多功能电子式断路器制造技术

一种多功能电子式断路器，由电源部分；执行部分；指示部分和过电流；短路；缺相；漏电；中性线断路、开路等多种保护功能，由单元电路经积木式组合而成。可用于电力系统对不同电流、电压范围的控制和保护之用。对有关器件参数适当选择改变，还可用作控制交流接触器通断和变为新型防爆电器。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统的发、输、变、配、用等全过程中的自动检测、控制、保护之用的一种新型通、断电路装置。在现有的公知技术中，断路器功能比较单一，一般只有过电流、短路两种功能(现在也有附加漏电功能)。而基本工作原理是用热元件(双金属片)或液压电磁式(油杯式)进行保护的。其缺陷在于1、功耗大。双金属片是以电流通过电阻发热、变形、弯曲而工作的。据推算，每年全国仅消耗在双金属片上电能就不下数十亿度。2、消耗有色金属材料惊人。液压电磁式每万台要附加消耗数吨铜材和硅油;双金属片式的也要消耗数百公斤双金材料。3、理论脱离实际，可靠性差。液压电磁式无法在使用现场通过整定使之与实际使用中的线电流相匹配。热元件式虽能整定，也只能是跟着感觉走-凭经验和感觉整定。选用(或热元件的现场整定)时，只能根据理论计算的线路额定电流值，而无法在现场使之与实际正常运行电流值相吻合，这也就是可靠性低的根本所在。4、稳定性差。尤其是双金材料是采用两种膨胀系数不同的金属材料制成的，当电流通过该段阻性材料后产生热，并利用热效应下的物理特征而达到分断电路的目的。同样也就存在外界物理环境如环境温度、散热条件等都会使这种靠温度动作的机构产生误动或拒动。内部物理特性的变化起动电流的冲击或长期通电，都会使双全材料内部的金相结构发生物理变化，而无法再恢复到原有的整定值上去。5、功能不全面。尤其是对造成电机设备伤害最大的故障缺相运行没有有效的保护，只是依靠缺相后电流的变化作为依据，而由于上述第二条“理论脱离实际”的事实存在，对缺相运行保护的可靠性极差。6、无断零保护功能。对三相四线供电网络中因中性线(零线)断路(开路)而造成的在此范围内，凡是正在运行中且以中性线为回路的用电设备全部损坏的故障，没有任何防护功能。7、没有明确的故障记忆指示。当发生故障分断电路后，不能明确指示出故障原因所在，给维护人员作出正确判断代来不便。本专利技术的任务是1、将过电流、短路、漏电、缺相运行、断零等多种保护功能以积木式单元电路有机的组合在一起，使多种零部件、元器件、外壳等能同时为多种保护功能所共用。2、对过电流、短路保护功能采用了一个服从欧姆定律的无功耗;造价低;不消耗有色金属材料;不受外界环境、温度影响;且能真正“理论联系实际”-在使用现场方便、可靠、准确的整定到和线路的实际运行电流相匹配。3、对缺相运行的保护功能，采用了浮点电压运行的原理，制作出微功耗;无互感器;不受线路实际运行电流大小、有无的影响;不受电机、设备的接法、极数影响的全电子线路取代。4、在中性线出现断路、开路故障时，电子线路立即发出指令，断路器将在瞬间分断电路。5、除对线路实际运行与断路器保护电流匹配是否正确，是否达到最佳匹配状态都有明确的指示外，并能在电路分断后明确的指示出造成电路分断的故障原因。6、改变相应的元器件参数、型号，即可方便的应用到不同电压、电流范围内作通断电路的控制装置。也可和交流接触方便的配套使用，直至可以成为新型的防爆电器。解决任务的方法1、根据欧姆定律“电压或电流的有效值(或最大值)之比等于电阻”。这一原理，从断路器内部的动触头到输出接线端之间的电阻为mΩ、hΩ数量级的导体上，取出电流通过该段导体后而产生的忠实服从欧姆定律的mv级压降信号，此信号即为过电流、短路保护功能的基本信号源。将该信号送入电压比较器Ic(集成块)中比较，当有超出允许的电压值(即为超出允许的线电流)出现时，Ic块即有指令输出。2、当三相设备，尤其是电动机，发生缺相运行时，如A相，此时B、C两相电压通过电动机浇组交替的出现在A相线路上。对三相四线供电而言，此时A相对中性点-零线将产生一个较大的电压偏离。而对三相三线来说就必须在断路器内部重新构成一个新的中性点，并将此信号以浮点电压运行的方式，送入Ic块内比较。当出现异常时，Ic块即有信号输出。3、当三相四线配电线路中的中性线-零线在外力、碰撞、过流、短路等种种因素下出现了开路、断路时，其余三相相线上的相电压，均通过该网络范围内正在运行中的且以中性线为另一供电回路的各种电器、设备内部的电气回路，以120°电磁角交替的出现在中性线上。此时在此网络内凡以中性线为回路且正在运行中的各种设备，都将要承受超出其额定电压 倍的高压而在短时间内被摧毁容性负载将被击穿;感性负载将被烧毁;阻性负载将被熔断。本专利技术正是利用中性线上出现了 倍的高压，让电子线路发生指令迅速分断电路。4、将电源部分;执行部分;运行和故障记忆指示部分;漏保护部分;过电流、短路保护部分;缺零保护部分;缺相保护部分;都做成了独立的电路块，可以方便的进行组合和增减。5、将各功能块所发生的指令信号，同时送入执行部分和故障记忆指示部分，构成了各种保护功能的故障记忆指示。图一为组合后整体原理方框图。图二为电源部分电气原理图。图三为执行部分电气原理图。图四为故障记忆指示部分电气原理图。图五为过电流、短路保护部分电气原理图。图六为缺相保护部分电气原理图。图七为漏电保护部分电气原理图。图八为缺零保护部分电气原理图。参照附图对本专利技术的工作过程按附图顺序作一详细说明。图一为组合后整体原理方框图，图中A1＝电源部分，A2＝执行部分，A3＝故障记忆指示部分;AB1＝过电流、短路保护部分，AB2＝缺相保护部分，AB3＝漏电保护部分;AB4＝缺零保护部分。图二为电源部分电气原理图，图中K＝电源开关，兼有消除记忆-清零功能。B1＝电源变压器，D1-D4＝桥整流，C1＝滤波电容，R1＝限流，DW1＝稳压，C2＝再次滤波后供给各功能部分以稳定的工作电源。图三-1为执行部分电气原理图，图中L＝脱扣线圈，3CT1＝执行可控硅，当控制极得到高电平信号时，立即导通，L得电而使断路器脱扣自动分断电路，R3·C4＝阻·容抗干扰。C3、D5、R2的功能将在后面短路保护功能里叙述。图三-2为通过继电器J去控制如交流接触器脱机线圈等可作远距离操作控制的设备和电路中去。图四为故障记忆指示部分电气原理图，图中R4、R6、R8、R10、R12＝限流电阻，LED1＝过电流指示，LED2＝短路指示，LED3＝漏电指示，LED4＝缺相指示，LED5＝缺零指示，其余各相应的可控硅及其阻容元件构成了具有抗干扰性能的触发记忆控制回路。图五-1为过电流、短路保护部分第一种采样方式电气原理图。集成块(IC1)双输入端接到断路器内部动触头至输出接线端之间相应的(A，B)两点上，在有电流流过时，两点间必然会产生成正比的压降信号(VY)，此信号进入TC1，由R14和RW1构成比例运算，放大后由D6整流输出。由于IC1两输入端之间只有mΩ、nΩ数量级的阻值存在，完全可以认为是短路状态，因此抗干扰性能极强。信号放大的比例，由RW1在生产线上整定出，即为该断路器的保护电流范围，如10A-20A，50A-100A，250A-500A……。考虑到铜材导体的温度系数0.004Ω/℃对信号的影响，即温度每上升一度，铜导体上的电阻值就下降0.004，相应的A·B点间输出的压降信号(VY)也就降低了0.004。而目前的普通集成电路也都有一定的温度系数(0.001β/℃-0.01β/℃)，也就是说温度每上升一度，输入信号的灵敏度也上升0.001-0.01。在实际生产中可选用0.004B/℃的集成电路，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多功能电子式断路器，其特征在于：有电源部分（Ａ１）；执行部分（Ａ２）；故障记忆指示部分（Ａ３）；过电流、短路保护部分（ＡＢ１）；缺相保护部分（ＡＢ２）；漏电保护部分（ＡＢ３）；中性线开、断路保护部分（ＡＢ４）等积木式单元电路组成。

【技术特征摘要】
1.一种多功能电子式断路器，其特征在于有电源部分(A1)；执行部分(A2)；故障记忆指示部分(A3)；过电流、短路保护部分(AB1)；缺相保护部分(AB2)；漏电保护部分(AB3)；中性线开、断路保护部分(AB4)等积木式单元电路组成。2.根据权利要求1所述的多功能电子断路器，其特征在于A·B两点间输出的服从欧姆定律的压降信号(VY)，是过电流、短路保护的基本信号。3.根据权利要求1和2所述的多功能电子式断路器，其特征在于通过RW2的现场调整，可使实际运行电流和断路器的实际保护电流达到最佳匹配状态，并以LE06、LE07、LE08给予明确的区分和指示。...

【专利技术属性】
技术研发人员：阚武，
申请(专利权)人：阚武，
类型：发明
国别省市：15[中国|内蒙]