阅读说明：本技术 剩余电流动作（漏电）保护单稳延时控制系统 (residual current action (leakage) protection monostable delay control system ) 是由 尚峻立 尚于统 周凡 张丁嘉 于 2019-08-26 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种剩余电流动作(漏电)保护单稳延时控制系统,包括集成电路、零序互感器ZCT、整流电路、执行机构(脱扣装置)、断路器、晶闸管以及单稳延时电路；整流电路的交流输入端与断路器的电源连接,整流电路的直流输出端通过所述执行机构(脱扣装置)与晶闸管串联连接形成回路；单稳延时电路包括充、放电电阻R6、开关二极管D10以及充、放电电容C4,充、放电电阻R6与开关二极管D10并联再与电容C4串联给电容C4充、放电过程完成延时输出,所述单稳延时电路的输入端连接在运算放大器的输出端,延时电路的输出端与锁存器的信号输入端连接；所述晶闸管的触发端与锁存器信号输出端连接所述控制系统延时范围宽,抗干扰能力强,制造成本低,通用性强。(The invention provides a monostable delay control system for residual current action (leakage) protection, which comprises an integrated circuit, a zero sequence transformer ZCT, a rectifying circuit, an actuating mechanism (a tripping device), a circuit breaker, a thyristor and a monostable delay circuit, wherein the zero sequence transformer ZCT is connected with the rectifying circuit; the alternating current input end of the rectifying circuit is connected with a power supply of the circuit breaker, and the direct current output end of the rectifying circuit is connected with the thyristor in series through the actuating mechanism (tripping device) to form a loop; the monostable delay circuit comprises a charging resistor R6, a switching diode D10 and a charging capacitor C4, wherein the charging resistor R6 is connected with the switching diode D10 in parallel and then connected with a capacitor C4 in series to complete delay output in the charging and discharging process of the capacitor C4, the input end of the monostable delay circuit is connected with the output end of the operational amplifier, and the output end of the delay circuit is connected with the signal input end of the latch; the trigger end of the thyristor and the signal output end of the latch are connected with the control system, so that the delay range is wide, the anti-interference capability is strong, the manufacturing cost is low, and the universality is strong.)

剩余电流动作（漏电）保护单稳延时控制系统

技术领域

本发明涉及断路器漏电保护器领域，尤其是指一种剩余电流动作(漏电) 保护系统。

背景技术

剩余电流动作保护器又被称为“漏电保护器”，以下简称(漏保)。其主要用于用电设备及电路漏电保护人类、家禽、财产的直接或间接接触保护，当漏电保护器检测到漏电电流超过漏电保护规定值时，漏电脱扣器断开主电路的主触头，断开负载，避免因漏电带来安全隐患的装置。近年来国家一直大力全面的推广及应用漏电保护器，现在我国用漏电保护器非常普及，比前几年触电伤亡相比有很大程度下降，根据国家***的2016年数据，全国触电死亡人口下降到每年大约8000人。因此，可以说漏电保护器也是一位时时刻刻默默保护着人类生命及财产安全的好卫士。

现有常用的漏电断路器分为电压型和电流型两大类，而电流型又分为电磁型和电子型两种，目前市场上漏电保护断路器，电子控制模块以漏电专用集成(带非延时IC8脚封装和带延时IC16脚封装)为核心控制的叫集成板，集成板分有延时型和非延时型，以晶闸管为核心、无集成电路IC控制的叫分立体板，均能达到漏电保护的功能。

非延时型集成板主要有分立电子元件和不带延时功能的8只脚封装的集成电路(IC)构成的控制模块，8只脚封装的集成电路(IC)例如有：54123、 54123A等。凡功能或脚位功能与54123相同近似的均为54123基础上改进型。

现在市面的漏电保护54123延时电路在运算放大器输出端与锁存器输入端直接短路连接，在两短路联接外与地线之间加放一只电容器，直接对电容充放电，经多年实践证明此电路延时不准，容易误动作，抗干扰能力差，延时范围小。现在市面上生产的延时与不延时保护器是二种集成电路IC芯片，具有延时功能的漏保芯片成本高(IC16只脚封装)，体积大，库存多等缺陷。延时型集成板主要有带延时功能的16只脚封装的集成电路(IC)构成的控制模块，16只脚封装的集成电路(IC)有例：54133、54133A等。

现在市场上漏电保护器频繁出现越级误动作现象，具体而言为了安全可靠合理用电：电路保护分为一级保护，二级保护，三级保护，末端保护等多段保护级别，如果多段级别的漏电保护器动作时间一致或相近，就会出现多段层级的漏电保护器同步或越级动作。给现实生活、生产造成了很大的损失。

因此，如何提供一种成本低、通用性强、灵敏度高并能既避免产品误动作的同时又能保证产品正常的漏电延时保护功能的控制系统，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明所要解决的技术问题是现有技术中的漏电保护器通用性低、反应不灵敏，易出现电保护器同步或越级动作。为此，本发明提供了一种剩余电流动作(漏电)保护单稳延时控制系统。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种剩余电流动作(漏电)保护单稳延时控制系统，其特征在于：包括集成电路、零序互感器ZCT、整流电路、执行机构(脱扣装置)、断路器、晶闸管以及单稳延时电路；

所述整流电路的交流输入端与断路器的电源连接，整流电路的直流输出端通过所述执行机构(脱扣装置)与晶闸管串联连接形成回路；

所述集成电路包括运算放大器以及锁存器；

所述零序互感器ZCT与断路器串联连接，零序互感器ZCT的副边与IC运算放大器的反相输入端、同相输入端回路连接；

所述单稳延时电路包括充、放电电阻R6、开关二极管D10以及充、放电电容C4，充、放电电阻R6与开关二极管D10并联再与充、放电电容C4串联给充、放电电容C4充、放电过程完成延时输出，所述单稳延时电路的输入端连接在运算放大器的输出端，延时电路的输出端与锁存器的信号输入端连接；

所述晶闸管的触发端与锁存器信号输出端连接；

所述运算放大器的反相输入端与同相输入端之间并联有稳压电路，所述稳压电路包括一并联在运算放大器的反相输入端与同相输入端之间的漏电动作值电阻RL；

运算放大器输出端为高电平时D10导通、低电平时D10截止；当运算放大器输出端为高电平时R6与D10形成并联电路，开关管D10导通通过D10快速给延时电容C4充电；当C4充电完成时开关管D10截止，锁存器输入端变为高电平锁存器输出端高电平输出触发晶闸管，晶闸管导通执行机构(脱扣装置)将断路器断开使零序互感器ZCT信号消失，运算放大器输出端变为低电平D10截止，R6给C4快速放电。

在本发明的一个实施例中，所述稳压电路还包括并联的滤波电容C1、C3，滤波电容C1、C3并联在运算放大器的反相输入端与同相输入端之间并与所述动作值电阻RL并联连接。

在本发明的一个实施例中，所述单稳延时控制系统还包括一为集成电路提供所需稳压电源的降压、稳压电路，所述降压、稳压电路连接在整流电路中，所述降压、稳压电路包括降压电阻R5、滤波电容C8、稳压二极管W1，所述滤波电容C8、稳压二极管W1串联后与降压电阻并联。

在本发明的一个实施例中，所述晶闸管的触发端还串联有保护电阻R4，晶闸管与保护电阻R4并联在降压、稳压电路的闭合回路两端，晶闸管与保护电阻R4串联在单稳延时电路与晶闸管触发端的回路之间。

在本发明的一个实施例中，所述执行机构(脱扣装置)可以是L脱扣器、继电器、发光二极管或者蜂鸣器等信号源。

在本发明的一个实施例中，所述电容C3的输入端串联保护电阻R3，保护电阻R3与电容C3并在滤波电容C1的两端。

本发明的有益效果在于：通过设置所述单稳延时电路，运算放大器输出端为高电平时D10导通、低电平时D10截止；当算放大器输出端为高电平时 R6与D10形成并联电路，通过D10快速给C4充电；当C4充电完成时锁存器触发执行机构(脱扣装置)使零序互感器ZCT信号消失，运算放大器输出端变为低电平，此时D10截止，给C4快速放电；所述控制系统采用集成电路IC 体积小，延时电路与非延时电路在同一款集成电路上完成，无需要更换IC芯片即可完成延时，给漏电保护电路提共了更安全、更合理、延时更精准，更稳定可靠、应用场景更宽广，延时范围宽，抗干扰能力强，制造成本低，通用性强，极大的方便了生产商库存量和用户选择性；本发明所述控制系统是把非延时集成电路中的运算放大比较器输出端与锁存器输入端的基础上加入单稳延时电路，做成带延时集成功能的电子模块，体积小，工作稳定可靠，成本低，适用更广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

附图1为本发明所述剩余电流动作(漏电)保护单稳延时控制系统的电路原理方框图。

附图2为本发明所述剩余电流动作(漏电)保护单稳延时控制系统的原理图。

附图3为本发明所述控制系统的单稳延时电路的另一种实施方式。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面将结合说明书附图对本发明做进一步描述。

本发明的核心在于提供一种成本低、灵敏度高，在能避免产品越级误动作的同时又能保证产品正常的漏电延时保护功能的控制系统，以同时解决现有技术中的问题。

此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。

如附图1～3所示，本发明公开了一种剩余电流动作(漏电)保护单稳延时控制系统，包括集成电路、零序互感器ZCT、整流电路、执行机构(脱扣装置)、断路器、晶闸管以及单稳延时电路；所述整流电路的交流输入端与断路器的电源连接，整流电路的直流输出端通过所述执行机构(脱扣装置)与晶闸管串联连接；所述集成电路包括运算放大器以及锁存器；所述零序互感器ZCT与断路器串联连接，零序互感器ZCT的副边与运算放大器的反相输入端、同相输入端回路连接；所述单稳延时电路包括充、放电电阻R6、开关二极管D10以及充、放电电容C4，充、放电电阻R6与开关二极管D10并联再与充、放电电容C4串联，所述单稳延时电路的输入端连接在运算放大器的输出端，延时电路的输出端与锁存器的信号输入端连接；所述晶闸管的触发端与锁存器信号输出端连接；所述运算放大器的反相输入端与同相输入端之间并联有稳压电路，所述稳压电路包括一并联在运算放大器的反相输入端与同相输入端之间的动作值电阻RL。本实施例中零序互感器ZCT设置在断路器的负载端为例做说明的。断路器与零序互感器ZCT之间连接试验开关。

运算放大器输出端为高电平时D10导通、低电平时D10截止；当运算放大器输出端为高电平时R6与D10形成并联电路，通过D10快速给C4充电；当C4充电完成时锁存器触发执行机构(脱扣装置)使零序互感器ZCT信号消失，运算放大器输出端变为低电平D10截止，给快速C4放电。

具体的，如图2所示，所述稳压电路还包括并联的滤波电容C1、C3，滤波电容C1、C3并联在运算放大器的反相输入端与同相输入端之间并与所述动作值电阻RL并联连接。

具体的，所述单稳延时控制系统还包括集成电路提供所需稳定电源的降压、稳压电路，所述降压、稳压电路连接在执行机构(脱扣装置)与整流电路中，所述降压、稳压电路包括降压电阻R5、滤波电容C8、稳压二极管W1，所述滤波电容C8、稳压二极管W1串联后与降压电阻并联。

具体的，所述晶闸管的触发端串联有保护电阻R4，晶闸管与保护电阻R4 串联在单稳延时信号输出端的电路中与晶闸管触发端之间。也就是说，晶闸管与保护电阻R4串联在单稳延时电路与晶闸管触发端的回路之间

具体的，所述执行机构(脱扣装置)可以是L脱扣器、继电器、发光二极管或者蜂鸣器。本实施例中是以L脱扣器为例做说明的。

具体的，所述电容C3的输入端串联保护电阻R3，保护电阻R3与电容C3 串联后并在滤波电容C1的两端。

工作原理：当零序互感器检测到有漏电信号时，此时零序互感器就产生漏电信号，漏电电流大小的不同所产生的信号也随之变化，经稳压信号转换电路到把电压信号送到运算放大器的反相输入端、同相输入端进行比较，当运算放大达到预设值时由运算放大器的输出端输出高电平，此高电平经单稳延时电路将D1导通，此时RL、D1为并联电路电阻阻值变小可快速给C4充电；C4 充电没完成前锁存器D输入端的第1脚为低电平，锁存器输出也为低电平，因此，C4充电过程就完成了锁存器延时输出。延时器的延时时间与充、放电电容C4容量、R6的阻值有直接关系。当所述控制系统的负载端无漏电流发生时，流过零序电流互感器的电流矢量和为零，零序电流互感器次级输出电压为零，即运算放大器输入端1脚、2脚无电压差，锁存器输出端保持状态为低电平，漏电保护断路器保持原状态；当所述控制系统的负载端产生对地漏电时，零序电流互感器检测到有漏电流直接从火线流向大地，此时通过零序电流互感器内的火线和零线电流矢量电压不再为零，次级有感应电压，此时运算放大器反相输入端、同相输入端之间存在电压差，当反相输入端、同相输入端电压差达到运算放大器的预定值时，差分运算放大器输出端输出高电平，单稳延时器工作，在预设时间完成，单稳延时器输出高电平到锁存器输入端，锁存器输出端输出高电平触发晶闸管，晶闸管带动脱扣装置，漏电保护断路器分闸断开负载，保护人身及财产安全，也有效防止零序电流互感器。

具体的，所述工作原理可以通过以下公式进一步理解：

在以下的说明中，D10的电阻简称R₁。

以4148开关二极管为例说明：If＝150mA；lmax＝150Ma；Uf＝1V；Umax＝100 V；

(1)当算放大器输出端为高电平时R6与D10形成并联电路，根据并联电路公式此时R₁值极小，电源给C4快速充电；

(2)当算放大器输出端为低电平时，此时D10截止，根据给C4快速放电。

也就是说：当运算放大器输出端为高电平时D10导通、低电平时D10截止，D10、R6形成并联电路，此时D10导通，D10导通后阻值小于R6，通过 D10给C4快速充电，通过R6上的电流很小，当C4电充满时锁存器触发脱扣器使零序互感器信号消失，运算放大器输出端变为低电平，D10截止，此时 R6为放电电阻，给快速C4放电。延时时间和放电时间的快、慢取决R6、C4 的参数值。因此，可以通过控制R6、C4来控制充、放电的时间。

本发明所述的控制系统，在实际应用时，所述单稳延时电路整体可以集成到所述集成电路(IC)内；为了实际应用时便于调整充、放电的时间，也可以将所述充、放电电容C4在集成电路单独设置。

本发明单稳延时电路设计巧妙，结构合理、元器件少、工作稳定、延时可靠、可集成在集成电路IC内部，也可外挂在现有集成电路***电路中，解决了漏电保护器频繁出现越级误动作现象，如电路保护一级保护为0.2S动作值，二级保护为0.15S动作值，三级保护为0.1S动作值，末端保护为0.05S 动作值等多段分级保护，解决了多段动作级别的漏电保护器动作时间一致或相近进，不会出现多段层级的漏电保护器同步或越级动作。本发明采用最常用的8脚IC专用芯片，增加一套单稳延时电路，在功能与性能上直接取代了 16脚IC芯片，成本低、元器件库存通用性强、半成器与成器库存量小，灵敏度高，速度快，既避免产品误动作又保证产品正常的漏电延时保护功能。灵活性强、通用性强，工作稳定可靠。

进一步的，所述单稳延时电路还可以如图3所示，所述单稳延时电路还包括一电阻R2，所述电阻R2与D10串联后再与R6并联。此时，单稳延时电路的工作原理为：运算放大器输出端为高电平时D10导通、低电平时D10截止；运算放大器输出端为高电平时，高电平通过，D10、R2形成串联电路，D10 导通流向R2与R6形成并联电路，总阻止变小，可以快速给C4充电，当C4 充满时锁存器触发脱扣器使零序互感器信号消失，运算放大器输出端变为低电平D10截止，R2与R6并联电路断开，此时R6为放电电阻，给C4快速放电。同样的，延时时间和放电时间的快、慢由C4、R2、R6的参数值决定的。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。