检与在线检保护电路、过电压预检与在线检保护电路、过电流短路保护电路和漏 电保护电路的输出端，第四个三极管和第一个继电器串联后，两端连接在变压整流滤波电 路输出工作电源的正端和负端之间，第一继电器的第二组触点直接控制第二继电器线包电 源的通断，而第二继电器的两组触点控制总回路总电源端与总负载端之间的通断。7.根据权利要求1所述的多功能配电箱，其特征在于:所述的每一个负载支路都有一个 空气开关，每个空气开关的上端都连接在总负载端的火线上，下端分别接至各个负载支路 的火线上，由于空气开关本身具有过电流、短路保护功能，因此各个负载支路的过电流、短 路保护任务就由各自的空气开关来完成。
【文档编号】H02B1/24GK105958337SQ201610274391
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】张斌
【申请人】湖南星球智能电气科技开发有限公司