CN207967911U - 万能式断路器的失压延时控制器 - Google Patents
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Abstract
一种万能式断路器的失压延时控制器，包括电源电路、延时电路和欠压脱扣器，所述延时电路的输入端与电源电路的输出端相连接，所述延时电路的输出端与欠压脱扣器相连接，延时电路包括供电电路、充电控制电路、电容储能电路和电容放电电路，所述供电电路用于为欠压脱扣器供电，所述充电控制电路与电源电路的输出端和电容储能电路相连接用于控制对电容储能电路充电的开启或关闭，所述电容放电电路与电容储能电路和欠压脱扣器相连接用于向欠压脱扣器供电使欠压脱扣器延时脱扣。本实用新型通过充电控制电路和电容放电电路，将延时电路的充电回路与放电回路分开设计，从而缩短充电时间，延长了放电时间，避免了充电回路与放电回路共用电阻。
Description
技术领域
本实用新型涉及低压电器领域，特别是一种万能式断路器的失压延时控制器。
背景技术
万能式断路器适用于交流50Hz，额定工作电压至AC690V，额定工作电流至6300A及以下的配电网络中，用来分配电能和保护线路及电源设备免受过载、欠电压、短路、单相接地等故障的危害，该断路器具有智能化保护功能，选择性保护精确，能提高供电可靠性，避免不必要的停电。万能式断路器内部的欠压延时脱扣器断电后可延时，避免欠压脱扣器频繁动作，因其结构简单，易于操作，成本低廉，越来越广泛地应用于延时保护等领域。
然而，现有延时电路的缺点也显而易见，首先延时电路的充放电回路共用电阻，不可单独控制充放电时间，其次是延时电路的电容充电电流可控性差，较大的冲击电流将影响电容寿命，最后延时电路的整流二极管两端存在过流，充放电电容两端存在过电压的可能性，导致延时电路的可靠性较差。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、可靠性高、高效优化的万能式断路器的失压延时控制器。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种万能式断路器的失压延时控制器，包括电源电路1、延时电路2和欠压脱扣器3，所述电源电路1的输入端与市电电源相连接，所述延时电路2的输入端与电源电路1的输出端相连接，所述延时电路2的输出端与欠压脱扣器3相连接，延时电路2包括供电电路21、充电控制电路22、电容储能电路23和电容放电电路24，所述供电电路21的输入端和输出端分别与电源电路1和欠压脱扣器3相连接用于为欠压脱扣器3供电，所述充电控制电路22的输入端和输出端分别与电源电路1的输出端和电容储能电路23的输入端相连接用于控制对电容储能电路23充电的开启或关闭，所述电容放电电路24的输入端和输出端分别与电容储能电路23和欠压脱扣器3相连接用于向欠压脱扣器3供电使欠压脱扣器3延时脱扣。
优选的，所述的充电控制电路22包括NMOS管Q1和稳压二极管Z1，所述NMOS管Q1的栅极与稳压二极管Z1的负极相连接，NMOS管Q1的漏极与电源电路1和供电电路21相连接，NMOS管Q1的源极与电容储能电路23相连接，所述稳压二极管Z1的正极接地。
优选的，所述的充电控制电路22还包括极性电容C2和电阻R1，所述极性电容C2的正极与NMOS管Q1的漏极相连接，极性电容C2的负极接地，所述电阻R1的一端与极性电容C2的正极相连接，电阻R1的另一端与稳压二极管Z1的负极相连接。
优选的，所述的电容储能电路23包括电阻R3、极性电容C1、极性电容C3和极性电容C4，所述电阻R3的一端与充电控制电路22相连接，电阻R3的另一端与极性电容C1的正极相连接，所述极性电容C3的正极与极性电容C1的正极相连接，所述极性电容C4的正极分别与极性电容C3的正极和电容放电电路24相连接，并且极性电容C1的负极、极性电容C3的负极和极性电容C4的负极均接地。
优选的，所述的电容放电电路24包括二极管D6和电阻R2，所述电阻R2的一端与电容储能电路23的极性电容C4的正极相连接，电阻R2的另一端与二极管D6的正极相连接，所述的二极管D6的负极分别与供电电路21和欠压脱扣器3相连接。
优选的，所述的电源电路1包括变压器T1、压敏电阻RV107和整流桥，所述变压器T1的一次绕组与市电电源相连接，所述变压器T1的二次绕组与整流桥的输入端相连接，所述整流桥的输出端与延时电路2，所述的压敏电阻RV107并联在变压器T1的二次绕组的两端。
优选的，所述的整流桥是由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4依次串联而成的单相桥式整流电路，整流桥的第一引脚和整流桥的第三引脚分别与变压器T1的二次绕组的两端相连接，整流桥的第二引脚接地，整流桥的第四引脚与延时电路2的充电控制电路22相连接，所述压敏电阻RV107的两端分别与整流桥的第一引脚和整流桥的第三引脚相连接。
优选的，所述欠压脱扣器3包括电磁线圈J2，所述电磁线圈J2的引入端分别与供电电路21和电容放电电路24相连接，电磁线圈J2的引出端接地。
优选的，所述电容放电电路24的电阻R2的阻值大于充电控制电路22的电阻R3的阻值。
本实用新型的万能式断路器的失压延时控制器通过充电控制电路和电容放电电路，将延时电路的充电回路与放电回路分开设计，从而缩短充电时间，延长了放电时间，避免了充电回路与放电回路共用电阻，同时，通过充电控制电路有效地实现了对电容储能电路的充电开启和充电电流的可控性，防止了电容储能电路同时充电与供电的情况，从而延长了电容储能电路的电容元件的寿命并保证了延时电路的可靠性。此外，通过在变压器T1的二次绕组侧增加压敏电阻RV107，利用其具有非线性伏安特性并有抑制瞬态过电压的功能，防止冲击电压导致整流桥过流，从而避免冲击电压对延时电路的电容储能电路造成损害。
附图说明
图1是本实用新型的功能结构方框图；
图2是本实用新型的失压延时控制器电路的原理图。
具体实施方式
以下结合附图1至2给出本实用新型的实施例，进一步说明本实用新型的万能式断路器的失压延时控制器具体实施方式。本实用新型的万能式断路器的失压延时控制器不限于以下实施例的描述。
如图1所示，本实用新型的万能式断路器的失压延时控制器包括电源电路1、延时电路2和欠压脱扣器3，所述电源电路1的输入端与市电电源相连接用于降压整流，所述延时电路2的输入端与电源电路1的输出端相连接用于给延时电路2进行充电，所述延时电路2的输出端与欠压脱扣器3相连接用于在电源电路1的电源电压跌落后继续为欠压脱扣器提供一段时间的电能从而达到延时作用，延时电路2包括供电电路21、充电控制电路22、电容储能电路23和电容放电电路24，所述供电电路21的输入端和输出端分别与电源电路1和欠压脱扣器3相连接用于为欠压脱扣器3的正常吸合提供可靠的电能，所述充电控制电路22的输入端和输出端分别与电源电路1的输出端和电容储能电路23的输入端相连接用于控制对电容储能电路23充电的开启或关闭，所述电容放电电路24的输入端和输出端分别与电容储能电路23和欠压脱扣器3相连接用于在电源电路1的电压低于欠压脱扣器3的阈值电压或断电时，向欠压脱扣器3供电使得欠压脱扣器3延时脱扣。本实用新型通过充电控制电路22和电容放电电路24，将延时电路2的充电回路与放电回路分开设计，从而缩短充电时间，延长了放电时间，避免了充电回路与放电回路共用电阻，同时，通过充电控制电路22有效地实现了对电容储能电路23的充电开启和充电电流的可控性，防止了电容储能电路23同时充电与供电的情况，从而延长了电容储能电路23的电容元件的寿命并保证了延时电路3的可靠性。
如图2所示，所述的电源电路1包括接线端子J1、变压器T1、压敏电阻RV107和整流桥，所述接线端子J1的输入端与220V的市电电源相连接，接线端子J1的输出端与变压器T1的一次绕组相连接，所述变压器T1的二次绕组与整流桥的输入端相连接用于将降压整流，所述整流桥的输出端与延时电路2用于供电，所述的压敏电阻RV107并联在变压器T1的二次绕组的两端。本实用新型通过在变压器T1的二次绕组侧增加压敏电阻RV107，利用其具有非线性伏安特性并有抑制瞬态过电压的功能，防止冲击电压导致整流桥过流，从而避免冲击电压对延时电路2的电容储能电路23造成损害。具体的，所述接线端子J1的第一引脚和接线端子J1的第三引脚分别与变压器T1的一次绕组的两端相连接，接线端子J1的第二引脚悬空，所述的整流桥是由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4依次串联而成的单相桥式整流电路，整流桥的第一引脚和整流桥的第三引脚分别与变压器T1的二次绕组的两端相连接，整流桥的第二引脚接地，整流桥的第四引脚与延时电路2的充电控制电路22相连接，所述压敏电阻RV107的两端分别与整流桥的第一引脚和整流桥的第三引脚相连接从而能够防止冲击电压导致二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4过流。优选的，接线端子J1是螺钉式PCB板接线端子。
如图2所示，所述的充电控制电路22包括NMOS管Q1和稳压二极管Z1，所述NMOS管Q1的栅极与稳压二极管Z1的负极相连接，NMOS管Q1的漏极与电源电路1的整流桥的第四引脚和供电电路21相连接，NMOS管Q1的源极与电容储能电路23相连接，所述稳压二极管Z1的正极接地。具体的，充电控制电路22还包括极性电容C2和电阻R1，所述极性电容C2的正极与NMOS管Q1的漏极相连接，极性电容C2的负极接地，所述电阻R1的一端与极性电容C2的正极相连接，电阻R1的另一端与稳压二极管Z1的负极相连接。本实用新型通过设置在充电控制电路22内设置NMOS管Q1与稳压二极管Z1，利用NMOS管的导通特性(栅极电压大于一定的值就会导通)和较高的输入电阻，利用稳压二极管的稳定电压的特性，实现了对电容储能电路23的电容元件充电开启电压和充电电流的控制。
所述的电容储能电路23包括电阻R3、极性电容C1、极性电容C3和极性电容C4，所述电阻R3的一端与充电控制电路22的NMOS管Q1的源极相连接，电阻R3的另一端与极性电容C1的正极相连接，所述极性电容C3的正极与极性电容C1的正极相连接，所述极性电容C4的正极分别与极性电容C3的正极和电容放电电路24相连接，并且极性电容C1的负极、极性电容C3的负极和极性电容C4的负极均接地，电容储能电路23的主要作用是在电源电路1的供电电压跌落后继续为欠压脱扣器3提供一段时间的电能从而达到延时作用。本实用新型的电容储能电路23能够通过电阻R3决定极性电容C1、极性电容C3和极性电容C4完成充电所需的时间，通常设置电阻R3的阻值较小，使得充电速度较快。
所述的电容放电电路24包括二极管D6和电阻R2，所述电阻R2的一端与电容储能电路23的极性电容C4的正极相连接，电阻R2的另一端与二极管D6的正极相连接，所述的二极管D6的负极分别与供电电路21和欠压脱扣器3相连接，所述欠压脱扣器3的主体为电磁线圈J2，所述电磁线圈J2的引入端分别与供电电路21和电容放电电路24的二极管D6的负极相连接，电磁线圈J2的引出端接地，当供电电路21或电容放电电路24的供电电压低于欠压脱扣器3的阈值时电磁线圈J2将无法吸合导致脱扣。本实用新型利用电容放电电路24的二极管D6的单向导通特性，用以实现分隔充电控制电路22和电容放电电路24，同时，通过电容放电电路24的电阻R2决定了极性电容C1、极性电容C3和极性电容C4放电所需的时间，通常设置电阻R2的阻值大于电阻R3的阻值，使放电时间可以小于充电时间，较好的保证了延时性能。
工作时，设计变压器T1的变比为220V/48V，市电电源提供的供电电压为电压Us，经电源电路1降压整流后的供电电压为电压Ui且Ui＝0.218|Us|，电压Ui在给欠压脱扣器3直接供电的同时先对极性电容C2进行充电，使得极性电容C2的电压Uc2逐渐上升，正常状况下最大可达67.83V，当电压Uc2大于66V时，NM0S管Q1导通，电压Ui通过电阻R3向电容储能电路23的极性电容C1，极性电容C3，极性电容C4供电用于储能，由于电阻R3的阻值较小，此时充电速度较快。
若电压Us突然短时升高，由于变压器T1的二次绕组并联有压敏电阻RV107，从而降低了冲击电压对二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4以及极性电容C2的影响。同时由于NMOS管Q1的存在，充电电流不会过大，从而有效地保护了电容储能电路23的极性电容C1，极性电容C3和极性电容C4。
若电压Us跌落至欠压脱扣器3的阈值电压时，电容储能电路23的极性电容C1，极性电容C3，极性电容C4即通过电容放电电路24的电阻R2向欠压脱扣器3放电，由于电阻R2阻值大于电阻R1的阻值，因此放电时间可以小于充电时间，从而较好地保证了本实用新型的延时性能。
若电压Us在跌落后，又在电容储能电路23的极性电容C1，极性电容C3和极性电容C4的电压低至欠压脱扣器3的阈值电压前再次回升，则电压Ui立即给欠压脱扣器3供电，同时电容储能电路23的极性电容C1，极性电容C3和极性电容C4立即停止供电。当极性电容C2的电压Uc2大于稳压二极管的电压Uz1即66V时，重复上述充电过程，从而避免了电容储能电路23的极性电容C1，极性电容C3，极性电容C4同时充电与供电的状况，较好地延长电容元件的寿命，并保证了电路的可靠性。
通过上述方案，不仅实现了供电电路21与电容放电电路24的分开设计，缩短充电时间，延长了放电时间，而且有效实现了对电容充电电流的可控性，避免了整流二极管过流和充放电电容两端存在过电压的可能性，防止了电容元件同时充放电的状况，优化了原有的电路设计，提高电路可靠性。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (9)
1.一种万能式断路器的失压延时控制器，包括电源电路(1)、延时电路(2)和欠压脱扣器(3)，其特征在于：所述电源电路(1)的输入端与市电电源相连接，所述延时电路(2)的输入端与电源电路(1)的输出端相连接，所述延时电路(2)的输出端与欠压脱扣器(3)相连接，延时电路(2)包括供电电路(21)、充电控制电路(22)、电容储能电路(23)和电容放电电路(24)，所述供电电路(21)的输入端和输出端分别与电源电路(1)和欠压脱扣器(3)相连接用于为欠压脱扣器(3)供电，所述充电控制电路(22)的输入端和输出端分别与电源电路(1)的输出端和电容储能电路(23)的输入端相连接用于控制对电容储能电路(23)充电的开启或关闭，所述电容放电电路(24)的输入端和输出端分别与电容储能电路(23)和欠压脱扣器(3)相连接用于向欠压脱扣器(3)供电使欠压脱扣器(3)延时脱扣。
2.根据权利要求1所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述的充电控制电路(22)包括NMOS管Q1和稳压二极管Z1，所述NMOS管Q1的栅极与稳压二极管Z1的负极相连接，NMOS管Q1的漏极与电源电路(1)和供电电路(21)相连接，NMOS管Q1的源极与电容储能电路(23)相连接，所述稳压二极管Z1的正极接地。
3.根据权利要求2所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述的充电控制电路(22)还包括极性电容C2和电阻R1，所述极性电容C2的正极与NMOS管Q1的漏极相连接，极性电容C2的负极接地，所述电阻R1的一端与极性电容C2的正极相连接，电阻R1的另一端与稳压二极管Z1的负极相连接。
4.根据权利要求1所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述的电容储能电路(23)包括电阻R3、极性电容C1、极性电容C3和极性电容C4，所述电阻R3的一端与充电控制电路(22)相连接，电阻R3的另一端与极性电容C1的正极相连接，所述极性电容C3的正极与极性电容C1的正极相连接，所述极性电容C4的正极分别与极性电容C3的正极和电容放电电路(24)相连接，并且极性电容C1的负极、极性电容C3的负极和极性电容C4的负极均接地。
5.根据权利要求1所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述的电容放电电路(24)包括二极管D6和电阻R2，所述电阻R2的一端与电容储能电路(23)的极性电容C4的正极相连接，电阻R2的另一端与二极管D6的正极相连接，所述的二极管D6的负极分别与供电电路(21)和欠压脱扣器(3)相连接。
6.根据权利要求1所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述的电源电路(1)包括变压器T1、压敏电阻RV107和整流桥，所述变压器T1的一次绕组与市电电源相连接，所述变压器T1的二次绕组与整流桥的输入端相连接，所述整流桥的输出端与延时电路(2)，所述的压敏电阻RV107并联在变压器T1的二次绕组的两端。
7.根据权利要求6所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述的整流桥是由二极管D1、二极管D2、二极管D3和二极管D4依次串联而成的单相桥式整流电路，整流桥的第一引脚和整流桥的第三引脚分别与变压器T1的二次绕组的两端相连接，整流桥的第二引脚接地，整流桥的第四引脚与延时电路(2)的充电控制电路(22)相连接，所述压敏电阻RV107的两端分别与整流桥的第一引脚和整流桥的第三引脚相连接。
8.根据权利要求1或5所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述欠压脱扣器(3)包括电磁线圈J2，所述电磁线圈J2的引入端分别与供电电路(21)和电容放电电路(24)相连接，电磁线圈J2的引出端接地。
9.根据权利要求1或3或5所述的万能式断路器的失压延时控制器，其特征在于：所述电容放电电路(24)的电阻R2的阻值大于充电控制电路(22)的电阻R3的阻值。
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| CN109245025B (zh) * | 2018-10-16 | 2024-05-10 | 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） | 脱扣电路、脱扣装置、断路器 |
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Assignee: Wenzhou Zhengtai Electrical Technology Co., Ltd Assignor: Zhejiang Chint Electrics Co.,Ltd. Contract record no.: X2020330000078 Denomination of utility model: Voltage loss delay controller of universal circuit breaker Granted publication date: 20181012 License type: Common License Record date: 20201021 |
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