專利名稱：用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種模擬試驗(yàn)裝置，特別是剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，用 于低壓配電網(wǎng)中的剩余電流保護(hù)裝置的動(dòng)作特性試驗(yàn)。
背景技術(shù)：
剩余電流動(dòng)作特性試驗(yàn)是剩余電流保護(hù)裝置(如剩余電流保護(hù)塑殼斷路器) 的一個(gè)重要試驗(yàn)項(xiàng)目。國(guó)內(nèi)外傳統(tǒng)的剩余電流保護(hù)裝置所采用的模擬試驗(yàn)電
路一般如圖1所示，由試驗(yàn)按鈕XB、限流電阻R、試驗(yàn)線圏Ll、零序電流 互感器TA、測(cè)量線圈L2、檢測(cè)電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、脫扣線圏L組成。試驗(yàn)按 鈕XB、限流電阻R、試驗(yàn)線圏Ll串聯(lián)后接在交流電壓380V或220V上， 一旦其中的一相出現(xiàn)斷相情況，即相當(dāng)于失去了試驗(yàn)電路的供電電源，試驗(yàn) 將無(wú)法動(dòng)作；同時(shí)由于采用了大功率純電阻作限流電阻與交流電壓相連形成 試驗(yàn)電流，電能損耗大而且占用空間增大；另外如果連續(xù)按壓測(cè)試按鈕，脫 扣線圈L易燒損。以上原因?qū)е缕湓诳煽啃浴?shí)用性及安全性方面存在很大局限。
專利文件CN1400619A公開了一種漏電斷路器的測(cè)試電路，對(duì)傳統(tǒng)的剩 余電流保護(hù)型裝置進(jìn)行了一定的改良，即在測(cè)試電路中加入了一個(gè)隨著漏電 斷路器的閉合、斷開或跳閘而投入或切斷的串聯(lián)開關(guān)，以確保在進(jìn)行試驗(yàn)動(dòng) 作測(cè)試時(shí)，即使連續(xù)按壓測(cè)試按鈕，脫扣線圈L也不會(huì)燒損，但依然不能解 決斷相無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)，以及由于采用大功率電阻造成電能損耗大且占用空間 大的問(wèn)題。
在剩余電流保護(hù)裝置向智能化發(fā)展的今天，急需一種簡(jiǎn)單、新型的電路 實(shí)現(xiàn)剩余電流試驗(yàn)，并能克服上述缺點(diǎn)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，能克服在斷 相情況下無(wú)法進(jìn)行試驗(yàn)，采用大功率電阻造成電能損耗大、體積增加以及連
續(xù)按壓測(cè)試按鈕，脫扣線圈L易燒損等缺陷。
本實(shí)用新型的目的是這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的， 一種用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置， 包括微處理單元1、試驗(yàn)觸發(fā)電路2、濾波電路3、驅(qū)動(dòng)電路4、零序電流互 感器5、采樣電路6、放大電路7、控制電路8以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)9，試驗(yàn)觸發(fā)電 路2連接到微處理單元1，零序電流互感器5的測(cè)量線圈L2連接到采樣電路 6,釆樣電路6連接到放大電路7，放大電路7連接到微處理單元1，微處理 單元1連接到濾波電路3，濾波電路3連接到驅(qū)動(dòng)電路4，驅(qū)動(dòng)電路4連接到 零序電流互感器5的試驗(yàn)線圈Ll，微處理單元1連接到控制電路8，控制電 路8連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)9。
本實(shí)用新型所述的微處理單元1由微處理器Nl、電阻Rl、 R2、電容 C1 C5、晶振G1組成，電阻R1的一端與電容C4的一端、微處理器N1的3 腳連接，另一端與電容Cl的一端、微處理器Nl的7腳、19腳接電源 VCC,晶振G1的一端與微處理器N1的6腳、電容C2的一端連接，另一端 與微處理器N1的4腳、電容C3的一端連接，電阻R2的一端與微處理器Nl 的2腳連接，電容C5的一端與微處理器Nl的23腳連接，微處理器Nl的 15腳與試驗(yàn)觸發(fā)電路2連接，微處理器Nl的14腳與濾波電路3連接，微處 理器Nl的16腳與控制電路8連接，微處理器Nl的24腳、25腳與放大電路 7連接，電容C1 C5的另一端、電阻R2的另一端、微處理器N1的5腳、 21腳接地。
本實(shí)用新型所述的試驗(yàn)觸發(fā)電路2為按鈕SW1，其一端接微處理單元 1，另一端接地。
本實(shí)用新型所述的濾波電路3由電阻R3^R5、電容C6、 C7組成，電阻 R3的一端與微處理單元1連接，另一端與電容C6的正極、電阻R4的一端
連接，電阻R4的另一端與R5的一端、電容C7的一端連接，并與驅(qū)動(dòng)電路 4連接，電容C6的負(fù)極與電阻R5的另一端、電容C7的另一端接地。
本實(shí)用新型所述的驅(qū)動(dòng)電路4由運(yùn)算放大器N2、電阻R6組成，運(yùn)算放 大器N2的8腳接電源VCC, 4腳接地，3腳與濾波電路3連接，1腳、2腳 與電阻R6的一端連接，電阻R6的另一端與零序電流互感器5的試驗(yàn)線圏 Ll的一端連接。
本實(shí)用新型所述的采樣電路6由電阻R7、電容C8~C10、 二極管Dl、 D2組成，電阻R7與零序電流互感器5的測(cè)量線圈L2并聯(lián)，其一端再與電 容C9、 C8的一端、二極管Dl的陽(yáng)極、二極管D2的陰極連接，并與放大電 路7連接，其另一端與電容C9的另一端、電容C10的一端、二極管Dl的 陰極、二極管D2的陽(yáng)極、電源+2,5V、放大電路7連接，電容C8和C10的 另一端接地。
本實(shí)用新型所述的放大電路7由運(yùn)算放大器N3A、 N3B、電阻 R8 R16、電容C11~C14組成，電阻R8的一端與采樣電路6連接，另一端 與電阻RIO、 Rll的一端、電容Cll的一端連接，電阻R10的另一端與運(yùn)算 放大器N3A的2腳連接，電阻Rll的另一端與電容Cll的另一端、運(yùn)算放 大器N3A的1腳、電阻R12、 R13的一端連接，電阻R12的另一端與電容 C12的一端連接，并與微處理單元1連接，電阻R9的一端與運(yùn)算放大器 N3A的3腳連接，另一端接電源+2.5￥和采樣電路，電阻R13的另一端與電 阻R15的一端、電容C13的一端、運(yùn)算放大器N3B的6腳連接，電阻R15 的另一端與電容C13的另一端、運(yùn)算放大器N3B的7腳、電阻R16的一端 連接，電阻R16的另一端與電容C14的一端連接，并與微處理單元l連接， 電阻R14的一端與運(yùn)算放大器N3B的5腳連接，另一端接電源+2.51電容 C12、 C14的另一端、運(yùn)算放大器N3A的4腳接地，運(yùn)算放大器N3A的8腳 接電源VCC。
本實(shí)用新型所述的控制電路8由電阻R17、 R18、電容C15、三極管 VT1組成，電阻R17的一端與微處理單元1連接，另一端與電容C15的一 端、電阻R18的一端、三極管VT1的基極連接，電容CIS的另一端與電阻 R18的另一端、三極管VT1的發(fā)射極接地，三極管VT1的集電極與執(zhí)行機(jī) 構(gòu)9連接。
本實(shí)用新型所述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)9由二極管D4、脫扣線圈L組成，二極管 D4的陰極與脫扣線鬭L的一端接電源VCC, 二極管D4的陽(yáng)極與脫扣線圈 L的另一端、控制電路8連接。
本實(shí)用新型公開的一種用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置優(yōu)點(diǎn)在于采用單獨(dú) 的電源VCC對(duì)試驗(yàn)電路供電，即使三相交流電出現(xiàn)斷相仍能繼續(xù)試驗(yàn)；通 過(guò)試驗(yàn)觸發(fā)電路向微處理單元提供試驗(yàn)觸發(fā)信號(hào)，微處理器輸出與剩余電流 信號(hào)特征相應(yīng)的脈寬調(diào)制(PWM)信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波后驅(qū)動(dòng)零序電流互感器 的試驗(yàn)線圈，避免了采用大功率電阻帶來(lái)的電能損耗大且占用空間大的問(wèn) 題；通過(guò)對(duì)零序電流互感器的測(cè)量線圑的感應(yīng)信號(hào)采樣放大進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換處 理，與其內(nèi)部設(shè)置的漏電電流動(dòng)作值進(jìn)行比較，由微處理器向控制電路發(fā)出 動(dòng)作信號(hào)，避免了連續(xù)按壓測(cè)試按鈕，脫扣線圈L易燒損的問(wèn)題，整個(gè)試驗(yàn) 裝置具有可靠性髙、實(shí)用、安全的優(yōu)點(diǎn)。

圖1是傳統(tǒng)剩余電流保護(hù)裝置的模擬試驗(yàn)電路框圖。 圖2是本實(shí)用新型的電路原理框圖。
圖3是本實(shí)用新型的微處理單元1及試驗(yàn)觸發(fā)電路2的電路原理圖。
圖4是本實(shí)用新型的濾波電路3、驅(qū)動(dòng)電路4及零序電流互感器5的試 驗(yàn)線圈的電路原理圖。
圖5是本實(shí)用新型的零序電流互感器5的測(cè)量線圈、采樣電路6及放大 電路7的電路原理圖。
圖6是本實(shí)用新型的控制電路8及執(zhí)行機(jī)構(gòu)9的電路原理圖。
具體實(shí)施方式

在圖1中，給出了傳統(tǒng)剩余電流保護(hù)裝置的模擬試驗(yàn)電路框圖，其實(shí)施 方式在背景技術(shù)已作闡述。
在圖2中，給出了本實(shí)用新型的電路原理框圖，其中試驗(yàn)觸發(fā)電路2連 接到微處理單元l,零序電流互感器5的測(cè)量線圈L2連接到采樣電路6，采 樣電路6連接到放大電路7,放大電路7連接到微處理單元1,微處理單元1 連接到濾波電路3，濾波電路3連接到驅(qū)動(dòng)電路4，驅(qū)動(dòng)電路4連接到零序電 流互感器5的試驗(yàn)線圈Ll,微處理單元1連接到控制電路8，控制電路8連 接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)9。試驗(yàn)觸發(fā)電路2提供觸發(fā)信號(hào)；濾波電路3將微處理單元1 輸出的PWM信號(hào)進(jìn)行整形；驅(qū)動(dòng)電路4將整形后的信號(hào)送到零序電流互感 器5的試驗(yàn)線圈Ll中；通過(guò)零序電流互感器5的測(cè)量線圉L2和試驗(yàn)線圏 Ll間的感應(yīng)，將信號(hào)送入采樣電路6;采樣電路6對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行釆樣并變 換為電壓信號(hào)；放大電路7將電壓信號(hào)進(jìn)行放大處理；控制電路8接收微處 理單元1送來(lái)的動(dòng)作信號(hào)，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)9的動(dòng)作；執(zhí)行機(jī)構(gòu)9受控制電路 控制，執(zhí)行脫扣動(dòng)作。
在圖3中，給出了本實(shí)用新型的微處理單元1及試驗(yàn)觸發(fā)電路2的電路 原理圖，其中微處理器Nl優(yōu)選采用型號(hào)為R5F21134DFP的單片機(jī)。電阻 Rl、電容C4為微處理器Nl提供復(fù)位信號(hào)；電阻R2作為微處理器Nl的2 腳的下拉電阻；晶振G1與電容C2、 C3組成晶振電路，提供微處理器N1的 工作頻率；電容C1作為微處理器N1的數(shù)字電源、模擬電源的濾波電容；電 容C5接微處理器Nl的23腳用作內(nèi)部電源的濾波電容；微處理器Nl的15 腳接試驗(yàn)觸發(fā)電路2的按鈕SW1，獲得觸發(fā)信號(hào)；微處理器N1的14腳輸出 PWM信號(hào)到濾波電路3;微處理器Nl的16腳輸出動(dòng)作信號(hào)TK到控制電 路8,微處理器N1的24腳、25腳將來(lái)自放大電路7輸出的信號(hào)AD1、 AD2 送到內(nèi)部衞數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
在圖4中，給出了本實(shí)用新型的濾波電路3、驅(qū)動(dòng)電路4及零序電流互 感器5的試驗(yàn)線圈Ll的電路原理圖，來(lái)自微處理單元1的PWM信號(hào)連接 到由電阻R3 R5、電容C6、 C7組成的濾波電路3，濾波電路3將PWM信 號(hào)進(jìn)行整形，然后送到由運(yùn)算放大器N2(優(yōu)選型號(hào)LM258)、電阻R6組成的 驅(qū)動(dòng)電路4進(jìn)行處理，再輸出到零序電流互感器5的試驗(yàn)線圈Ll產(chǎn)生試驗(yàn) 電流。試驗(yàn)線圈L1一端與電阻R6連接，另一端接地。
在圖5中，給出了本實(shí)用新型的零序電流互感器5的測(cè)量線圏L2、采樣 電路6及放大電路7的電路原理圖，零序電流互感器5的測(cè)量線圈L2兩端 連接到由電阻R7、電容C8~C10、 二極管Dl、 D2組成的采樣電路6,將測(cè) 量到的電流轉(zhuǎn)換成電壓；采樣電路6連接由運(yùn)算放大器N3A、 N3B(雙運(yùn)算放 大器的A、 B兩部分，型號(hào)TLC2252)、電阻R8~R16、電容C11~C14組成 的兩級(jí)放大電路7,第一級(jí)放大電路輸出AD1信號(hào)到微處理單元1的微處理 器Nl的24腳，滿足大量程放大需要，第二級(jí)放大電路輸出AD2信號(hào)到微 處理單元1的微處理器N1的25腳，滿足小量程放大需要。
在圖6中，給出了本實(shí)用新型的控制電路8及執(zhí)行機(jī)構(gòu)9的電路原理 圖，來(lái)自微處理單元1的動(dòng)作信號(hào)TK送到由電阻R17、 R18、電容C15、 三極管VT1(優(yōu)選型號(hào)為卯13)組成的控制電路8,三極管VT1的集電極接至 由二極管D4及脫扣線圈L組成的執(zhí)行機(jī)構(gòu)9。當(dāng)動(dòng)作信號(hào)TK為髙電平時(shí)， 三極管VT1導(dǎo)通，脫扣線圏L中流過(guò)電流，產(chǎn)生電磁吸力，使保護(hù)裝置動(dòng) 作，從而完成剩余電流模擬試驗(yàn)。
權(quán)利要求1、一種用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于包括微處理單元(1)、試驗(yàn)觸發(fā)電路(2)、濾波電路(3)、驅(qū)動(dòng)電路(4)、零序電流互感器(5)、采樣電路(6)、放大電路(7)、控制電路(8)以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)，試驗(yàn)觸發(fā)電路(2)連接到微處理單元(1)，零序電流互感器(5)的測(cè)量線圈L2連接到采樣電路(6)，采樣電路(6)連接到放大電路(7)，放大電路(7)連接到微處理單元(1)，微處理單元(1)連接到濾波電路(3)，濾波電路(3)連接到驅(qū)動(dòng)電路(4)，驅(qū)動(dòng)電路(4)連接到零序電流互感器(5)的試驗(yàn)線圈(L1)，微處理單元(1)連接到控制電路(8)，控制電路(8)連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述微處理單元(1)由微處理器(N1)、電阻(R1)、 (R2)、電容(C1HC5)、晶振 (Gl)組成，電阻(R1)的一端與電容(C4)的一端、微處理器(N1)的3腳連接， 另一端與電容(C1)的一端、微處理器(N1)的7腳、19腳接電源(VCC)，晶振 (G1)的一端與微處理器(N1)的6腳、電容(C2)的一端連接，另一端與微處理 器(N1)的4腳、電容(C3)的一端連接，電阻(R2)的一端與微處理器(N1)的2腳 連接，電容(C5)的一端與微處理器(N1)的23腳連接，微處理器(N1)的15腳 與試驗(yàn)觸發(fā)電路(2)連接，微處理器(N1)的14腳與濾波電路(3)連接，微處理 器(N1)的16腳與控制電路(8)連接，微處理器(N1)的24腳、25腳與放大電路 (7)連接，電容(C1) (C5)的另一端、電阻(R2)的另一端、微處理器(N1)的5 腳、21腳接地。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述的試驗(yàn)觸發(fā)電路(2)為按鈕(SW1)，其一端接微處理單元(1),另一端接地。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述的濾波電路(3)由電阻(R3)《R5)、電容(C6)、 (C7)組成，電阻(R3)的一端與 微處理單元(l)連接，另一端與電容(C6)的正極、電阻(R4)的一端連接，電阻 (R4)的另一端與(R5)的一端、電容(C7)的一端連接，并與驅(qū)動(dòng)電路(4)連接， 電容(C6)的負(fù)極與電阻(R5)的另一端、電容(C7)的另一端接地。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述的驅(qū)動(dòng)電路(4)由運(yùn)算放大器(N2)、電阻(R6)組成，運(yùn)算放大器(N2)的8腳 接電源(VCC), 4腳接地，3腳與濾波電路(3)連接，1腳、2腳與電阻(R6)的 一端連接，電阻(R6)的另一端與零序電流互感器(5)的試驗(yàn)線圈(L1)的一端連 接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述的采樣電路(6)由電阻(R7)、電容(C8HC10)、 二極管(D1)、 (D2)組成，電 阻(R7)與零序電流互感器(5)的測(cè)量線圈(L2)并聯(lián)，其一端再與電容(C9)、 (C8) 的一端、二極管(D1)的陽(yáng)極、二極管(D2)的陰極連接，并與放大電路(7)連 接，其另一端與電容(C9)的另一端、電容(C10)的一端、二極管(D1)的陰極、 二極管(D2)的陽(yáng)極、電源+2.5￥、放大電路(7)連接，電容(C8)和(C10)的另一 端接地。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述的放大電路(7)由運(yùn)算放大器(N3A)、 (N3B)、電阻(R8)~(R16)、電容 (C11卜(C14)組成，電阻(R8)的一端與采樣電路(6)連接，另一端與電阻 (RIO)、 (Rll)的一端、電容(C11)的一端連接，電阻(R10)的另一端與運(yùn)算放 大器(N3A)的2腳連接，電阻(R11)的另一端與電容(C11)的另一端、運(yùn)算放大 器(N3A)的1腳、電阻(R12)、 (R13)的一端連接，電阻(R12)的另一端與電容 (C12)的一端連接，并與微處理單元(l)連接，電阻(R9)的一端與運(yùn)算放大器(N3A)的3腳連接，另一端接電源+2.5￥和采樣電路，電阻(R13)的另一端與 電阻(R15)的一端、電容(C13)的一端、運(yùn)算放大器(N3B)的6腳連接，電阻 (R15)的另一端與電容(C13)的另一端、運(yùn)算放大器(N3B)的7腳、電阻(R16) 的一端連接，電阻(R16)的另一端與電容(C14)的一端連接，并與微處理單元 (l)連接，電阻(R14)的一端與運(yùn)算放大器(N3B)的5腳連接，另一端接電源 +2.5V,電容(C12)、 (C14)的另一端、運(yùn)算放大器(N3A)的4腳接地，運(yùn)算放 大器(N3A)的8腳接電源(VCC)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述的控制電路(8)由電阻(R17)、 (R18)、電容(C15)、三極管(VT1)組成，電阻 (R17)的一端與微處理單元(l)連接，另一端與電容(C15)的一端、電阻(R18)的 一端、三極管(VT1)的基極連接，電容(C15)的另一端與電阻(R18)的另一端、 三極管(VT1)的發(fā)射極接地，三極管(VT1)的集電極與執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)連接。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，其特征在于所 述的執(zhí)行機(jī)構(gòu)(9)由二極管(D4)、脫扣線圈(L)組成，二極管(D4)的陰極與脫扣 線斷L)的一端接電源(VCC), 二極管(D4)的陽(yáng)極與脫扣線圏(L)的另一端、控 制電路(8)連接。
專利摘要一種剩余電流模擬試驗(yàn)裝置，用于低壓配電網(wǎng)中的剩余電流保護(hù)裝置的動(dòng)作特性試驗(yàn)。包括微處理單元、試驗(yàn)觸發(fā)電路、濾波電路、驅(qū)動(dòng)電路、零序電流互感器、采樣電路、放大電路、控制電路以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)，試驗(yàn)觸發(fā)電路連接到微處理單元，零序電流互感器的測(cè)量線圈連接到采樣電路，采樣電路連接到放大電路，放大電路連接到微處理單元，微處理單元連接到濾波電路，濾波電路連接到驅(qū)動(dòng)電路，驅(qū)動(dòng)電路連接到零序電流互感器的試驗(yàn)線圈，微處理單元連接到控制電路，控制電路連接到執(zhí)行機(jī)構(gòu)。優(yōu)點(diǎn)即使三相交流電出現(xiàn)斷相仍能繼續(xù)試驗(yàn)；避免了采用大功率電阻帶來(lái)的電能損耗大且占用空間大的問(wèn)題；避免了連續(xù)按壓測(cè)試按鈕，脫扣線圈易燒損的問(wèn)題。
文檔編號(hào)H01H83/14GK201001022SQ200720033548
公開日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月11日
發(fā)明者奚慎云, 偉 徐, 殷建強(qiáng), 潘振克, 管瑞良 申請(qǐng)人:常熟開關(guān)制造有限公司(原常熟開關(guān)廠)