无触点智能开关装置制造方法及图纸

一种无触点智能开关，包括信号采样器、控制电路板、可控硅组合、风机、显示电路板、操作面板、显示面板、输入输出端子、测控接口、电源板、外壳组成，靠可控硅的分合实现开关的无触点分合，可自动进行短路判定、过载延时判定、漏电判定、温度保护判定，并发出可控硅分／合及风机关／启信号，可自动进行电能计量和电流、电压及电能切换显示，并可与其它开关联络，实现不间断供电，还可与测控计算机连接，实现实时监测和控制。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术无触点智能开关装置属电子电器产品，特别涉及电力工业的电子控制技术。电器开关是社会生产生活中应用非常广泛的电器产品，目前使用的低压开关主要是以机械开关为主(其中包括手动刀开关、电磁开关和自动空气开关)，它们都是通过机械传动操作触头的分合实现电流的导通和断开，为了使开关保护灵敏、运行可靠并延长开关使用寿命等，国内外开关研制单位和生产厂家为此熬费心机。众所周知，开关分断时拉弧问题是降低开关寿命和造成事故的主要原因，尽管为此采取了各种灭弧措施，也没有得到根本的解决，在使用中因电弧造成爆炸事故的屡见不鲜，由此带来的生命财产和经济损失难以估量。也正是由于电弧的作用，开关的触头易烧熔烧灼，若触头被烧毛则会因接触不良而发生事故，若烧结在一起则会发生因短路、过流或触电事故时无法分断，使事故无限扩大，因此机械开关的使用寿命和可靠性都不是很高。为了使电力安全可靠的服务于社会，并防止事故的发生，在开关的使用中又安装了漏电保护、短路保护、过流保护、过热保护、及熔断器等附属设备，为了满足生产生活中不间断供电，需要双路供电，为实现开关联络，又不得不采用大量各种各样的继电器和繁琐的二次线来完成。随着自动化技术日新月异的发展，电力运行中的测量与监控越来越受到人们的重视，并已成为一些单位急需解决的问题，为了进行测量和监控，与现代化设备匹配接轨，又不得不安装电流、电压互感器进行信号采样来实现，不但可靠性能差，而且给安装检修工作也带来很多麻烦。本专利技术无触点智能开关装置的目的是①取消传统开关的所有电器部分的机械装置，从根本上解决开关分合时出现的拉弧问题，从而避免因此而造成的事故和损失，实现无机械磨损与触头烧损，提高可靠性，延长试用寿命；②取消电磁、热敏保护装置，取消对流互感器及机械显示仪表，采用微电子技术实现开关所控系统的智能保护与电能计量；③取消互锁用的各类继电器和烦琐的二次接线，采用开关间的计算机通讯与电源状态判定，达到开关互锁目的；④通过开关的标准接口与计算机连接，实现远距离计量、监测、控制，可达到全系统的自动化控制的目的。本专利技术无触点智能开关装置的主要功能是①保护功能(短路保护、长延时保护、漏电保护、温度保护)；②三个开关的互锁联动；③具有计算机远距离监测控制能力，标准接口输出(可读取存储的三相电流、电能计量和分合闸次数等数据)；④动态显示(分合闸指示灯显示，三相电流循环数字显示，电能显示)；⑤绝缘监测功能；⑥电源断电后开关状态选择功能(通过面板转换开关实现)；⑦故障报警功能；⑧自动与手动切换功能。本专利技术无触点智能开关装置主要由信号采样器、电源板、控制电路板、可控硅组合、风机、显示电路板、操作面板、显示面板、接线端子、测控接口、外壳等部分组成。本专利技术无触点智能开关装置的信号采样器由电流采样器、电压采样器、温度采样器、漏电电流采样器等部分组成，电流采样器为锰铜材料冲压成的分流器，将其串接在电路中，利用分流原理对电力线路中的电流进行采样，输出模拟量信号；电压采样器采用一个低功耗大电阻并联在电路上进行取样，将其转换为电压信号后输出；温度采样器采集可控硅组合测温点的温度并将其转换为电压信号后输出；漏电电流采样器采集开关所控电力线路中的漏电流，将其转换为电压信号后输出；采样器的输出信号经隔离放大后送控制电路板。本专利技术无触点智能开关装置的电源板是通过电源变换为本装置控制电路、风机以及电子器件等提供工作电源。本专利技术无触点智能开关装置的控制电路板是由隔离放大器、多路选择器、可变程增益控制器、模/数转换器、单片机、数/模转换器、可控硅组合驱动电路、输入输出接口及相应的控制电路等部分组成，并与信号采样器、可控硅组合、显示电路板及电源等进行电连接；控制电路板将采样器送来的模拟量信号经过隔离放大器滤除杂波干扰，通过多路选择器与单片机的结合实现信号选通，经可变程增益放大器放大后送单片机，由单片机实现各种控制功能的计算与判定并发出数控信号，数字信号经数/模转换器转换为模拟量信号，再经隔离放大后送，去控制可控硅组合的分/断及风机启控。单片机主要是由中央处理器CPU、程序存储器、数据存储器、晶体振荡器以及相应的外围电路等部分组成。可变程增益控制器对采样信号进行处理的方法是对所采样的信号分别设定一额定值和最大值，采样信号小于等于额定值时直接输出采样信号，采样信号大于额定值且小于等于设定的最大值时对其按比例进行衰减，送单片机后乘以相应的放大系数恢复采样信号数值，当采样信号大于设定的最大值时按最大值输出给单片机。单片机的主要任务是根据电流采样进行短路判定、过载延时判定、漏电判定以及温度保护判定等，输出可控硅组合分/合和风机启控数控信号；根据电流、电压采样结果进行电能计量；根据互锁信号采样和判定进行三个或两个开关的连锁控制；根据操作面板的状态拨动开关或按钮进行各种功能的选定；通过接口与外部计算机的实时通讯，实现远距离监控。单片机根据温度采样进行温度保护判定，按要求输出风机控制信号和可控硅组合分合信号，其方法是设定温度许可值T1、温度最大值T2和控制门坎ΔT，为防止风机频繁启动而确定的风机启控条件是温度高于T1+ΔT；风机关闭条件是温度低于T1-ΔT，当温度大于T2时发出可控硅组合分断信号和风机关闭信号；单片机通过测控接口与其它开关交换互锁信号，判定其它两个开关的分合状态，确保在断电情况下自动投入工作，其方法是本开关通过面板设定为联络开关使用时，不间断地对采集的互锁信号进行判定，若另外的开关目前为分断状态则本开关须置为合闸状态，若另外的开关送来合闸信号，则本开关置分断状态；单片机进行电能计量的方法是根据电流、电压的采样结果进行数值积分和有效值整定，将采样结果换算为电流、电压有效值，通过电流与电压相乘计算功率，再对功率积分进行电能计量；单片机进行短路判定的方法是设定短路电流值为额定电流值的若干倍，根据采样电流值与短路电流值进行比较判定，若采样电流值大于短路电流则判定为短路，开关置分断状态，发送可控硅组合分断信号；单片机进行过载延时判定的方法是若电流采样值大于额定电流且小于短路电流时，判定为过载，过载大则延时短，过载小则延时长，以满足重载启动时的过流要求的反时限特性为原则，根据过载倍数确定延时分断时间，过载时间超过延时时间时发出可控硅组合分断信号；漏电判定的方法是若漏电电流连续几次采样值均大于20mA则判定为漏电，适时发出可控硅组合分断信号。本专利技术无触点智能开关装置的可控硅组合是由单向可控硅、散热器、风机及相应的电路组成，每一相电流通路采取两个单向可控硅反向并联达到交流电的导通作用，通过并联一个RC电路抑制电路中的浪涌电压，两个可控硅组合的控制极接在一起并与其它通路的可控硅组合控制极电连接，作为可控硅组合的控制极。在可控硅组合的本体上安装散热器和风机，风机的供电电源通过一个可控硅组合与电源板相连，可控硅组合受控于控制电路板的风机启控信号。可控硅组合的输入端通过信号采样器的接线端子与供电电源连接，输出端与开关的输出端子相连，可控硅组合的控制极接收控制电路板发出的经过驱动电路放大的控制信号。本专利技术无触点智能开关装置的操作面板装配在外壳上并与控制电路板及显示电路相连，控制面板上设置开关分/合操作、显示切换按键和选定开关/联络方式、过载延时档位、自动/手动方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无触点智能开关，由信号采样器、电源板、控制电路板、可控硅组合、风机、显示电路板、操作面板、显示面板、接线端子、测控接口、外壳等部分组成，其特征在于：可控硅组合的一端通过信号采样器与输入端子连接，输入端子接供电线路，另一端通过输出端子与用电线路连接；可控硅组合的控制极与控制电路板连接，接收控制电路板发出的分／合信号，通过可控硅组合的分／合实现开关的分／合；信号采样器采集电力线路中的电流、电压、漏电电流及可控硅组合测温点的温度等信号，送控制电路板，控制电路板依据采样信号进行短路判定、过载延时判定、漏电判定及温度保护判定，适时发出可控硅组合分／合信号和风机关／启信号，并可根据采样信号自动进行电能计量；操作面板装配在外壳上，并与控制电路板及显示电路板相连；显示面板装配在外壳上，并受控于显示电路板；电源板通过电源变换，为本开关的电路及风机供电；测控接口用于和其它开关联络，交换互锁信号，确保不间断供电，并可与测控计算机连接，实现实时监测和远程控制。

【技术特征摘要】
1.一种无触点智能开关，由信号采样器、电源板、控制电路板、可控硅组合、风机、显示电路板、操作面板、显示面板、接线端子、测控接口、外壳等部分组成，其特征在于可控硅组合的一端通过信号采样器与输入端子连接，输入端子接供电线路，另一端通过输出端子与用电线路连接；可控硅组合的控制极与控制电路板连接，接收控制电路板发出的分/合信号，通过可控硅组合的分/合实现开关的分/合；信号采样器采集电力线路中的电流、电压、漏电电流及可控硅组合测温点的温度等信号，送控制电路板，控制电路板依据采样信号进行短路判定、过载延时判定、漏电判定及温度保护判定，适时发出可控硅组合分/合信号和风机关/启信号，并可根据采样信号自动进行电能计量；操作面板装配在外壳上，并与控制电路板及显示电路板相连；显示面板装配在外壳上，并受控于显示电路板；电源板通过电源变换，为本开关的电路及风机供电；测控接口用于和其它开关联络，交换互锁信号，确保不间断供电，并可与测控计算机连接，实现实时监测和远程控制。2.根据权利要求1所述的无触点智能开关，其特征在于信号采样器由电流采样器、电压采样器、温度采样器、漏电电流采样器组成，电流采样器串接在电路中，利用分流原理对电力线路中的电流进行采样；电压采样器并联在电路中，利用分压原理测量电力线路中的相电压；温度采样器采集可控硅组合测温点的温度并将其转换为电信号；漏电电流采样器采集开关所控电力线路中的漏电流，将其转换为电压信号后输出；采样器的输出信号经隔离放大后送控制电路板。3.根据权利要求1所述的无触点智能开关，其特征在于控制电路板是由隔离放大器、多路选择器、可变程增益控制器、模/数转换器、单片机、数/模转换器、可控硅驱动电路、输入输出接口及相应的控制电路等部分组成，并与信号采样器、可控硅组合、显示电路板及电源等进行电连接；控制电路板将采样器送来的模拟量信号经过隔离放大器滤除杂波干扰，通过多路选择器与单片机的结合实现信号选通，经可变程增益放大器放大后送单片机，由单片机实现各种控制功能的计算与判定并发出数控信号，数字信号经数/模转换器转换为模拟量信号，再经隔离放大后送可控硅驱动电路，去控制可控硅的分/断及风机启控。单片机主要是由中央处理器CPU、程序存储器、数据存储器、晶体振荡器以及相应的外围电路等部分组成。4.根据权利要求1所述无触点智能开关，其特征在于可控硅组合由单向可控硅、散热器、风机及相应的电路组成，每一相电流通路采取两个单向可控硅反向并联达到交流电的导通作用，通过并联一个RC电路抑制电路中的浪涌电压，将可控硅的控制极接在一起并与其它通路的可控硅控制极电连接，作为可控硅组合的控制极。在可控硅的本体上安装散热器和风机，风机的供电电源也通过一个可控硅与电源板相连，该可控硅受控于控制电路板的风机启控信号。可控硅组合的输入端通过信号采样器的接线端子与供电电源连接，输出端与开关的输出端子相连，可控硅组合的控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宝昀，肖龙旭，陈自军，伍淳清，汪海瀛，
申请(专利权)人：北京中利兴机电电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]