專利名稱:用于電子脫扣電路中斷器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路的制作方法
數(shù)字處理技術(shù)在電路保護(hù)裝置中的應(yīng)用，已經(jīng)允許使用有效值采樣，以判定過(guò)載電流。把電流有效值用于時(shí)間過(guò)載電流的測(cè)定，減少了所謂“噪擾跳閘”的出現(xiàn);當(dāng)檢測(cè)峰值電流時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種“噪擾跳閘”。峰值電流值未計(jì)及電源頻率的諧波失真，其結(jié)果導(dǎo)致當(dāng)電流的實(shí)際有效值在允許的范圍之內(nèi)時(shí)的電路中斷。
題目為“使用有效值采樣的過(guò)載電流電路中斷器”的美國(guó)專利申請(qǐng)(41PS-6360)敘述了在過(guò)載條件下使用有效值采樣進(jìn)行精確的時(shí)間過(guò)載電流的判定以及在短路條件下使用峰值電流采樣的優(yōu)點(diǎn)。此處為參照的目的而引入這項(xiàng)申請(qǐng)。1985年6月10日提出的、題目為“倍頻電路”的美國(guó)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?43，337)敘述了一種提供有效值計(jì)算而不需要數(shù)字信號(hào)處理機(jī)的設(shè)備。此處為參照的目的而引入這項(xiàng)申請(qǐng)。1984年7月17日提出的、題目為“數(shù)字式I2t傳感器，時(shí)間區(qū)域和定時(shí)控制靜態(tài)脫扣電路斷路器”的美國(guó)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?31，708)敘述了一種使用峰值電流采樣技術(shù)的數(shù)字式過(guò)載電流電路中斷器。為參照的目的引入這項(xiàng)申請(qǐng)，并將為敘述一種電流互感器的應(yīng)用而回顧這項(xiàng)申請(qǐng);這種電流互感器的用于為進(jìn)行時(shí)間過(guò)載電流判定而進(jìn)行各相電流采樣，并為數(shù)字處理機(jī)提供運(yùn)行功率。
已知的為過(guò)載電流測(cè)定提供有效值采樣的裝置需要為信號(hào)處理機(jī)提供運(yùn)行功率的各相分離的電流互感器，以及為信號(hào)處理機(jī)判定過(guò)載電流而提供有效值的各相分離的電流互感器。
本發(fā)明的目的是在不需要任何輔助的電流互感器的條件下為電子脫扣電路中斷器提供有效值采樣裝置。
一種用于電子脫扣電路中斷器的有效值信號(hào)調(diào)節(jié)電路，它使用三個(gè)電流互感器，每一個(gè)電流互感器屬于三相電源電路中的一個(gè)相;并具有三個(gè)單獨(dú)的負(fù)荷電阻，用于為在信號(hào)處理機(jī)中判定時(shí)間過(guò)載電流而產(chǎn)生單獨(dú)的相訊號(hào)。這些電流互感器為電路中斷器電源提供運(yùn)行功率，用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字處理機(jī)以及有源中斷元件。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的、在電子脫扣電路中斷器中的有效值信號(hào)調(diào)節(jié)電路的圖解說(shuō)明;
圖2是圖1的電路中斷器的元件的圖解說(shuō)明;
圖3是圖1的電路中斷器中元件的另一種布置的圖解說(shuō)明;
圖4是圖3的電路的一種適合于附加保護(hù)功能的布置的圖解說(shuō)明。
圖1中表示由三個(gè)可分離的接點(diǎn)11組成的電路中斷器10，這三個(gè)接點(diǎn)串聯(lián)在三相電源的每一個(gè)單獨(dú)的相(A-C)中，這個(gè)三相電源具有由電流互感器CT1-CT3取樣的相電流，取樣電流經(jīng)整流器17檢波后，通過(guò)負(fù)荷電阻RD產(chǎn)生表征三相電流中每相電流特征的電壓。這些相電流還為電源19提供運(yùn)行功率，電源19驅(qū)動(dòng)集成電路脫扣單元，并通過(guò)導(dǎo)線16的連接為驅(qū)動(dòng)電路14提供動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)電路借助可控硅整流器(SCR)13操作脫扣線圈12，以通過(guò)導(dǎo)線7上的操作連接將接點(diǎn)分離。這個(gè)電路中斷器除了三根導(dǎo)線18A-18C之外，提供了和在后面引用的美國(guó)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?31，708)中所敘述的電路中斷器相似的功能;這三根導(dǎo)線為負(fù)荷電阻RD提供了三個(gè)單獨(dú)的電流樣值，RD通過(guò)導(dǎo)線8接地，并通過(guò)導(dǎo)線9與電源連接。如圖中所表示的那樣，通過(guò)導(dǎo)線18A-18C，在輸入端IA-IC處，將表征三個(gè)分離的相電流特征的電壓加到脫扣單元上，用于進(jìn)行有效值判定。將電源19的另一端與脫扣單元的負(fù)電壓輸入端連接。通過(guò)導(dǎo)線21-29與脫扣單元連接的若干數(shù)字開(kāi)關(guān)30，為脫扣單元的數(shù)字處理機(jī)部分提供必需的數(shù)字輸入整定值，如在后面引用的專利申請(qǐng)中將進(jìn)一步敘述的那樣。盡管后面引用的電路中斷器利用峰值電流采樣進(jìn)行過(guò)載電流條件的判定，但是本發(fā)明打算利用有效值采樣進(jìn)行時(shí)間過(guò)載電流的判定。電路中斷器10里面的有效值信號(hào)調(diào)節(jié)電路6示于圖2中，它由用于對(duì)相電流IA-IC進(jìn)行采樣的電流互感器CT1-CT3組成。整流器17由三個(gè)橋式整流器組成，例如對(duì)于相電流IC的二極管D1-D4，對(duì)于相電流IB的二極管D5-D8，對(duì)于相電流IA的二極管D9-D12。負(fù)荷電阻RD包括三個(gè)單獨(dú)的電阻RA-RC，它們的一端都與導(dǎo)線9連接，導(dǎo)線9直接與電源19連接。每一個(gè)單獨(dú)的相電阻的另一端通過(guò)單獨(dú)的導(dǎo)線18A-18C被連接到脫扣單元15，用于對(duì)三相中的每一相的有效值信號(hào)進(jìn)行采樣。電源19與美國(guó)專利4，271，477中所敘述相似，這項(xiàng)專利題為“用于電路斷路器脫扣單元的電源”，專利權(quán)人E.K.Howell;此處為參照的目的而引入這項(xiàng)專利。電源19基本上包括其發(fā)射極通過(guò)導(dǎo)線33連接到二極管D3、D4的陽(yáng)極的達(dá)林頓復(fù)合功率三極管35。達(dá)林頓復(fù)合功率三極管的發(fā)射極還通過(guò)導(dǎo)線34與二極管D7，D8的陽(yáng)極連接，通過(guò)導(dǎo)線20與二極管D11，D12的陽(yáng)極連接。功率三極管的控制基極與雙極控制三極管Q1的集電極連接，Q1的基極與控制線32連接。功率三極管的集電極和控制三極管的發(fā)射極共同與導(dǎo)線9以及正輸出端30連接。負(fù)輸出端31通過(guò)二極管D13與功率三極管的發(fā)射極以及導(dǎo)線20和33連接。
本發(fā)明的有效值信號(hào)調(diào)節(jié)電路中元件的另一種布置示于圖3中的電路5，其中電流互感器CT1-CT3和二極管D1-D12與正母線37連接，并通過(guò)阻塞二極管13，與正端39端接，又通過(guò)負(fù)荷電阻電路RD接到負(fù)母線38，負(fù)母線38與負(fù)端41端接。負(fù)荷電阻RA電連接在負(fù)母線和導(dǎo)線39之間，以提供表征通過(guò)電路的第一相的電流的電壓有效值VA。負(fù)荷電阻Rb，Rc連接負(fù)母線，分別通過(guò)導(dǎo)線40和41提供表征通過(guò)其余兩相的電流的電壓有效值。達(dá)林頓復(fù)合三極管的集電極端連接正母線，而其發(fā)射極端連接負(fù)母線。控制三極管的基極連接控制線32和接線端40，而其集電極端與功率三極管的基極連接。所有三個(gè)接線端39-41連接電源電路，其接線方式如同上述，可參考圖2。
包含附加的負(fù)荷電阻RA2-RC2和附加的接線端VA2-VC2、表示于圖4中的電路布置，給電源系統(tǒng)提供附加的保護(hù)功能。借助電流互感器相對(duì)于負(fù)荷電阻的適當(dāng)取向，能夠精確地測(cè)定正、負(fù)兩半周期的電流值。當(dāng)需要計(jì)量功能以及測(cè)定功率因子和判定電源反向時(shí)，這種電路是有用的。為判定電源反向而使用監(jiān)視半周電流的單獨(dú)的負(fù)荷電阻，這在工業(yè)電源電路保護(hù)中是很重要的特點(diǎn)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)過(guò)載電流保護(hù)裝置不能判定電源反向;由于這種電源反向，電流由負(fù)載反饋到電源而沒(méi)有任何可測(cè)量的電流增量。
因此，本發(fā)明的有效值信號(hào)調(diào)節(jié)電路在為信號(hào)處理機(jī)和中斷元件提供運(yùn)行功率的同時(shí)，還為有效值的連續(xù)采樣提供表示通過(guò)三相電源中每一相的被測(cè)電流特征的電壓有效值，而不需要三個(gè)附加的相電流互感器?；蛘咴诎盐⑿陀?jì)算機(jī)應(yīng)用于時(shí)間過(guò)載電流的判定方面，如在上述美國(guó)專利申請(qǐng)中(6360)那樣，或者在把正反計(jì)數(shù)器用于，例如數(shù)字式脫扣集成電路方面，如上述美國(guó)專利申請(qǐng)(申請(qǐng)?zhí)?31，708)所描述的那樣，本發(fā)明都獲得應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種用于電子脫扣電路中斷器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，其特征在于包括-電流檢測(cè)裝置，用于提供足以表征三相電源系統(tǒng)的每一相的電流特征的電流值；-串聯(lián)在所述三相中，用于當(dāng)所述電流值超過(guò)預(yù)定的過(guò)載電流值時(shí)中斷所述電流的中斷裝置；-同所述電流測(cè)量裝置及所述中斷裝置連接的信號(hào)處理機(jī)裝置，用于將所述電流值同所述預(yù)定過(guò)載電流值比較，并用于按照指令操作所述中斷裝置；-電源裝置，它同所述電流檢測(cè)裝置連接，用于接收運(yùn)行功率，并同所述中斷裝置和所述信號(hào)處理裝置連接，用于為所述中斷裝置和所述信號(hào)處理裝置提供運(yùn)行功率；-同所述電流檢測(cè)裝置及所述信號(hào)處理機(jī)裝置連接的負(fù)荷電阻裝置，用于提供表示所述電流值特征的電壓；所述負(fù)荷電阻包含三個(gè)單獨(dú)的電阻，其中每一個(gè)串聯(lián)在所述三相的每一相中，用于提供表示所述三相的每一相特征的單獨(dú)的電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的用于電子脫扣電路中斷器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，其特征在于包含同所述電流檢測(cè)裝置連接的整流裝置，用于為所述電流值提供全波整流。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1的用于電子脫扣電路中斷器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，其特征在于其中所述三個(gè)電阻的每一個(gè)都包含單獨(dú)的一對(duì)第一和第二接線;將所述每對(duì)接線的第一接線共同連接在一個(gè)點(diǎn)上，并將所述每對(duì)接線的第二接線分別同所述信號(hào)處理器連接，用于提供所述三相的每一相的電流值的單獨(dú)的表示。
4.根據(jù)權(quán)利要求
3的用于電子脫扣電路中斷器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，其特征在于其中所述電源包含功率三極管或其他合適的半導(dǎo)體器件，并且其中所述功率三極管的集電極或發(fā)射極與所述三個(gè)電阻在所述的一個(gè)公共點(diǎn)相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1的用于電子脫扣電路中斷器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，其特征在于其中所述電流檢測(cè)裝置包含三個(gè)單獨(dú)的電流互感器。
6.根據(jù)權(quán)利要求
1的用于電子脫扣電路中斷器的信號(hào)調(diào)節(jié)電路，其特征在于其中所述負(fù)荷電阻包含三個(gè)附加的電阻，將一個(gè)附加電阻串聯(lián)在所述三相的一相中，用于為所述電路中斷器提供計(jì)量和附加保護(hù)功能。
專利摘要
用電子脫扣電路中斷器保護(hù)的三相電源的每一相包含單獨(dú)的負(fù)荷電阻，用于為判定過(guò)載電流的數(shù)字處理機(jī)輸入有效值電流值。三個(gè)單獨(dú)的負(fù)荷電阻使其節(jié)省了三個(gè)輔助的電流互感器，并具有同等的效果。
文檔編號(hào)H02H3/08GK86107740SQ86107740
公開(kāi)日1987年5月27日 申請(qǐng)日期1986年11月19日
發(fā)明者約翰·詹姆斯·多爾蒂, 愛(ài)德華·基思·豪厄爾 申請(qǐng)人:通用電氣公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan