一种智能型塑料外壳式断路器制造技术

本发明专利技术目的是针对现有塑壳断路器的缺点，提供了一种智能型塑料外壳式断路器：主要由控制器模块、采集模块、电源模块和脱扣模块组成，其解决上述技术问题所采取的技术方案是：电源模块通过电流互感器感应三相供电线路而获得感应电流后连接控制电路控制电容周期性充/放电，从而获得输出电压；控制器模块通过控制电路控制采集模块对电网信号的采样频率；控制器模块根据采集到的电网数据后，输出逻辑电平信号，控制脱扣模块动作；电源模块为脱扣模块、控制器模块供电。本发明专利技术采用分段采样技术可同时精确测量大信号和小信号，能够提高其采样精度。电流采样回路使用全波整流，互感器产生的电流既可以给通信模块供电。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种智能型塑料外壳式断路器，适用于50~60Hz电网，使线路和电源设备免受过载、短路和接地等故障的危害，可有效保障低压配电电网的安全，是一种可靠、经济、高效运行的智能型断路器装置。
技术介绍
为了适应电网容量的不断增大，低压配电与控制系统日益复杂化，对低压电器产品的性能与结构提出了更高的要求。要打造智能电网，必定离不开作为电网基础的低压配电系统与低压电器元件的智能化，而其起控制与保护作用的核心器件是断路器，因此塑壳断路器的智能化自然成了低压电器产业发展的趋势。虽然国内断路器行业已经历经了几十年的发展，其生产、工艺水平较之刚开始已经有了翻天覆地的变化，但仍存在功能单一，测量误差大，保护特性误差也较大，用户又不能调节，不能联网和远距离控制等问题，且放眼世界，中国厂家的断路器水平在国际仍处于落后地位，国内高端市场长期被国外企业独霸，因此，研发、生产智能的低压断路器势在必行，以达到多功能、小型化、高分断、附件模块化、智能化、可通信、支持现场总线的目的，更有效的保障低压配电网系统的安全可靠性。
技术实现思路
本专利技术目的是针对现有塑壳断路器的缺点，研制一种可靠性和安全性高的智能断路器装置，满足采样、动作时间精度高、故障检测可靠、脱扣速度快等技术要求。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种智能型塑料外壳式断路器：包括控制器模块、采集模块、电源模块、脱扣模块、控制电路和全桥整流模块，其技术方案是：控制器模块通过控制电路控制采集模块对电网信号的采样频率；控制器模块根据采集模块采集到的电网数据输出逻辑电平信号，控制脱扣模块动作；所述的电源模块包括电压生成模块和吸收控制模块，输出感应电流经过全桥整流模块整流后，其正极输出端连接电源模块为控制器模块和脱扣模块供电；其中，所述的全桥整流模块与电压生成模块之间连接有用于泄放大电流的吸收控制模块；所述的控制电路并联在吸收控制模块上，用于控制电压生成模块的输出电压。其中，所述的采集模块用来采集电网信息：全桥整流模块直接连接电网，采集模块连接在全桥整流模块的负极输出端，对电网中采集的小信号通过十倍放大通道进行放大采样；大信号直接通过一倍采样通道进行采样，以提高采样精度；所述的控制电路连接在全桥整流模块的正极输出端，用于控制采集模块的工作频率。其中，所述的电源模块采用自供电模式：感应电流经过全桥整流模块整流后正极输出端连接电压生成模块后输出供电电压Vcc为控制器模块供电；所述的电压生成模块与全桥整流模块之间连接有用于泄放大电流的吸收控制模块；所述的控制电路并联在吸收控制模块上，用于控制电压生成模块的电压。其中，所述的控制电路为MOS管的漏极为输入端，MOS管的栅极连接到控制器模块上，作为控制端；MOS管的源极连接电阻并联在MOS管的栅极上；MOS管并联有保护二极管。所述的一种智能型塑料外壳式断路器还包括参数存储模块、通信模块、参数设定模块，其技术方案是：参数存储模块连接控制器模块，用于存储采集模块采集的电网数据；参数设定模块连接至控制器模块，用于设定保护特性值；通信模块连接控制器模块，实现对断路器的遥控和采集数据的上传联网。本专利技术采用分段采样技术可同时精确测量大信号和小信号，小信号通过十倍放大通道进行放大采样，能够提高其采样精度；大信号直接通过一倍采样通道进行采样，保证采样范围在额定值以内，能够可靠采样。电流采样回路使用全波整流，互感器产生的电流既可以给通信模块供电，又可以采用平均值计算的方法计算电流的有效值，简化了电路的同时也简化了电流算法。供电电源为互感器自生电源，可以随负载电流的增大自动开始工作，是一种理想的供电方式。同时，提供了通信接口，支持现场总线，可以实现各种故障报警、断路器在线监测，实现遥测、遥信和遥控功能，更适合于低压配、用电网的信息交换，实现电网的可靠、安全、经济、高效运行。附图说明图1为本专利技术的系统框图。图2为本专利技术中采样模块的框图。图3为本专利技术中电源模块的框图。图4为采样模块电路示意图。图5为电源模块电路示意图。图6参数设定模块电路示意图。其中，1.采集模块；2.控制器模块；3.电源模块；4.脱扣模块；5.参数存储模块；6.通信模块；7.参数设定模块；8.控制电路；9.全桥整流模块；10.辅助触点。其中，101.十倍放大通道；102.一倍放大通道；301.电压生成模块；302.吸收控制模块302。具体实施方式如图1~3所示，一种智能型塑料外壳式断路器，包括控制器模块2、采集模块1、电源模块3、脱扣模块4、控制电路8和全桥整流模块9，其技术方案是：控制器模块2通过控制电路8控制采集模块1对电网信号的采样频率；控制器模块2根据采集模块1采集到的电网数据输出逻辑电平信号，控制脱扣模块4动作；所述的电源模块3包括电压生成模块301和吸收控制模块302，输出感应电流经过全桥整流模块9整流后，其正极输出端连接电源模块3为控制器模块2和脱扣模块4供电；其中，所述的全桥整流模块9与电压生成模块301之间连接有用于泄放大电流的吸收控制模块302；所述的控制电路8并联在吸收控制模块302上，用于控制电压生成模块301的输出电压。其中，所述的控制电路8为MOS管Q2的漏极为输入端，MOS管Q2的栅极连接到控制器模块2上，作为控制端，控制电源模块3中的电容充/放电和采样模块1采样；MOS管Q2的源极连接第六电阻R6并联在MOS管Q2的栅极上；MOS管Q2并联有保护二极管D1。其中，所述的采集模块1用于采集电网信息：采集模块1连接在全桥整流模块9的负极输出端，对电网中采集的小信号通过十倍放大通道101进行放大采样；大信号直接通过一倍采样通道102进行采样，以提高采样精度；所述的控制电路8连接在全桥整流模块9的正极输出端，用于控制采集模块1的采样频率。其中，所述的电源模块3中，感应电流经过全桥整流模块9整流后正极输出端连接电压生成模块301输出供电电压Vcc为控制器模块2供电；所述的全桥整流模块9与电压生成模块301之间连接有用于泄放大电流的吸收控制模块302，输出12v为脱扣装置4供电。具体的，如图4所示，所述的采集模块1中包括十倍放大通道101和一倍采样通道102，其中，电网信号通过全桥整流模块9后负极输出端连接采样电阻第一电阻R1后接地，同时并联由第二电阻R2和第一电容C1组成的R-C滤波电路后通过并联关系的十倍放大通道101和一倍采样通道102后连接至控制器模块2。所述的大信号和小信号是指输入电压的幅值大小。其中，十倍放大通道101由第三电阻R3、第五电阻R5和MCP6004中的一个运放组成；一倍采样通道102由第四电阻R4、第六电阻R6和MCP6004中的另一个运放组成；所述的第三电阻R3和第四电阻R4并联在第二电阻R2和第一电容C1之间。所述的MCP6004是常用的四运算放大器。所述的全桥整流模块9为MB6s。采样时，控制电路8中的MOS管Q2在控制器装置2的控制下导通，使2欧的采样电阻第一电阻R1接在全桥整流模块9的负极输出端。如图3中，第一电阻R1电阻为采样电阻，使电流信号转为电压信号，第二电阻R2和第一电容C1为滤波电路，可以消除采样信号中的杂波，第四电阻R4、第六电阻R6和MCP6004的一个运放，构成了一个放大电路，放大倍数为15K/12K=1.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能型塑料外壳式断路器，包括控制器模块（2）、采集模块（1）、电源模块（3）、脱扣模块（4）、控制电路（8）和全桥整流模块（9），其特征是：控制器模块（2）通过控制电路（8）控制采集模块（1）对电网信号的采样频率；控制器模块（2）根据采集模块（1）采集到的电网数据输出逻辑电平信号，控制脱扣模块（4）动作；所述的电源模块（3）包括电压生成模块（301）和吸收控制模块（302），输出感应电流经过全桥整流模块（9）整流后，其正极输出端连接电源模块（3）为控制器模块（2）和脱扣模块（4）供电；其中，所述的全桥整流模块（9）与电压生成模块（301）之间连接有用于泄放大电流的吸收控制模块（302）；所述的控制电路（8）并联在吸收控制模块（302）上，用于控制电压生成模块（301）的输出电压。

【技术特征摘要】
1.一种智能型塑料外壳式断路器，包括控制器模块（2）、采集模块（1）、电源模块（3）、脱扣模块（4）、控制电路（8）和全桥整流模块（9），其特征是：控制器模块（2）通过控制电路（8）控制采集模块（1）对电网信号的采样频率；控制器模块（2）根据采集模块（1）采集到的电网数据输出逻辑电平信号，控制脱扣模块（4）动作；所述的电源模块（3）包括电压生成模块（301）和吸收控制模块（302），输出感应电流经过全桥整流模块（9）整流后，其正极输出端连接电源模块（3）为控制器模块（2）和脱扣模块（4）供电；其中，所述的全桥整流模块（9）与电压生成模块（301）之间连接有用于泄放大电流的吸收控制模块（302）；所述的控制电路（8）并联在吸收控制模块（302）上，用于控制电压生成模块（301）的输出电压。2.根据权利要求1所述的一种智能型塑料外壳式断路器，其特征是：所述的控制电路（8）包括MOS管（Q2），其电路是：MOS管（Q2）的漏极作为输入端，MOS管（Q2）的栅极连接到控制器模块（2）上，作为控制端，输入PWM信号控制电源模块（3）内的电容充/放电和采样模块（1）采样频率；MOS管（Q2）的源极连接第六电阻（R6）并联在MOS管（Q2）的栅极上；MOS管（Q2）并联有保护二极管（D1）。3.根据权利要求1所述的一种智能型塑料外壳式断路器，其特征是：所述的采集模块（1）用于采集电网信息，包括，十倍放大通道（101）、采样电阻（R1）和一倍采样通道（102），其中，采集模块（1）连接在全桥整流模块（9）的负极输出端，对电网中采集的小信号通过十倍放大通道（101）进行放大采样；大信号直接通过一倍采样通道（102）进行采样，以提高采样精度；所述的控制电路（8）连接在全桥整流模块（9）的正极输出端，用于控制采集模块（1）的采样频率。4.根据权利要求3所述的一种智能型塑料外壳式断路器，其特征是：所述的采集模块（1）中，电网信号通过全桥整流模块（9）后负极输出端连接采样电阻第一电阻（R1）后接地，同时并联由第二电阻（R2）和第一电容（C1）组成的R-C滤波电路后，通过并联关系的十倍放大通道（101）和一倍采样通道（102）后连接至控制器模块（2）；其中，十倍放大通道（101）由第三电阻（R3）、第五电阻（R5）和MCP6004中的一个运放组成；一倍采样...

【专利技术属性】
技术研发人员：张杰，刘明媚，张健，贾靖珂，孙建峰，
申请(专利权)人：许昌许继低压电器有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41