一种本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关转让专利

申请号 : CN201710935081.8

文献号 : CN107453322B

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发明人 : 李炎周游曲达

申请人 : 沈阳市中兴防爆电器总厂有限公司

摘要 :

本发明提供一种本地‑异地双重复位‑测试自保漏电防爆控制开关,涉及防爆配电箱的漏电保护技术领域。包括电源处理电路、取样电路、测试电路、信号处理电路、信号判断电路、驱动及故障显示与复位电路、漏电流数据输出电路和故障状态输出电路;电源处理电路为控制开关提供直流电源,取样电路输出端连接信号处理电路,测试电路驱动取样电路工作,信号处理电路输出端连接信号判断电路和漏电流数据输出电路,信号判断电路输出端连接驱动及故障显示与复位电路。本发明可用于任何单相或三相负载场合,对电器设备的绝缘状况进行监视,可通过现场本地和远距离异地两种方式进行测试和复位,漏电检测灵活性高,能快速方便地对控制进行可恢复性改变。

权利要求 :

1.一种本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:包括电源处理电路、取样电路、测试电路、信号处理电路、信号判断电路、驱动及故障显示与复位电路、漏电流数据输出电路和故障状态输出电路;

电源处理电路的输入端连接主回路交流电源,输出±DC12V电源,输出端连接其他需要直流电源的各电路的电源输入端,提供直流电源;

取样电路用于将不同灵敏度的信号电压调整到同一电压值,输出交流电压检测信号,包括漏电取样电路和灵敏度档位选择电路,漏电取样电路通过一个零序电流互感器与主回路连接进行漏电取样,漏电取样电路的输出端连接灵敏度档位选择电路,根据实际情况选择灵敏度档位,灵敏度档位选择电路的输出端连接信号处理电路的信号输入端;取样电路具体包括零序电流互感器LH、电位计VR2-VR4、选档开关K、电阻R18;选档开关K是一个单刀四掷开关,用于漏电灵敏度选择,包括三个不同灵敏度开关选择触点、不检测灵敏度触点和总接线端,检测灵敏度在30mA-5000mA范围内可调;主回路的三相线和N相线同时穿过零序电流互感器LH的一次线圈,零序电流互感器LH的二次线圈的正负两端并联在电阻R18的两端,零序电流互感器LH的二次线圈的负端接地;电位计VR2-VR4通过其固定端均并联在电阻R18的两端,电位计VR2-VR4的活动端分别连接选档开关K的三个不同灵敏度开关选择触点,选档开关K的不检测灵敏度触点接地;选档开关K的总接线端作为取样电路的输出端输出交流电压检测信号,并与信号处理电路的信号输入端连接;

测试电路用于检测所述防爆控制开关的动作是否正常,并模拟形成一个漏电流,驱动取样电路工作,测试电路包括相并联的本地测试单元和异地测试单元,测试电路的一端与主回路交流电源穿入零序电流互感器后的一相火线连接,另一端与主回路交流电源未穿入零序电流互感器的零线连接;所述测试电路具体包括本地测试按钮ST、异地测试按钮ST'和电阻R0;本地测试按钮ST常开触点与异地测试按钮ST'常开触点并联后的一端与穿过零序电流互感器LH一次侧的主回路的一相火线连接,另一端与电阻R0的一端连接,电阻R0的另一端与没有穿过零序电流互感器LH一次侧的N相线连接;

信号处理电路用于对取样电路输出的交流电压检测信号进行整流、放大和滤波处理,输出直流电压信号,包括依次连接的信号处理保护电路、全波整流电路、电压放大电路和L型低通滤波器,信号处理电路的输出端连接信号判断电路的输入端和漏电流数据输出电路的输入端;

信号判断电路用于实现对检测漏电流与标准值的比较判断,其输出端连接驱动及故障显示与复位电路的输入端;

漏电流数据输出电路用于定量显示具体漏电流的大小;

驱动及故障显示与复位电路包括主回路驱动部分、故障显示部分和复位部分,主回路驱动部分用于通过中间继电器驱动交流接触器进行主回路电源通断的控制,故障显示部分用于根据信号判断电路的输出进行故障处理与显示,复位部分用于在故障处理后对该电路进行复位,重新进入检测状态,其中间继电器触点输出端连接故障状态输出电路;其中复位部分包括本地复位单元和异地复位单元;

所述驱动及故障显示与复位电路具体包括电阻R0、R3-R5、三极管T、发光二极管D9、保护二极管D10、中间继电器J1、交流接触器JC、熔断器FU、本地复位按钮SF和异地复位按钮SF';发光二极管D9与电阻R3的串联支路、保护二极管D10、中间继电器J1的线圈均与电阻R4相并联,该并联结构的第一端连接+DC12V电源,该并联结构的第二端为驱动及故障显示与复位电路的输入端,并同时与电阻R5的第一端和三极管T的集电极连接;发光二极管D9正向连接,保护二极管D10反向连接;电阻R5的第二端同时连接三极管T的基极和异地复位按钮SF'的第一端,三极管T的发射极接地;电阻R0的第一端连接+DC12V电源,电阻R0的第二端连接中间继电器J1的常开触点第一端,中间继电器J1的常开触点第二端连接本地复位按钮SF常开触点的第一端,本地复位按钮SF常开触点的第二端连接异地复位按钮SF'常开触点第二端;主交流接触器JC的线圈与中间继电器J1的一个常闭触点、熔断器FU串联后连接到AC380V或AC220V电源上,实现控制回路的通断,交流接触器JC的主触点串联在AC380V或AC220V电源的主回路中,实现主回路电源的通断;

故障状态输出电路用于输出漏电故障状态信号。

2.根据权利要求1所述的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:所述电源处理电路具体包括变压器B1、整流电路U0、保护二极管D5、D6、发光二极管D7、D8、电容C1-C6、电阻R1、R2和三端稳压器U1、U2;整流电路U0为二极管D1-D4构成的整流桥;

变压器B1将主回路的交流电源变为AC30V,其两个输入端连接主回路的交流电源的火线L和零线N,两个输出端连接整流电路U0的两个输入端;整流电路U0的两个输出端分别连接电容C1与C3的并联滤波电路的输入端和电容C2与C4的并联滤波电路的输入端;两路滤波电路的输入端分别还连接三端稳压器U1和U2的输入端,三端稳压器U1和U2的输出端作为电源处理电路的输出端,输出±DC12V电源;保护二极管D5、D6分别并联在三端稳压器U1的输入输出之间和三端稳压器U2的输入输出之间;电容C5、C6分别并联在三端稳压器U1和三端稳压器U2的输出端与地之间,发光二极管D7与电阻R1串联后并联在电容C5两端,发光二极管D8与电阻R2串联后并联在电容C6两端,发光二极管D7、D8作为±DC12V电源指示灯。

3.根据权利要求1所述的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:所述信号处理电路中的信号处理保护电路包括两个反向并联的保护二极管D13和D14,该并联结构的一端为信号处理电路的信号输入端,另一端接地;全波整流电路包括运算放大器U7、U8、电阻R11-R17和二极管D11-D12;电压放大电路包括运算放大器U6、电阻R8-R10和变阻器VR1,变阻器VR1为调零电位计;L型低通滤波器包括相串联的电阻R7和电容C7,电阻R7与电容C7的连接点为信号处理电路的输出端,输出直流电压信号。

4.根据权利要求1所述的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:所述信号判断电路具体包括稳压器U4、电阻R6和电压比较器U3,电压比较器U3的正极输入端为信号判断电路的输入端,电压比较器U3的输出端为信号判断电路的输出端;稳压器U4的负端接地,稳压器U4的正端和电阻R6的一端均连接在电压比较器U3的负极输入端,电阻R6的另一端连接电压比较器U3的电源正极,电压比较器U3的电源正、负极分别连接电源处理电路输出的±DC12V电源。

5.根据权利要求1所述的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:所述漏电流数据输出电路具体包括运算放大器U5和外接显示仪表V;运算放大器U5的正极输入端为漏电流数据输出电路的输入端,运算放大器U5的负极输入端直接与运算放大器U5的输出端连接,运算放大器U5的输出端连接显示仪表V的一端,显示仪表V的另一端接地。

6.根据权利要求5所述的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:所述显示仪表V的两端还并联有mV/4-20mA信号变送器,该变送器采用AC220V电压进行供电,用于实现远距离4-20mV信号的数据传送。

7.根据权利要求5所述的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:所述显示仪表V设有RS485输出接口,并配有相应的通信协议,用于实现远距离各类数据的RS485通信方式的数据远传。

8.根据权利要求1所述的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,其特征在于:故障状态输出电路包括中间继电器J1的一对带公共端的常开、常闭触点,作为漏电故障输出信号,用于漏电故障远传开关量信号输出端;中间继电器J1的常开触点闭合、常闭触点断开为有漏电故障,中间继电器J1的常开触点断开、常闭触点闭合为无漏电故障。

说明书 :

一种本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关

技术领域

[0001] 本发明涉及防爆配电箱的漏电保护技术领域,尤其涉及一种本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关。

背景技术

[0002] 在易燃、易爆场所,例如:石油、化工、医药、粮食、军工、卫星及导弹发射等场所,经常会遇到各种易燃、易爆的具有危险性的气体和蒸汽,像这些具有一定操作危险性的厂矿企业,现场都会配有相应的防爆配电箱,用来合理分配电能,方便对电路开合操作,直观显示电路的导通状态,然而因绝缘损坏和意外的漏电时常威胁着人们的生命安全。为了防止触电事故给现场工作人员带来人身伤害,减小企业经济损失,及时有效的提供必要的漏电保护装置是应采取的必要措施。目前现有漏电保护装置大多数只能实现现场复位、测试操作,而不能实现异地复位、测试。例如,如果防爆箱内安装这样的漏电保护器后,一旦发生漏电保护跳闸时,现场操作人员需要现场打开防爆箱盖进行复位操作;漏电断路器的测试工作也需要周期的进行(一般周期为一至二个月进行一次),而每次测试工作均需现场操作人员打开防爆箱盖进行。众所周知防爆配电箱的拆装操作是非常复杂的,这样无形中增加了操作人员的工作强度,如果遇到需要延时开箱操作的箱体时,操作就更加繁琐,可谓既增加操作难度又降低工作效率。目前随着现代工业企业生产自动化趋势,设备大规模集中控制成为主流,在这种情况下,具有本地-异地双重复位-测试功能的自保漏电防爆控制开关更有其实用意义。

发明内容

[0003] 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,可用于任何单相或三相负载场合,对电器设备的绝缘状况进行监视,及时切断电源,并发出故障报警;故障处理后可通过现场和远距离两种方式来复位,漏电检测的灵活性高,能快速方便地对控制进行可恢复性的改变。
[0004] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:
[0005] 一种本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,包括电源处理电路、取样电路、测试电路、信号处理电路、信号判断电路、驱动及故障显示与复位电路、漏电流数据输出电路和故障状态输出电路;
[0006] 电源处理电路的输入端连接主回路交流电源,输出±DC12V电源,输出端连接其他需要直流电源的各电路的电源输入端,提供直流电源;
[0007] 取样电路用于将不同灵敏度的信号电压调整到同一电压值,输出交流电压检测信号,包括漏电取样电路和灵敏度档位选择电路,漏电取样电路通过一个零序电流互感器与主回路连接进行漏电取样,漏电取样电路的输出端连接灵敏度档位选择电路,根据实际情况选择灵敏度档位,灵敏度档位选择电路的输出端连接信号处理电路的信号输入端;
[0008] 测试电路用于检测所述防爆控制开关的动作是否正常,并模拟形成一个漏电流,驱动取样电路工作,测试电路包括相并联的本地测试单元和异地测试单元,测试电路的一端与主回路交流电源穿入零序电流互感器后的一相火线连接,另一端与主回路交流电源未穿入零序电流互感器的零线连接;
[0009] 信号处理电路用于对取样电路输出的交流电压检测信号进行整流、放大和滤波处理,输出直流电压信号,包括依次连接的信号处理保护电路、全波整流电路、电压放大电路和L型低通滤波器,信号处理电路的输出端连接信号判断电路的输入端和漏电流数据输出电路的输入端;
[0010] 信号判断电路用于实现对检测漏电流与标准值的比较判断,其输出端连接驱动及故障显示与复位电路的输入端;
[0011] 漏电流数据输出电路用于定量显示具体漏电流的大小;
[0012] 驱动及故障显示与复位电路包括主回路驱动部分、故障显示部分和复位部分,主回路驱动部分用于通过中间继电器驱动交流接触器进行主回路电源通断的控制,故障显示部分用于根据信号判断电路的输出进行故障处理与显示,复位部分用于在故障处理后对该电路进行复位,重新进入检测状态,其中间继电器触点输出端连接故障状态输出电路;其中复位部分包括本地复位单元和异地复位单元;
[0013] 故障状态输出电路用于输出漏电故障状态信号。
[0014] 进一步地,电源处理电路具体包括变压器B1、整流电路U0、保护二极管D5、D6、发光二极管D7、D8、电容C1-C6、电阻R1、R2和三端稳压器U1、U2;整流电路U0为二极管D1-D4构成的整流桥;变压器B1将主回路的交流电源变为AC30V,其两个输入端连接主回路的交流电源的火线L和零线N,两个输出端连接整流电路U0的两个输入端;整流电路U0的两个输出端分别连接电容C1与C3的并联滤波电路的输入端和电容C2与C4的并联滤波电路的输入端;两路滤波电路的输入端分别还连接三端稳压器U1和U2的输入端,三端稳压器U1和U2的输出端作为电源处理电路的输出端,输出±DC12V电源;保护二极管D5、D6分别并联在三端稳压器U1的输入输出之间和三端稳压器U2的输入输出之间;电容C5、C6分别并联在三端稳压器U1和三端稳压器U2的输出端与地之间,发光二极管D7与电阻R1串联后并联在电容C5两端,发光二极管D8与电阻R2串联后并联在电容C6两端,发光二极管D7、D8作为±DC12V电源指示灯。
[0015] 进一步地,取样电路具体包括零序电流互感器LH、电位计VR2-VR4、选档开关K、电阻R18;选档开关K是一个单刀四掷开关,用于漏电灵敏度选择,包括三个不同灵敏度开关选择触点、不检测灵敏度触点和总接线端,检测灵敏度在30mA-5000mA范围内可调;主回路的三相线和N相线同时穿过零序电流互感器LH的一次线圈,零序电流互感器LH的二次线圈的正负两端并联在电阻R18的两端,零序电流互感器LH的二次线圈的负端接地;电位计VR2-VR4通过其固定端均并联在电阻R18的两端,电位计VR2-VR4的活动端分别连接选档开关K的三个不同灵敏度开关选择触点,选档开关K的不检测灵敏度触点接地;选档开关K的总接线端作为取样电路的输出端输出交流电压检测信号,并与信号处理电路的信号输入端连接。
[0016] 进一步地,测试电路具体包括本地测试按钮ST、异地测试按钮ST'和电阻R0;本地测试按钮ST常开触点与异地测试按钮ST'常开触点并联后的一端与穿过零序电流互感器LH一次侧的主回路的一相火线连接,另一端与电阻R0的一端连接,电阻R0的另一端与没有穿过零序电流互感器LH一次侧的N相线连接。
[0017] 进一步地,信号处理电路中的信号处理保护电路包括两个反向并联的保护二极管D13和D14,该并联结构的一端为信号处理电路的信号输入端,另一端接地;全波整流电路包括运算放大器U7、U8、电阻R11-R17和二极管D11-D12;电压放大电路包括运算放大器U6、电阻R8-R10和变阻器VR1,变阻器VR1为调零电位计;L型低通滤波器包括相串联的电阻R7和电容C7,电阻R7与电容C7的连接点为信号处理电路的输出端,输出直流电压信号。
[0018] 进一步地,信号判断电路具体包括稳压器U4、电阻R6和电压比较器U3,电压比较器U3的正极输入端为信号判断电路的输入端,电压比较器U3的输出端为信号判断电路的输出端;稳压器U4的负端接地,稳压器U4的正端和电阻R6的一端均连接在电压比较器U3的负极输入端,电阻R6的另一端连接电压比较器U3的电源正极,电压比较器U3的电源正、负极分别连接电源处理电路输出的±DC12V电源。
[0019] 进一步地,漏电流数据输出电路具体包括运算放大器U5和外接显示仪表V;运算放大器U5的正极输入端为漏电流数据输出电路的输入端,运算放大器U5的负极输入端直接与运算放大器U5的输出端连接,运算放大器U5的输出端连接显示仪表V的一端,显示仪表V的另一端接地。
[0020] 进一步地,显示仪表V的两端还并联有mV/4-20mA信号变送器,该变送器采用AC220V电压进行供电,用于实现远距离4-20mV信号的数据传送。
[0021] 进一步地,显示仪表V设有RS485输出接口,并配有相应的通信协议,用于实现远距离各类数据的RS485通信方式的数据远传。
[0022] 进一步地,驱动及故障显示与复位电路具体包括电阻R0、R3-R5、三极管T、发光二极管D9、保护二极管D10、中间继电器J1、交流接触器JC、熔断器FU、本地复位按钮SF和异地复位按钮SF';发光二极管D9与电阻R3的串联支路、保护二极管D10、中间继电器J1的线圈均与电阻R4相并联,该并联结构的第一端连接+DC12V电源,该并联结构的第二端为驱动及故障显示与复位电路的输入端,并同时与电阻R5的第一端和三极管T的集电极连接;发光二极管D9正向连接,保护二极管D10反向连接;电阻R5的第二端同时连接三极管T的基极和异地复位按钮SF'的第一端,三极管T的发射极接地;电阻R0的第一端连接+DC12V电源,电阻R0的第二端连接中间继电器J1的常开触点第一端,中间继电器J1的常开触点第二端连接本地复位按钮SF常开触点的第一端,本地复位按钮SF常开触点的第二端连接异地复位按钮SF'常开触点第二端;主交流接触器JC的线圈与中间继电器J1的一个常闭触点、熔断器FU串联后连接到AC380V或AC220V电源上,实现控制回路的通断,交流接触器JC的主触点串联在AC380V或AC220V电源的主回路中,实现主回路电源的通断;
[0023] 故障状态输出电路包括中间继电器J1的一对带公共端的常开、常闭触点,作为漏电故障输出信号,用于漏电故障远传开关量信号输出端。中间继电器J1的常开触点闭合、常闭触点断开为有漏电故障,中间继电器J1的常开触点断开、常闭触点闭合为无漏电故障。
[0024] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本发明提供的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,是一种监视电气线路漏电状况并切断故障线路供电的装置,可用于任何非防爆、防爆单相或三相负载场合,对电器设备的绝缘状况进行监视,从而有效地进行人身安全保护和电气火灾的预防。当用电设备因绝缘损坏或发生意外的人体触电时,该控制开关能迅速切断电源,并以灯光报警和备用信号传输的方式将故障及时发送出去,通过配以不同的变送器仪表,漏电流值可实现多种备用信号输出;设有现场测试、复位按钮和异地测试、复位接口,方便实现远距离漏电开关测试、复位功能;设有多段灵敏度检测选择开关并设置不检测漏电档位,且可以外引操作,能有效增加漏电检测的灵活性,检测灵敏度30mA-5000mA可调;预留漏电电流值显示窗口,轻松检测现场设备漏电流状况;一旦现场遭遇到不适合使用漏电保护器的场合或临时性不需要漏电保护时,在不改变线路接线及器件的情况下,能快速方便地对控制进行可恢复性的改变。

附图说明

[0025] 图1为本发明实施例提供的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关功能框图;
[0026] 图2为本发明实施例提供的电源处理电路的原理图;
[0027] 图3为本发明实施例提供的取样电路的原理图;
[0028] 图4为本发明实施例提供的信号处理电路的原理图;
[0029] 图5为本发明实施例提供的信号判断电路、驱动及故障显示与复位电路、漏电流数据输出电路和故障状态输出电路的原理图;
[0030] 图6为本发明实施例提供的测试电路的原理图。
[0031] 图中:301、取样电路;401、信号处理保护电路;402、全波整流电路;403、电压放大电路;404、L型低通滤波器;501、信号判断电路;502、漏电流数据输出电路;503、驱动及故障显示与复位电路;504、故障状态输出电路。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图和实施例,对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。
[0033] 一种本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关,如图1所示,功能上分为八部分,分别为电源处理电路、取样电路、信号处理电路、信号判断电路、驱动及故障显示与复位电路、漏电流数据输出电路、测试电路和故障状态输出电路,具体由零序电流互感器、交流接触器、中间继电器、按钮、变压器、运算放大器、电压比较器、稳压器、电阻、电容、二极管,变阻器、接线端子、显示仪表等器件组成。各部分电路安装在一个箱体中,箱体表面设有若干接线端子,各部分电路中的开关按钮等安装在箱体表面,并通过各接线端子与箱体内部的电路器件连接。
[0034] 电源处理电路的输入端连接AC220V电源,输出±DC12V电源,输出端连接其他需要直流电源的各电路的电源输入端,提供直流电源,如图2所示,具体包括变压器B1、整流电路U0、保护二极管D5、D6、发光二极管D7、D8、电容C1-C6、电阻R1、R2和三端稳压器U1、U2;整流电路U0为二极管D1-D4构成的整流桥。变压器B1的两个输入端连接AC220V的火线L和零线N,两个输出端连接整流电路U0的两个输入端;整流电路U0的两个输出端分别连接电容C1与C3的并联滤波电路的输入端和电容C2与C4的并联滤波电路的输入端;两路滤波电路的输入端分别还连接三端稳压器U1和U2的输入端,三端稳压器U1和U2的输出端作为电源处理电路的输出端,输出±DC12V电源;保护二极管D5、D6分别并联在三端稳压器U1的输入输出之间和三端稳压器U2的输入输出之间;电容C5、C6分别并联在三端稳压器U1和三端稳压器U2的输出端与地之间,发光二极管D7与电阻R1串联后并联在电容C5两端,发光二极管D8与电阻R2串联后并联在电容C6两端。由变压器B1将来自火线L和零线N的AC220V变为AC30V,经过二极管D1-D4整流和分别经过电容C1和C3、C2和C4滤波后分别进入三端稳压器U1和U2,输出±DC12V电源,供后续电路使用,发光二极管D7、D8作为±DC12V电源指示灯。
[0035] 取样电路用于将不同灵敏度的信号电压调整到同一电压值,其输出端连接信号处理电路的信号输入端,如图3所示,取样电路301具体包括零序电流互感器LH、电位计VR2-VR4,选档开关K、电阻R18。箱体上的接线端子1~4连接外部的三相AC380V或单相AC220V输入电源,经过本实施例提供的控制开关后通过接线端子5~8连接外部负载,实现电气线路漏电状况的监视与线路故障处理。选档开关K是一个单刀四掷开关,其选档操作手柄通过接线端子引到接线箱的外面操作(如果不需要也可以不外引),可实现在箱体外部进行灵敏度选择,包括三个不同灵敏度开关选择触点、不检测灵敏度触点和总接线端,检测灵敏度30mA-5000mA可调,是根据实际检测必要性取的可调范围,可以根据用户的具体要求滑动变换电位计的阻值来确定三档灵敏度的具体值,本实施例中设置3种灵敏度分别为30mA、
100mA、300mA。主回路的A\B\C三相线和N相线同时穿过零序电流互感器LH的一次线圈,零序电流互感器LH的二次线圈的正负两端并联在电阻R18的两端,零序电流互感器LH的二次线圈的负端接地;电位计VR2-VR4通过其固定端均并联在电阻R18的两端,电位计VR2-VR4的活动端分别通过接线端子9~11连接选档开关K的三个不同灵敏度开关选择触点,选档开关K的不检测灵敏度触点通过接线端子12接地;选档开关K的总接线端作为取样电路的输出端输出交流电压检测信号,并通过接线端子13与信号处理电路的信号输入端连接。
[0036] 电阻R18将电流信号变换为电压信号,再通过选档开关K与电位计VR2-VR4,把不同灵敏度的信号电压调整到同一电压值以备后续电路使用。如果选择开关指定在30mA,那么检测到漏电流超过30mA时进行报警动作(报警输出,切断主回路电源),其他档位以此类推。如果开关指定在不检测灵敏度触点时,那么不论漏电流多大,均无漏电流超限报警,主电路不跳闸,此功能可用于临时不需要用漏电保护场合快速转换或不明确现场是否有不适合漏电断路器保护设备场合使用。
[0037] 信号处理电路用于对取样电路301输出的交流电压检测信号进行整流、放大和滤波处理,输出直流电压信号,包括依次连接的信号处理保护电路401、全波整流电路402、电压放大电路403和L型低通滤波器404,信号处理电路的输出端连接信号判断电路501的输入端和漏电流数据输出电路503的输入端。如图4所示,信号处理电路的信号处理保护电路包括两个反向并联的保护二极管D13和D14,该并联结构的一端为信号处理电路的信号输入端;全波整流电路包括运算放大器U7、U8、电阻R11-R17和二极管D11-D12;电压放大电路包括运算放大器U6、电阻R8-R10和变阻器VR1,变阻器VR1为调零电位计;L型低通滤波器包括相串联的电阻R7和电容C7,电阻R7与电容C7的连接点为信号处理电路的输出端,输出直流电压信号。输入的交流电压检测信号(即上一级取样电路输出的调整后的同一电压值)经过全波整流电路形成脉冲电压信号,再通过电压放大电路进行放大后,经过L型低通滤波器变为直流电压信号,一路进入下级信号判断电路,另一路进入下级漏电流数据输出电路。
[0038] 信号判断电路用于实现对检测漏电流与标准值的比较判断,其输出端连接驱动及故障显示与复位电路的输入端,如图5所示,信号判断电路501具体包括稳压器U4、电阻R6和电压比较器U3。电压比较器U3的正极输入端为信号判断电路的输入端,电压比较器U3的输出端为信号判断电路的输出端;稳压器U4的负端接地,稳压器U4的正端和电阻R6的一端均连接在电压比较器U3的负极输入端,电阻R6的另一端连接电压比较器U3的电源正极,电压比较器U3的电源正、负极分别连接电源处理电路输出的±DC12V电源。稳压器U4用于形成稳定的基准电压,作为电压比较器U3的负极比较标准,当上级信号处理电路的输出采样信号进入电压比较器U3正极时,该信号与负极比较标准进行比较,高于或低于比较标准时,电压比较器U3的输出信号也跟随高低不同,从而实现对检测漏电流的判断,判断的结果直接进入下一级驱动及故障显示与复位电路。若比较结果为低电平,则无漏电故障,若比较结果为高电平,则进行故障显示。
[0039] 漏电流数据输出电路用于定量显示具体漏电流的大小,如图5所示,漏电流数据输出电路502具体包括运算放大器U5和外接显示仪表V。运算放大器U5的正极输入端为漏电流数据输出电路的输入端,运算放大器U5的负极输入端直接与运算放大器U5的输出端连接,运算放大器U5的输出端连接指针或数字显示仪表V的一端,仪表V的另一端接地。输入信号(输入信号引自信号处理电路输出端)经过运算放大器U5进行阻抗变换后通过接线端子16连接指针或数字显示仪表V的一端,仪表V的另一端通过接线端子17连接DC0V,如果将16、17端子连接带有mV/4-20mA信号变送器的仪表,或者直接连接mV/4-20mA信号变送器,再配以适当的供电电压(本实施例可提供AC220V电压)就可实现远距离4-20mV信号的数据传送。如果将16、17接线端子连接带有RS485输出并配有相应的通信协议的仪表,再配以适当的供电电压(本实施例可提供AC220V电压)就可实现远距离各类数据的RS485通信方式的数据远传,等等。总之,漏电流数据输出电路是为了提供一个灵活的基本输出接口,以适应与用户的控制系统进行多样化的数据衔接。
[0040] 驱动及故障显示与复位电路用于根据信号判断电路的输出进行故障处理与显示,并在故障处理后对电路进行复位,重新进入检测状态;其中复位电路包括本地复位单元和异地复位单元。如图5所示,驱动及故障显示与复位电路503具体包括电阻R0、电阻R3-R5、三极管T、发光二极管D9、保护二极管D10、中间继电器J1、交流接触器JC、熔断器FU、本地复位按钮SF和异地复位按钮SF'。发光二极管D9与电阻R3的串联支路、保护二极管D10、中间继电器J1的线圈均与电阻R4相并联,该并联结构的第一端连接+DC12V电源,该并联结构的第二端为驱动及故障显示与复位电路的输入端,并同时与电阻R5的第一端和三极管T的集电极连接;发光二极管D9正向连接,保护二极管D10反向连接;电阻R5的第二端同时连接三极管T的基极和异地复位按钮SF'的第一端,三极管T的发射极接地;电阻R0的第一端连接+DC12V电源,电阻R0的第二端连接中间继电器J1的常开触点第一端,中间继电器J1的常开触点第二端连接本地复位按钮SF常开触点的第一端,本地复位按钮SF常开触点的第二端连接异地复位按钮SF'常开触点第二端;主交流接触器JC的线圈与中间继电器J1的一个常闭触点、熔断器FU串联后连接到AC380V或AC220V电源上,实现控制回路的通断,交流接触器JC的主触点串联在AC380V或AC220V电源的主回路中,用中间继电器J1来驱动主交流接触器JC,实现主回路电源的通断。具体实施中,如果用户系统中携带主回路交流接触器,该控制开关中的交流接触器JC可以用用户的交流接触器替代;如果不需要异地复位功能,异地复位按钮SF'要用短接线替代。
[0041] 当上级信号判断电路的比较结果为低电平时(即无漏电故障),三极管T不导通,中间继电器J1不动作,交流接触器JC闭合,主回路导通,发光二极管D9无显示;当上级比较结果为高电平时,三极管T饱和导通,中间继电器J1动作,JI实现自保同时带动交流接触器JC动作切断电源,发光二极管D9进行故障显示。故障处理后,按动本地复位按钮SF实现本地复位控制操作,或按动异地复位按钮SF'实现异地复位控制操作,使漏电保护器重新进入检测状态。
[0042] 故障状态输出电路用于输出漏电故障,如图5中的故障状态输出电路504所示,包括中间继电器J1的一对带公共端的常开、常闭触点,分别引出到接线端子18、19、20上作为漏电故障输出信号,用于漏电故障远传开关量信号输出端。中间继电器J1的常开触点闭合、常闭触点断开为有漏电故障,中间继电器J1的常开触点断开、常闭触点闭合为无漏电故障。
[0043] 测试电路用于检测所述防爆控制开关的动作是否正常,并模拟形成一个漏电流,驱动取样电路工作,测试电路包括相并联的本地测试单元和异地测试单元,如图6所示,测试电路具体包括本地测试按钮ST、异地测试按钮ST'和电阻R0。本地测试按钮ST常开触点与异地测试按钮ST'常开触点并联后的一端与穿过零序互感器LH一次侧主回路的一相火线连接,本实施例中连接C相线,另一端与电阻R0的一端连接,电阻R0的另一端与没有穿过零序互感器LH一次侧的N相线连接。通过接通本地测试按钮ST或异地测试按钮ST',在零序互感器LH一次侧模拟形成一个漏电流,从而驱动后续检测电路工作;用户通过按动本地测试按钮ST或异地测试按钮ST'检测所述防爆控制开关的动作是否正常,如果按动本地测试按钮ST或异地测试按钮ST'后,中间继电器J1动作,主电路断电,即为正常。具体实施中,如果不需要异地测试功能,则异地测试按钮ST'处断路,不用接线。
[0044] 本实施例提供的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关的工作原理如下。
[0045] 在正常供电时,零序电流互感器LH的初级两相或三相电流平衡,根据电磁感应原理,在闭合的铁芯磁路上合成磁通为零,次级没有感应电压产生,比较器U3输出端为低电位,三极管T不导通,中间继电器J1线圈不得电,漏电指示灯D9不亮,J1的常闭触点闭合、常开触点断开,交流接触器JC线圈得电,JC常开触点闭合,主回路输出端有电。
[0046] 当人不慎触及电器的带电部位,或电器自身绝缘下降导致漏电,都会使初级线圈流入与流出电流不再相等,合成磁通不为零。这时零序电流互感器LH的次级产生感应电压。通过选档开关K的引导,使该电压信号进入信号处理电路中进行整流、放大、滤波电路的处理后,一路通过运算放大器U5进入端子16、17,连接到显示仪表V上进行漏电流的大小显示,另一路进入电压比较器U3进行判断处理,当检测电压信号小于设定电压(即稳压器U4形成的负极比较标准)时,比较器U3输出为低电位,三极管T不导通,中间继电器J1线圈不得电,漏电指示灯D9不亮,J1的常闭触点闭合、常开触点断开,交流接触器JC线圈得电,JC常开触点闭合,主回路输出端有电。当检测电压信号大于设定电压时,比较器U3输出为高电位,此时三极管T饱和导通,中间继电器J1线圈得电,漏电指示灯D9开始点亮,J1的常闭触点断开、常开触点闭合,交流接触器JC线圈失电,JC常开触点断开,主回路输出端断电。同时中间继电器J1常开触点立即自锁,使中间继电器保持得电状态,漏电指示灯D9持续点亮,主回路电源输出持续断电,这样就保证了用电设备及人身的安全。当安全隐患解除后,通过按本地复位按钮SF或异地复位按钮SF'均可以使中间继电器线圈失电,从而使JI常闭触点导通,交流接触器JC线圈恢复得电,继而实现主回路重新有电输出。
[0047] 本实施例提供的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关同样适用单相AC220V电路的保护。
[0048] 本实施例提供的本地-异地双重复位-测试自保漏电防爆控制开关是一种监视电气线路漏电状况并切断故障线路供电的装置,它可以安装在各行各业的任何非防爆、防爆单相或三相电气线路中,进行人身安全保护和电气火灾的预防,能够实现异地测试与复位及漏电流显示,并且能够提供相应的备用信号输出,备用信号的输出一方面通过18/19/20端子提供漏电故障有无的开关量备用输出信号,另一方面通过在16、17端子或在其外部增加不同变送器提供漏电故障大小的模拟量备用信号,以利于外部线路的互相配合使用。
[0049] 最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明权利要求所限定的范围。