專利名稱：斷路器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系關(guān)于用以在一電路故障之事件中將一負(fù)載從一個AC供應(yīng)電源斷接的一種斷路器。
背景技術(shù)：
用在一個電源/負(fù)載電路中的斷路器為一般已知；一典型斷路器包括有一變壓器，用以監(jiān)視在流過負(fù)載前后之電流并當(dāng)電路例如在一大地泄漏故障之情形中不平衡時感應(yīng)一電壓；一電壓比較器，用以將感應(yīng)出電壓與一參考電壓比較并產(chǎn)生指示電壓差異的一信號；及一開關(guān)器，用于如果電壓差異大得不能接受則將負(fù)載從供應(yīng)電源斷接。
本發(fā)明尋求提供一改良的斷路器。

發(fā)明內(nèi)容
棍據(jù)本發(fā)明，提供一種用于被一個三相AC供應(yīng)電源和使用三條活電源線連接該供應(yīng)電源之一負(fù)載所形成的一電源/負(fù)載電路中之?dāng)嗦菲?，該斷路器包含一跳脫電路，其包括與面對供應(yīng)電源的個別電源線串聯(lián)連接之正常打開之開關(guān)器一變壓器，其具有沿著個別電源線順序串聯(lián)連接的至少三個平衡初級繞組和一個次級繞組；一電壓比較器，其連接于次級繞組以將在變壓器中感應(yīng)一電壓與一參考電壓比較且在一泄漏故障的事件中提供一跳脫信號子跳脫電路來打開開關(guān)器以將該負(fù)載從供應(yīng)電源斷接及一電路路徑，其包含一組合電壓感測器/比較器并延長橫越變壓器之外部相反側(cè)以互相感測和比較兩個相他對相位電壓且在一電壓不平衡故障的事件中模擬一泄漏故障情況使變壓器測得而電壓比較器提供一個該跳脫信號。
較佳地，該組合電壓感測器/比較器被配置以感測用于比較之對應(yīng)于在該變壓器之一側(cè)上之該第三電源線的該等第一和第二電源線之相位對相位電壓來提供連接于該變壓器之相反側(cè)的一輸出。
更佳地，該組合電壓感測器/比較器之輸出連接于在該變壓器之相反側(cè)上的該第三電源線。
較佳地，該變壓器之該一側(cè)面對供應(yīng)電源而該變壓器之該相反側(cè)面對該負(fù)載。
在一較佳實(shí)施例中，該組合電壓感測器/比較器包含具有跨接于該等電源線的個別成對輸入的第一和第二電壓比較器，使該第一電壓比較器將一測到的相他對相位電壓與另一測到的相位對相他電壓比較并使第二電壓比較器將該另一相位對相位電壓與該一相位對相位電壓比較更佳地，該等第一和第二電壓比較器各被供有一輸入分壓器使該第一電壓比較器將測到的一相位對相位電壓與測到的另一相他對相他電壓之一百分比作比較并使該第二電壓比較器將該另一相位對相位電壓與該一相他對相他電壓之一百分比作比較尤佳地，該兩百分比大致相同。
在較佳實(shí)施例中，該組合電壓成測器/比較器包括沿著用于傳導(dǎo)的該電路路徑串聯(lián)連接的一元件以模擬一該泄漏故障情況，該元件具有連接于核等第一和第二電壓比較器之一組合輸出的一控制端子。
更佳地，該元件系由一矽控整流器所提供。
該斷路器可較佳地包括一第二變壓器，其具有沿著個別電源線順序串聯(lián)連接的至少三個稍不平衡初次繞組和一個次級繞級；及一聯(lián)合電壓比較器，其連接于大級繞組以將在變壓器中感應(yīng)一電壓與一參考電壓比較且在該電源/負(fù)載電路中的一過電流失誤的事件中提供一跳脫信號予跳脫電路來打開開關(guān)器以將該負(fù)載從供應(yīng)電源斷接。
附圖描述參考于伴隨圖式而只用例子將更特別地描述本發(fā)明，其中

圖1系根據(jù)本發(fā)明的一斷路器之第一實(shí)施例的一電路圖；及圖2系棍據(jù)本發(fā)明的一斷路器之第二實(shí)施例的一電路圖。
較佳實(shí)施例的詳細(xì)描述首先參考圖式之圖1，其顯示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第一斷路器10，其用在由一個三相主供應(yīng)電源11和用三條活性電源線R-R’、S-S’、T-T’與一條中性電源線N-N’連接于供應(yīng)電源11的一負(fù)載所形成的一電源/負(fù)載電路中；斷路器10包合與電源線R-R’、S-S’、T-T’和N-N’聯(lián)合的一故障感測電路20，用于故障檢測并然后提供一跳脫信號之分別連接于故障感測電路20的第一和第二比較器電路40和50，及連接至比較器電路40和50用以響應(yīng)于跳脫信號而斷接電源/負(fù)載電路的一跳脫電路。
跳脫電路60系由與面對供應(yīng)電源11的個別電源線R-R’、S-S’、T-T’和N-N’串聯(lián)連接的一組四個常開之開關(guān)SW1，用于正常保持開關(guān)SW1關(guān)閉的一螺線管，及與螺線管S0并聯(lián)并用來使它解除動作以為了將負(fù)載12從供應(yīng)電源11斷接的一矽控整流器SCR1所形成；跳脫電路60包括一全波整流器D，用于從電源節(jié)點(diǎn)R和T取出電力來經(jīng)由一微開關(guān)器SW2驅(qū)動螺線管S0并經(jīng)由提供一電壓節(jié)點(diǎn)V1之一齊納二極體D5驅(qū)動比較器電路40和50，該等電路40、50和60共用一共同大地E。
故障感測電路20系由連接于三條活性電源線R-R，、S-S’和T-T’的一組合電壓感測器/比較器30及各具有沿著在開關(guān)器SW1之下游位置之個別電源線R-R’、S-S’、T-T’和N-N’以串聯(lián)連接的四個初級繞組P1至P4和一個次級繞組S1的個別電流感測變壓器TI至T3所形成；變壓器T1之初級繞組P1至P4被平衡以由其自己檢測任何不可容忍的大地泄漏故障，并與電壓感測器/比較器30組合地檢測包括在電源/負(fù)載電路中對比較器電路50之動作的相他故障(遺失)之任何不可容忍的相位電壓不平衡。
變壓器T2之初級繞組P1至P4籍使用分別與初級繞組P1至P4并聯(lián)連接的電阻器R111和R12而做得稍不平衡；變壓器T3之初級繞組P1至P4籍使用分別與初級繞組P1至P4并聯(lián)連接的電阻器R13和R14而做得稍不平衡；這兩個變壓器T2和T3系用來檢測包括在電源/負(fù)載電路中對比較器電路50之動作的短路故障之任何不可容忍的過電流。
電壓感測器/比較器30包括一對OP-AMP(運(yùn)算放大器)電壓比較器OA1和OA2及一矽控整流器SCR2；它具有兩個輸入和連接于在面對供應(yīng)電源11的變壓器T1至T3之側(cè)邊上的個別活性電源線R-R’、S-S’和T-T’之一共同節(jié)點(diǎn)Y及連接于在面對負(fù)載12的變壓器T1至T3之側(cè)邊上的活性電源線T-T’之一輸出；因此，電壓感測器/比較器30提供從電源節(jié)點(diǎn)R和S延伸至橫越外部地對應(yīng)于變壓器T1至T3的電源線R-R’、S-S’和和T-T’之相反側(cè)的電源節(jié)點(diǎn)T’之一電路路徑X。
電壓感測器/比較器30之兩輸入系由個別比較器OA1和OA2提供；比較器OA1或OA2)各具有用橫越電源節(jié)點(diǎn)R(或S)的一二極體電阻器電容器電路D1-R1-C1(或D2-R2-C2)而連接至一個別電源節(jié)點(diǎn)R(或S)和提供共同節(jié)點(diǎn)Y之其馀電源節(jié)點(diǎn)T的第一輸入；各比較器OA1(或OA2)用橫越該第一輸入的個別分壓電阻器R3/R4(或R5/R6)和共同節(jié)點(diǎn)Y而連接至另一比較器OA2(或OA1)之第一輸入；據(jù)此，比較器OA1和OA2之輸入被跨接電源線R-R’、S-S’和T-T’。
操作上，各比較器OA1(或OA2)感測供應(yīng)電源11之一個別相位對相位電壓R-T(或S-T)，而以相同相位對相位電壓R-T(或S-T)之一百分比被另一比較器OA2(或OA1)感測；據(jù)此，比較器OA1和OA2被配置以將一相位對相位電壓R-T(或S-T)與另一相位對相位電壓S-T(或R-T)之一百分比(相同百分比)作交叉比較，涵蓋所有三個相位電壓R-S-T；當(dāng)三個相位電壓R-S-T以一強(qiáng)健情況來平衡時，如被兩比較器OA1和OA2感測的電壓差異為相等且它們的邏輯輸出將是相同(在邏輯低位)；在電源/負(fù)載電路中一不可容忍之相位電壓不平衡(或一相使故障)的事件中，如被比較器OA1和OA2感測的電壓差異將以相反方向來改變，而以一電壓差異增大時另一電壓差異減??；此將引起比較器OA1和OA2之一的邏輯輸出而后它們的組合輸出作反轉(zhuǎn)(至邏輯高位)。
在兩相位對相位電壓R-T和S-T間被比較器OA1和OA2作的交叉比較相較于相他對相位電壓R-T和S-T之任一對一固定參考電壓的比較有兩倍之敏感。
整流器SCR2具有用一共同電阻器R8和個別二極體D3和D4(也用于提供一電壓節(jié)點(diǎn)V2以驅(qū)動比較器OA1和OA2)來連接至電源節(jié)點(diǎn)R和S的一陽極，用作連接至電源節(jié)點(diǎn)T’的感測比較器電路30之輸出的一陰極，用作連接至比較器OA1和OH2之組合輸出用于控制的一閘極；當(dāng)比較器OA1和OA2之組合邏輯輸出轉(zhuǎn)為邏輯高位時，整流器SCR2將打開且因此將兩電源節(jié)點(diǎn)R和S由變壓器T1至T3外部之前述電路路徑X而連接至電源節(jié)點(diǎn)T’；此將在電源/負(fù)載電路中模擬一大地泄漏故障使變壓器T1測出且比較器電路50提供如上述的一跳脫信號。
比較器電路40系由一個OP-AMP電壓比較器OA3、一個OP-AMP電流積分器OA4，及跨接電壓節(jié)點(diǎn)V1和接地E用作一分壓器的電阻器R43/R44/R45比較器OA3和積分器OA4具有一起連接至變壓器T2和T3之次級繞組S1的一第一端點(diǎn)之個別第一輸入、用電阻器R43/R44/R45供有個別參考電壓的第二輸入、及連接至跳脫電路60之整流器SCR1之閘極的一組合輸出；比器OA3和積分器OA4用于響應(yīng)于變壓器T2和T3測出在電源/負(fù)載電路中一短路電流或一不可容忍過載電流之發(fā)生而打開整流器SCR1。
比較器電路50系由一個OP-AMP電壓比較器OA5所形成，其具有連接于變壓器T1之次級繞組S1的一第一端點(diǎn)之一第一輸入、用跨接電壓節(jié)點(diǎn)V1和接地E用作一分壓器的電阻器R51/R52而供有一參考電壓的一第二輸入、及連接于跳脫電路60之整流器SCR1的閘極之一輸出；比較器OA5用于響應(yīng)于單獨(dú)變壓器TI測出在電源/負(fù)載電路中任何不可容忍大地泄漏故障之發(fā)生或與電壓感測器/比較器30組合的變壓器T1測出一不可容忍相位電壓不平衡或一相位故障之發(fā)生而打開整流器SCR1。
所有變壓器T1至T3之次級繞組S1的第二端點(diǎn)連接至接地E。
在一電路故障之事件中，在與如上述的感測器故障電路20結(jié)合的比較器電路40和50之控制下，跳脫電路60將透過開關(guān)器SW1之打開將負(fù)載12從供應(yīng)電源11斷接；在電路故障被排除后開關(guān)器SW1只可以手動再關(guān)閉；可被斷路器10操控的電路故障之型式包含有(1)相位電壓不平衡、(2)相位故障、(3)短路電流、(4)過載電流及(5)大地故障漏電流。
圖2顯示實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的第二斷路器100，其以極類似第一斷路器10者的一方式實(shí)施和操作，而以相等零件由相同參考標(biāo)號指定；斷路器100具有兩個主要差異。
第一差異在于備用透過變壓器T1至T3與電源線R-R’、S-S’和N-N’共存的一額外線O-O’，而以變壓器T1至T3包括沿著線O-O’串聯(lián)連接的個別第五初級繞組P5；同時電壓感測器/比較器30之輸出系連接于線O-O之端點(diǎn)O’，而非電源節(jié)點(diǎn)T’。
第二差異在于電壓感測器/比較器30之整流器SCR2任以它的陰極連接于共同節(jié)點(diǎn)Y且以它的陽極用作電壓感測器/比較器30之輸出。
本發(fā)明已只以例示方式供予，而對所述實(shí)施例之各種其它修正及/或變化可被熟知該技術(shù)者做出不致偏離如在所附申請專利范圍中特定的本發(fā)明之范疇。
元件標(biāo)號對照表10、100斷路器 11三相AC供應(yīng)電源12負(fù)載60跳脫電路40、50電壓比較器 30組合電壓感測器/比較器20故障感測器T1-T3變壓器 P1-P4一次繞組S1二次繞組S0螺線管SCR1、SCR2矽控整流器 D全波整流器SW1、SW2開關(guān) D5齊納二極體
R1-R8、R11-R14、R43-R45、R51-R52電阻器C1-C2電容器 OA1-OA5運(yùn)算放大器X電路路徑 D1-D4二極體
權(quán)利要求
1.一種斷路器，用于由一個三相AC供應(yīng)電源和使用三條活電源線連接于該供應(yīng)電源之一負(fù)載所形成的一電源/負(fù)載電路中；其特征在于該斷路器包含有一跳脫電路，其包括與面對該供應(yīng)電源的個別電源線串聯(lián)連接之常開之開關(guān)；一變壓器，其具有沿著個別電源線順序串聯(lián)連接的至少三個平衡一次繞組和一個二次繞組；一電壓比較器，其連接于該二次繞組以將在變壓器中感應(yīng)之一電壓與一參考電壓比較，且接著在該電源/負(fù)載電路中有一泄漏故障的事件時提供一跳脫信號予該跳脫電路來打開開關(guān)以將該負(fù)載從該供應(yīng)電源斷接及一電路路徑，其包含一組合電壓感測器/比較器并跨越該變壓器相反側(cè)且在其外部延伸，以感測和相互比較該等電源線之兩個相位至相位電壓，且在該電源/負(fù)載電路中有一電壓不平衡故障的事件時模擬一泄漏故障情況供該變壓器測得及供該電壓比較器提供一個該跳脫信號。
2.如權(quán)利要求1所述的斷路器，其中該組合電壓感測器/比較器被配置以在該變壓器之一側(cè)上相對于該第三電源線感測該等第一和第二電源線之相位對相位電壓，以供比較來提供連接于該變壓器之相反側(cè)的一輸出。
3.如權(quán)利要求2所述的斷路器，其中該組合電壓感測器/比較器之輸出系在該變壓器之相反側(cè)上連接于該第三電源線。
4.如權(quán)利要求2或3所述的斷路器，其中該變壓器之該一側(cè)面對該供應(yīng)電源，而該變壓器之該相反側(cè)面對該負(fù)載。
5.如權(quán)利要求1或2所述的斷路器，其中該組合電壓成測器/比較器包含具有跨接于該等電源線的個別成對輸入的第一和第二電壓比較器，使該第一電壓比較器將一測到的相位對相位電壓與另一測到的相他對相及電壓比較，并使該第二電壓比較器將該另一相位對相位電壓與該一相位對相位電壓比較。
6.如權(quán)利要求5所述的斷路器，其中該等第一和第二電壓比較器各設(shè)有一輸入分壓器，使該第一電壓比較器將測到的一相他對相位電壓與測到的另一相位對相位電壓之一百分比作比較，并使該第二電壓比較器將該另一相位對相位電壓與該一相位對相位電壓之一百分比作比較。
7.如權(quán)利要求6所述的斷路器，其中該兩百分比大致相同。
8.如權(quán)利要求5所述的斷路器，其中該組合電壓感測器/比較器包括沿著用于傳導(dǎo)的該電路路徑串聯(lián)連接的一元件，供模擬一該泄漏故障情況，該元件具有連接于該等第一和第二電壓比較器之一組合輸出的一控制端子。
9.如權(quán)利要求8所述的斷路器，其中該元件系由一矽控整流器所提供。
10.如權(quán)利要求1或2所述的斷路器，其更包括有一第二變壓器，具有沿著個別電源線串聯(lián)連接的至少三個稍不平衡一次繞組和一個二大繞組；及一相關(guān)聯(lián)電壓比較器，其連接于該二次繞組以將在變壓器中感應(yīng)之一電壓與一參考電壓比較，且在該電源/負(fù)載電路中有一過電流故障的事件時提供一跳脫信號予該跳脫電路來打開該等開關(guān)以將該負(fù)載從該供應(yīng)電源斷接。
全文摘要
用于由一個三相AC供應(yīng)電源(11)和由三條活電源線(R－R’、S－S’及T－T’)連接供應(yīng)電源(11)之一負(fù)載(12)所形成的一電源/負(fù)載電路中之一種斷路器(10);斷路器(10)包含一跳脫電路(60),其包括與面對供應(yīng)電源(11)的個別電源線串聯(lián)連接的開關(guān)(SW1);一變壓器(T1),具有沿個別電源線順序串聯(lián)連接的至少三個平衡一大繞組(P1至P3)和一個二大繞組(S1);及一電壓比較器(50),連接于二大繞組(S1)以將變壓器(T1)中感應(yīng)的一電壓與一參考電壓比較,且在一泄漏故障的事件中提供一跳脫信號子跳脫電路(60)來打開開關(guān)(SW1);另設(shè)有一電路路徑,其具有一組合電壓感測器/比較器(30),并跨越變壓器(T1)之相反側(cè)及在它的外部延伸以感測和相互比較兩個相對相位電壓,且在一電壓不平衡故障的事件中模擬一泄漏故障情況使變壓器(T1)測得及使電壓比較器(50)提供一跳脫信號。
文檔編號H02H3/16GK1345475SQ00805480
公開日2002年4月17日 申請日期2000年1月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年1月25日
發(fā)明者林社振 申請人:林社振