CN105826897A - 一种漏电断路器及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种漏电断路器及方法，包括：零序电流互感器，其与交流电路连接，用于感应漏电状况，生成漏电检测信号；限幅单元，其与零序电流互感器连接，用于根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；抗干扰单元，其与限幅单元连接，用于对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；漏电判别单元，其与抗干扰单元连接，用于对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；开关单元，其与漏电判别单元连接，用于根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；跳闸单元，其与开关单元连接，用于根据触发信号对交流电路进行断路。相对现有技术，本发明运行稳定、漏电检测精准，且反应快速。
Description
技术领域
本发明涉及断路器技术领域，特别涉及一种漏电断路器及方法。
背景技术
现有技术的漏电断路器存在以下问题：1、因雷电而产生的误动作；2、因无线电发射器产生误动作；3、高压线附近安装时多发误动作；4、因静电产生,产品误动作；5、电焊机负载时多发产品误动作；6、电源电压变动带来的产品误动作；7、3KA冲击电流时,芯片会烧坏，此类问题严重影响漏电断路器的稳定性和精准性，所以有必要对这些问题进行解决。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种运行稳定、漏电检测精准，且反应快速的漏电断路器及方法。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种漏电断路器，包括：
零序电流互感器，其与交流电路连接，用于感应漏电状况，生成漏电检测信号；
限幅单元，其与零序电流互感器连接，用于根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；
抗干扰单元，其与限幅单元连接，用于对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；
漏电判别单元，其与抗干扰单元连接，用于对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；
开关单元，其与漏电判别单元连接，用于根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；
跳闸单元，其与开关单元连接，用于根据触发信号对交流电路进行断路。
本发明的有益效果是：通过零序电流互感器、限幅单元、抗干扰单元、漏电判别单元、开关单元和跳闸单元的协调运作，能实现对交流电路中的漏电状况进行感应，并对感应信号的电压限幅和干扰过滤，提升漏电判别单元对漏电判别的精准性，当漏电判别单元判别漏电时，控制开关单元进行导通，产生励磁电流，跳闸单元感应励磁电流，对交流电路进行断路；提升了本装置的稳定性和漏电检测的精准性，且反应快速。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，所述限幅单元包括二极管D1、二极管D2和电阻R1，所述二极管D1的负极和正极分别与零序电流互感器的两个输出端连接；所述二极管D2的负极与所述二极管D1的正极连接，其正极与所述二极管D1的负极连接；所述电阻R1与所述二极管D1并联。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过二极管D1、二极管D2和电阻R1能有效实现对检测信号的幅度进行限定，有效过滤的高压或低压检测信号，提升检测信号的精准性。
进一步，所述抗干扰单元包括电阻R2、电阻R3和电容C1，所述电阻R2的一端与二极管D2的负极连接，另一端与电容C1的一端连接；所述电阻R3的一端与二极管D2的正极连接，另一端与电容C1的另一端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过电阻R2、电阻R3和电容C1能实现对静电和无线信号等低电流信号进行过滤，提升检测信号的精准性。
进一步，所述漏电判别单元包括处理器U1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电阻RD，所述处理器U1的第一端口和第二端口分别与所述电容C1的两端连接；所述处理器U1的第三端口为公共端；所述处理器U1的第四端口和第五端口连接后经电容C2与所述处理器U1的第三端口连接；所述处理器U1的第七端口经电容C4与所述处理器U1的第三端口连接；所述处理器U1的第六端口经电容C3和电容C4与所述处理器U1的第三端口连接，所述处理器U1的第八端口经电阻RD与所述开关单元连接，所述处理器U1的第八端口还经电容C5接地。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过漏电判别单元能有效实现对检测的精准判别，及时控制开关单元进行运作，反应迅速。
进一步，所述开关单元包括单向可控硅Q2，所述单向可控硅Q2的控制极与所述处理器U1的第七端口连接，所述单向可控硅Q2的阳极与电阻RD连接，所述单向可控硅Q2的阴极与所述处理器U1的第三端口连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过单向可控硅Q2使得电路短路，从而形成励磁电流，触发跳闸单元跳闸，反应速度快，安全稳定。
进一步，还包括整流单元，所述整流单元分别与所述开关单元和跳闸单元连接，用于将交流电路输入的交流电进行整流，向所述漏电判别单元和开关单元供电。
进一步，所述整流单元包括整流桥，所述整流桥的第一输入端和第二输入端分别与所述跳闸单元的两个输出端连接；所述整流桥的第一输出端与所述单向可控硅Q2的阴极连接，所述整流桥的第二输出端与所述单向可控硅Q2的阳极连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：整流桥能有效实现对接入的交流电进行整流，从而为漏电判别单元和开关单元提供直流电流，实现本装置稳定有效运行。
进一步，所述跳闸单元包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、电感L1和开闭触点K，所述压敏电阻RV1的两端分别与交流电路的火线和零线连接，所述电感L1的一端与所述压敏电阻RV1连接火线的一端连接；另一端与整流模块的第一输入端连接，所述压敏电阻RV2的一端分别与零线和所述整流桥的第三输入端连接，另一端分别与电感L1和所述整流桥的第一输入端连接；所述开闭触点K串联在交流电路上，所述电感L1与所述开闭触点K连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：压敏电阻RV1和压敏电阻RV2能防止因雷电而产生的误动作，能有效提升本装置的稳定性；通过电感L1触发开闭触点K进行断开，控制效率高。
本发明解决上述技术问题的另一技术方案如下：一种漏电断路方法，包括以下步骤：
步骤S1.零序电流互感器感应漏电状况，生成漏电检测信号；
步骤S2.限幅单元根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；
步骤S3.抗干扰单元对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；
步骤S4.漏电判别单元对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；
步骤S5.开关单元根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；
步骤S6.跳闸单元根据触发信号对交流电路进行断路。
本发明的有益效果是：通过零序电流互感器、限幅单元、抗干扰单元、漏电判别单元、开关单元和跳闸单元的协调运作，能实现对交流电路中的漏电状况进行感应，并对感应信号的电压限幅和干扰过滤，提升漏电判别单元对漏电判别的精准性，当漏电判别单元判别漏电时，控制开关单元进行导通，产生励磁电流，跳闸单元感应励磁电流，对交流电路进行断路；提升了本装置的稳定性和漏电检测的精准性，且反应快速。
附图说明
图1为本发明一种漏电断路器的电路原理图；
图2为本发明一种漏电断路器的连线原理图；
图3为本发明一种漏电断路方法的流程图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、零序电流互感器，2、限幅单元，3、抗干扰单元，4、漏电判别单元，5、开关单元，6、跳闸单元，7、整流单元。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
如图1所示，一种漏电断路器，包括：
零序电流互感器1，其与交流电路连接，用于感应漏电状况，生成漏电检测信号；
限幅单元2，其与零序电流互感器1连接，用于根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；
抗干扰单元3，其与限幅单元2连接，用于对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；
漏电判别单元4，其与抗干扰单元3连接，用于对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；
开关单元5，其与漏电判别单元4连接，用于根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；
跳闸单元6，其与开关单元5连接，用于根据触发信号对交流电路进行断路。
通过零序电流互感器、限幅单元、抗干扰单元、漏电判别单元、开关单元和跳闸单元的协调运作，能实现对交流电路中的漏电状况进行感应，并对感应信号的电压限幅和干扰过滤，提升漏电判别单元对漏电判别的精准性，当漏电判别单元判别漏电时，控制开关单元进行导通，产生励磁电流，跳闸单元感应励磁电流，对交流电路进行断路；提升了本装置的稳定性和漏电检测的精准性，且反应快速。
优选的，所述限幅单元2包括二极管D1、二极管D2和电阻R1，所述二极管D1的负极和正极分别与零序电流互感器1的两个输出端连接；所述二极管D2的负极与所述二极管D1的正极连接，其正极与所述二极管D1的负极连接；所述电阻R1与所述二极管D1并联；通过二极管D1、二极管D2和电阻R1能有效实现对检测信号的幅度进行限定，有效过滤的高压或低压检测信号，提升检测信号的精准性。
优选的，所述抗干扰单元3包括电阻R2、电阻R3和电容C1，所述电阻R2的一端与二极管D2的负极连接，另一端与电容C1的一端连接；所述电阻R3的一端与二极管D2的正极连接，另一端与电容C1的另一端连接；通过电阻R2、电阻R3和电容C1能实现对静电和无线信号等低电流信号进行过滤，提升检测信号的精准性。
优选的，所述漏电判别单元4包括处理器U1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电阻RD，所述处理器U1的第一端口和第二端口分别与所述电容C1的两端连接；所述处理器U1的第三端口为公共端；所述处理器U1的第四端口和第五端口连接后经电容C2与所述处理器U1的第三端口连接；所述处理器U1的第七端口经电容C4与所述处理器U1的第三端口连接；所述处理器U1的第六端口经电容C3和电容C4与所述处理器U1的第三端口连接，所述处理器U1的第八端口经电阻RD与所述开关单元5连接，所述处理器U1的第八端口还经电容C5接地；通过漏电判别单元4能有效实现对检测的精准判别，及时控制开关单元进行运作，反应迅速。
优选的，所述开关单元5包括单向可控硅Q2，所述单向可控硅Q2的控制极与所述处理器U1的第七端口连接，所述单向可控硅Q2的阳极与电阻RD连接，所述单向可控硅Q2的阴极与所述处理器U1的第三端口连接；通过单向可控硅Q2使得电路短路，从而形成励磁电流，触发跳闸单元跳闸，反应速度快，安全稳定。
优选的，还包括整流单元7，所述整流单元7分别与所述开关单元5和跳闸单元6连接，用于将交流电路输入的交流电进行整流，向所述漏电判别单元4和开关单元5供电。
优选的，所述整流单元7包括整流桥，所述整流桥的第一输入端和第二输入端分别与所述跳闸单元6的两个输出端连接；所述整流桥的第一输出端与所述单向可控硅Q2的阴极连接，所述整流桥的第二输出端与所述单向可控硅Q2的阳极连接；整流桥能有效实现对接入的交流电进行整流，从而为漏电判别单元和开关单元提供直流电流，实现本装置稳定有效运行。
优选的，所述跳闸单元6包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、电感L1和开闭触点K，所述压敏电阻RV1的两端分别与交流电路的火线和零线连接，所述电感L1的一端与所述压敏电阻RV1连接火线的一端连接；另一端与整流模块的第一输入端连接，所述压敏电阻RV2的一端分别与零线和所述整流桥的第三输入端连接，另一端分别与电感L1和所述整流桥的第一输入端连接；所述开闭触点K串联在交流电路上，所述电感L1与所述开闭触点K连接；压敏电阻RV1和压敏电阻RV2能防止因雷电而产生的误动作，能有效提升本装置的稳定性；通过电感L1触发开闭触点K进行断开，控制效率高。
实施本装置，如图2所示，将零序电流互感器1、限幅单元2、抗干扰单元3、漏电判别单元4、开关单元5和整流单元7通过环氧树脂灌封，得封装体；跳闸单元6的开闭触点K串联在交流电路中，封装体内的零序电流互感器1对开闭触点K和负载之间交流线路进行感应；
零序电流互感器1感应漏电状况，生成漏电检测信号；限幅单元2根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；抗干扰单元3对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；漏电判别单元4对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；开关单元5根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；跳闸单元6根据触发信号对交流电路进行断路。
通过零序电流互感器1、限幅单元2、抗干扰单元3、漏电判别单元4、开关单元5和跳闸单元6的协调运作，能实现对交流电路中的漏电状况进行感应，并对感应信号的电压限幅和干扰过滤，提升漏电判别单元4对漏电判别的精准性，当漏电判别单元4判别漏电时，控制开关单元5进行导通，产生励磁电流，跳闸单元6感应励磁电流，对交流电路进行断路；提升了本装置的稳定性和漏电检测的精准性，且反应快速。
如图3所示，一种漏电断路方法，包括以下步骤：
步骤S1.零序电流互感器感1应漏电状况，生成漏电检测信号；
步骤S2.限幅单元2根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；
步骤S3.抗干扰单元3对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；
步骤S4.漏电判别单元4对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；
步骤S5.开关单元5根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；
步骤S6.跳闸单元6根据触发信号对交流电路进行断路。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种漏电断路器，其特征在于，包括：
零序电流互感器(1)，其与交流电路连接，用于感应漏电状况，生成漏电检测信号；
限幅单元(2)，其与零序电流互感器(1)连接，用于根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；
抗干扰单元(3)，其与限幅单元(2)连接，用于对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；
漏电判别单元(4)，其与抗干扰单元(3)连接，用于对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；
开关单元(5)，其与漏电判别单元(4)连接，用于根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；
跳闸单元(6)，其与开关单元(5)连接，用于根据触发信号对交流电路进行断路。
2.根据权利要求1所述一种漏电断路器，其特征在于，所述限幅单元(2)包括二极管D1、二极管D2和电阻R1，所述二极管D1的负极和正极分别与零序电流互感器(1)的两个输出端连接；所述二极管D2的负极与所述二极管D1的正极连接，其正极与所述二极管D1的负极连接；所述电阻R1与所述二极管D1并联。
3.根据权利要求2所述一种漏电断路器，其特征在于：所述抗干扰单元(3)包括电阻R2、电阻R3和电容C1，所述电阻R2的一端与二极管D2的负极连接，另一端与电容C1的一端连接；所述电阻R3的一端与二极管D2的正极连接，另一端与电容C1的另一端连接。
4.根据权利要求3所述一种漏电断路器，其特征在于，所述漏电判别单元(4)包括处理器U1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5和电阻RD，所述处理器U1的第一端口和第二端口分别与所述电容C1的两端连接；所述处理器U1的第三端口为公共端；所述处理器U1的第四端口和第五端口连接后经电容C2与所述处理器U1的第三端口连接；所述处理器U1的第七端口经电容C4与所述处理器U1的第三端口连接；所述处理器U1的第六端口经电容C3和电容C4与所述处理器U1的第三端口连接，所述处理器U1的第八端口经电阻RD与所述开关单元(5)连接，所述处理器U1的第八端口还经电容C5接地。
5.根据权利要求4所述一种漏电断路器，其特征在于，所述开关单元(5)包括单向可控硅Q2，所述单向可控硅Q2的控制极与所述处理器U1的第七端口连接，所述单向可控硅Q2的阳极与电阻RD连接，所述单向可控硅Q2的阴极与所述处理器U1的第三端口连接。
6.根据权利要求5所述一种漏电断路器，其特征在于，还包括整流单元(7)，所述整流单元(7)分别与所述开关单元(5)和跳闸单元(6)连接，用于将交流电路输入的交流电进行整流，向所述漏电判别单元(4)和开关单元(5)供电。
7.根据权利要求6所述一种漏电断路器，其特征在于，所述整流单元(7)包括整流桥，所述整流桥的第一输入端和第二输入端分别与所述跳闸单元(6)的两个输出端连接；所述整流桥的第一输出端与所述单向可控硅Q2的阴极连接，所述整流桥的第二输出端与所述单向可控硅Q2的阳极连接。
8.根据权利要求7所述一种漏电断路器，其特征在于，所述跳闸单元(6)包括压敏电阻RV1、压敏电阻RV2、电感L1和开闭触点K，所述压敏电阻RV1的两端分别与交流电路的火线和零线连接，所述电感L1的一端与所述压敏电阻RV1连接火线的一端连接；另一端与整流模块的第一输入端连接，所述压敏电阻RV2的一端分别与零线和所述整流桥的第三输入端连接，另一端分别与电感L1和所述整流桥的第一输入端连接；所述开闭触点K串联在交流电路上，所述电感L1与所述开闭触点K连接。
9.一种漏电断路方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1.零序电流互感器感应漏电状况，生成漏电检测信号；
步骤S2.限幅单元根据电压的幅度阈值对漏电检测信号进行电压限幅；
步骤S3.抗干扰单元对电压限幅后的漏电检测信号进行干扰过滤；
步骤S4.漏电判别单元对过滤后的漏电检测信号进行漏电判别，当确定交流电路漏电时，生成控制信号；
步骤S5.开关单元根据控制信号进行闭合导通，生成触发信号；
步骤S6.跳闸单元根据触发信号对交流电路进行断路。
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