[發(fā)明專利]一種欠壓脫扣器及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210225139.7
• 申請日: 2012-07-02
• 公開（公告）號: CN102768923A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳志祥
• 申請（專利權(quán)）人: 常州工學(xué)院
• 主分類號: H01H71/24
• 分類號: H01H71/24
• 代理公司: 常州市江海陽光知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32214
• 代理人: 湯志和

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低功耗的欠壓脫扣器及其工作方法。

背景技術(shù)

欠壓脫扣器是斷路器，尤其是框架式斷路器的重要元件之一。欠電壓脫扣器是在它的端電壓降至某一規(guī)定范圍時，使斷路器有延時或無延時斷開的一種脫扣器，當電源電壓下降（甚至緩慢下降）到額定工作電壓的70％至35％范圍內(nèi)，欠電壓脫扣器應(yīng)動作（脫扣器線圈失電，線圈內(nèi)活動銜鐵有復(fù)位彈簧頂出—脫扣），欠電壓脫扣器在電源電壓等于脫扣器額定工作電壓的35％時，欠電壓脫扣器應(yīng)能防止斷路器閉合；電源電壓等于或大于85％欠電壓脫扣器的額定工作電壓時，在熱態(tài)條件下，應(yīng)能保證斷路器可靠閉合（脫扣器線圈得電，線圈內(nèi)活動銜鐵有線圈電磁力克服彈簧力吸入并保持一定力矩—“吸合”，為斷路器可靠合閘提供條件）。

欠壓脫扣的本質(zhì)，是防止斷路器下級電器設(shè)備工作在欠壓狀態(tài)下電流過大后，電器設(shè)備自身發(fā)熱加重的有效措施。

現(xiàn)有的欠壓脫扣器，電路設(shè)計多半較為簡單或不完善，在干擾較為嚴重的場合，尤其是中頻使用場合附近的斷路器，其中的欠壓脫扣器常常受到中頻干擾而誤動作。或者在船用發(fā)電機頻率變化的場合，因頻率變化導(dǎo)致欠壓脫扣器誤動作。欠壓脫扣器的誤動作，造成了斷路器的誤分閘。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種能快速啟動，并且實現(xiàn)低功耗的欠壓脫扣器及其工作方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低功耗的欠壓脫扣器，包括：與外電網(wǎng)相連的整流電路、電磁鐵線圈、由所述電磁鐵線圈控制的銜鐵；降壓電路，其輸入端與所述整流電路的正輸出端相連、其輸出端與所述電磁鐵線圈的電流輸入端相連，用于提供維持銜鐵吸合的電壓；繼電器，其一對常開觸點分別與所述整流電路的輸出端和所述電磁鐵線圈的電流輸入端相連；開關(guān)電路，其電流輸入端與所述電磁鐵線圈的電流輸出端相連；采樣電路，用于檢測所述整流電路輸出脈動直流的電壓值；主控模塊，存儲有額定電壓Ue和強啟動的電壓值，用于采集所述采樣電路的輸出電壓以計算出外電網(wǎng)電壓的有效值和所述脈動直流電壓值；適于當所述外電網(wǎng)的電壓達到額定電壓Ue的80%，且所述脈動直流電壓達到所述強啟動的電壓值時，先控制所述常開觸點閉合，后控制所述開關(guān)電路導(dǎo)通，待所述銜鐵吸合后，再控制所述常開觸點斷開；若所述外電網(wǎng)的電壓低于額定電壓Ue的50%時，則控制所述開關(guān)電路斷開。

所述主控模塊還用于：根據(jù)采集所述采樣電路的輸出電壓的上升沿或下降沿獲得所述外電網(wǎng)線電壓的頻率或周期，以計算出所述外電網(wǎng)電壓有效值。本發(fā)明先通過所述主控模塊檢測采樣的電壓值和周期，以得到外網(wǎng)的準確的電壓有效值，并且采樣電路設(shè)于整流電路之后，能有效的減少外網(wǎng)電壓中的諧波的干擾，所述能更加準確的判斷外網(wǎng)電壓有效值是否達到額定電壓Ue的80%，所以該脫扣器也非常適合運用到不同頻率的場合，特別適合頻率為20Hz～65Hz的交流電壓。所以還能解決第二個技術(shù)問題是提供一種抗諧波且適用于多頻率電源的欠壓脫扣器。

所述主控模塊可以是任何型號的單片機（MCU）、片上系統(tǒng)（SOC）、CPLD、FPGA或ARM及DSP。

進一步，為了更好的避免電網(wǎng)中的諧波對脫扣器的干擾，在所述整流電路的輸入端設(shè)一EMC（electromagnetic?compatibility）電源濾波器。EMC電源濾波器，又名“電磁兼容性濾波器”，主要用于儀器儀表、自動化控制系統(tǒng)中，用來抑制和消除工業(yè)自動化系統(tǒng)現(xiàn)場的強電磁干擾和電火花干擾，勘正現(xiàn)場儀器儀表，保證自動化控制系統(tǒng)的安全可靠運行

進一步，為了使所述電磁線圈獲得高壓，在所述降壓電路輸入端設(shè)一強啟動電容C1，充電電壓為輸入交流電壓的倍（約為電磁鐵線圈額定工作電壓的3-5倍）。開關(guān)電路接通瞬間，儲能電容C1上電荷全部通過電磁線圈釋放，達到“強啟動”吸合之目的。

進一步，為了使儲能電容C1上的充電電壓（VH），不影響電網(wǎng)脈動電壓（SP）的信息。為解析電網(wǎng)電壓周期、諧波，提供了方便。在所述采樣電路中設(shè)一隔離二極管D1；具體的連接方式為，所述采樣電路包括：頻率及周期檢測電路、隔離二極管D1、脈動直流電壓采樣電路；所述整流電路的輸出端與所述頻率及周期檢測電路的輸入端、所述隔離二極管的陽極相連，所述隔離二極管的陰極與所述脈動直流電壓采樣電路、降壓電路的輸入端相連；所述頻率及周期檢測電路、脈動直流電壓采樣電路的輸出端與所述主控模塊相連。

進一步，為了在需要延時脫扣的場合使用，所述主控模塊為一單片機電路，其包括：與單片機相連的適于設(shè)定控制所述開關(guān)電路延時斷開時間的BCD撥碼開關(guān)。