一种低压塑壳智能断路器，包括开关座和开关盖，开关座有四条纵向通槽和一条贯通纵向通槽的横向通槽，其中三条纵向通道内依次安装有真空电磁开关、电流互感器、储能电容，另一条纵向通道内依次安装有真空电磁开关、储能电容，横向槽内安装有零序互感器；开关座中部上方固定有控制电路板，其上设置有电源模块、充电模块、定相电压互感器及三个选相用电压互感器、两个主、辅处理器，显示电路板位于控制电路板中部上方且嵌固在开关盖内，其上有显示屏、红、绿指示灯及分、合闸操作按钮等。本发明专利技术体积小、结构紧凑，使用与安装都很方便，能真正实现数字保护、自动控制和通讯功能的全面智能化。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于低电压智能控制的开关装置，尤其是具有数字保护、自动控制、远方通讯和分相切断故障电流功能的低压开关设备，属于低压电气设备领域。
技术介绍
当前我们国家提出了发展智能化电网的概念，其中也包括低压配电电网的智能化，而低压电网的智能化最重要部分是低压断路器的智能化。智能化低压断路器必须同时具有全面保护、自动控制、远方通讯和分相切断故障电流的功能。目前，我国正朝着这一方向前进，各大专业低压电器厂家和科研院所做了许多的创新工作，如正泰的NM7系列电器、 上电科的MB60系列电器等产品，所有这些产品都还属于低压智能化断路器的初级阶段，仅具有一般的保护功能和可靠的通讯功能。且这些断路器都还停留在机械的操作方式上，还使用基于电磁原理的各类脱扣器。因此从使用、控制、保护功能上看，这些产品都未能取得实质的突破和创新，还不具有真正意义上的智能化，此类断路器还不能称之为智能化断路器。另外，当前市面上使用的低压智能或非智能塑壳断路器还普遍存在以下几个方面的不足。1、现有断路器不具有智能化的四大基本要素，既全面可靠的信息感知能力；高速强大的数据处理能力；高效灵敏的操作执行能力；可靠稳定的远方通讯能力。2、现有断路器的各种保护功能靠相应的电磁脱扣器完成，结构复杂，效率低，可靠性差。3、操作方式为机械方式，没有考虑脱扣器与高效熄弧的整合处理，没有考虑各式脱扣器的数字化控制，没有考虑脱扣器与操作机构的一体化。4、现有断路器虽实现了部分保护定值的自由设置，以及保护投退的自由设定，但只能就地通过机械的方式设置完成。5、异常或故障跳闸时，不能及时发出声、光、文字等报警信息。6、不能自我整断和在线监测状况是否良好。7、控制方式为就地，绝大多数断路器只能现场手动控制分合断路器，不具有远方或者遥控功能，仅有少数断路器有通讯功能，能实现远方分、合断路器，但相互交流的信息极为有限。8、跳间速度固定，不可以根据故障电流大小自由设定跳闸速度。9、所有断路器为多极联动操作机构，不具有选相和定相分、合闸操作功能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种低压塑壳智能断路器，即为实现数字保护、自动控制和通讯功能的全面智能化提供一种可实际应用的载体，且体积小，结构紧凑，使用与安装都很方便。技术方案是包括有塑料制作的开关座和开关盖，开关座有四条纵向通槽和一条贯通纵向通槽的横向槽，每条纵向通槽的上、下端分别有进线接线端、出线接线端，其中作为A、B、C相通道的三条纵向通槽内依次安装有真空电磁开关、电流互感器、储能电容，作为 N相通道的纵向通槽内依次安装有真空电磁开关、储能电容，横向槽内安装有零序互感器; 开关座中部上方用螺丝固定有控制电路板，控制电路板上部设置有电源模块、充电模块、初线线圈直接与主电源连接的定相电压互感器和三个初级线圈分别与A、B、C相真空电磁开关负荷侧电源线相连的选相用电压互感器，控制电路板中部装有MCUl主处理和MCU2辅助处理器，控制电路板下部装有两个通讯插座，控制电路板两侧边上设置有四个电信号连接口和第一通讯连接插座，控制电路板还设置有试验继电器和温度传感器。显示电路板位于控制电路板中部上方且嵌固在开关盖内，显示电路板左边为显示屏，右边设置有红、绿指示灯、分、合间操作按钮、人机对话用按键矩阵、返回按键、复归按键，显示电路板下方有与控制电路板连通用的第二通讯连接插座。开关盖位于显示电路板正上方且用螺丝紧固在开关座上，开关盖表面下部设有走线用的凹槽，凹槽中间设有两个通讯插口。所述的真空电磁开关结构如下线圈架上绕制有线圈，线圈架内套装有真空瓷管， 真空瓷管内腔里固装有软磁纯铁制作的铁芯，铁芯中心孔内套有铜制的轴杆，轴杆左端固装有I号永磁铁和左动触头，轴杆右端固装有II号永磁铁和右动触头，I号永磁铁的磁极为轴向SN分布，II号永磁铁的磁极则相反，为轴向NS分布；左、右端盖通过钎焊焊接在瓷管左、右端，在左右静触头和左、右端盖之间分别焊接有隔离用左、右波纹管，在左、右端盖中心螺孔内分别旋装有断路器专用液压缓冲器，位于真空瓷管上方的线圈架两端分别装有霍尔传感器，左动触头经软线连接左端盖，左端盖外端上有进线接线端，右静触头经软线连通右端盖。真空电磁开关是本专利技术的执行部件，其基本结构和动作原理在201020173157. 1 号技术专利中已详细介绍。本专利技术对该专利提出的“真空电磁驱动开关”作出了下列改进增加了左、右端盖的轴向高度；左、右静触头分别经波纹管固定在左、右端盖内端面上，在左、右端盖中心螺孔内旋装有断路器专用液压缓冲器(德国compact公司出品，型号为WSK-M0.5)。为什么要作出上述改进呢？因为随着真空电磁开关功率和体积的增大，要求动触头的运动速度和触头间的压力也相应加大，从而使得II号永磁铁、右端触头、轴杆、 左端动触头、I号永磁铁等部件的运动速度增加，惯性增大，同时伴随着I、II号永磁铁体积和截面的增大而磁力也相应增大。在分、合闸操作时，致使I、II号永磁铁与铁芯的碰撞严重，并且高性能永磁铁机械强度较差，性脆易碎，另外对电磁开关左、右端盖也造成很大的冲击，因此在电磁开关的两端采用进口专用断路器液压缓冲器进行缓冲，将分、合闸操作时的剧烈冲击缓冲掉，使轴向的机械动能转化成液体的压缩能释放，从而避免永磁铁与铁芯的直接碰撞，提高电磁开关的使用寿命和可靠性，以及改善其震动和噪音水平。又由于电磁开关内部是真空的，并且液压缓冲器不可能和端盖一起焊接，因此在端盖和静触头之间设计了一隔离和连接用波纹管，波纹管可以与静触头、端盖一起焊接成型，液压缓冲器可在后期旋装到端盖中心螺孔内。其次是电磁开关的两端端盖的改进，为了能装配上液压缓冲器，端盖的轴向高度增加了一些。左端盖在轴向高度增加的情况下，在缓冲孔的上方轴向增加一固定板，也就是断路器的进线连接端，固定板中间设有螺丝口，用于固定电源导线，固定板对角线上设有两个螺丝口，用于将电磁开关固定到塑壳底座上。左端盖固定板上方开有一个螺丝口，用于引接电源线。右端盖在轴向增加高度内，缓冲孔的正上方设有两个螺丝口，用于引出电源线，缓冲孔的正下方设有一平台，平台左右两边垂直于液压缓冲器的中间位置设有两个螺丝口(图中未画出)，用于将电磁开关固定到塑壳断路器底座上。再有就是将传感器壳套与线圈架进行了组合，合并到了一起便于传感器的安装和定位。本专利技术各部件的连线方法与现有的智能化控制电路基本相同，请参看附图5，此处不再赘述。本专利技术的控制电路以主、辅两个数字处理器MCU1、MCU2为核心。主处理器MCUl负责保护、控制；辅助处理器MCU2负责操作、显示、通讯。主处理器MCUl其内部配有程序、通讯、AD转换、数据存储器单元，外部配有电容器充电单元，4组由电压驱动、IGBT功率管、储能电容、电磁开关组成的驱动单元，电流信号采集单元，电压信号采集单元，零序电流采集单元，以及一个模块电源单元。保护及控制等电路由电源模块提供5V、15V电源；电容器充电单元经限流电阻和IGBT向4个储能电容器充电，充电过程受MCUl处理器和IGBT功率管控制，同时充电单元又将充电电压反馈给MCUl 处理器；4组电压驱动单元受MCUl控制，MCUl控制电压驱动的波形宽窄度，以此来实现对断路器驱动速度的控制。用电压驱动的功率来启动IGBT功率管，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种低压塑壳智能断路器，其特征是包括塑料制作的开关座（１）和开关盖（２０），开关座（１）有四条纵向通槽和一条贯通纵向通槽的横向槽，每条纵向通槽的上、下端分别有进线接线端（７）、出线接线端（８），其中作为Ａ、Ｂ、Ｃ相通道的三条纵向通槽内依次安装有真空电磁开关（３）、电流互感器（４）、储能电容（５），作为Ｎ相通道的纵向通槽内依次安装有真空电磁开关（３）、储能电容（５），横向槽内安装有零序互感器（６）；开关座（１）中部上方用螺丝固定有控制电路板（２），控制电路板（２）上部设置有电源模块（１０）、充电模块（１１）、初级线圈直接与主电源连接的定相电压互感器（１２）和三个初级线圈分别与Ａ、Ｂ、Ｃ相真空电磁开关（３）负荷侧电源线相连的选相用电压互感器（１３），控制电路板（２）中部装有ＭＣＵ１主处理器（１４）和ＭＣＵ２辅助处理器（１５），控制电路板（２）下部装有两个通讯插座（１６），控制电路板（２）两侧边上设置有四个电信号连接口（１７）和第一通讯连接插座（１８），控制电路板（２）还设置有试验继电器和温度传感器；显示电路板（１９）位于控制电路板（２）中部上方且嵌固在开关盖（２０）内，显示电路板（１９）左边为显示屏（２１），右边设置有红、绿指示灯（２２、２３）、分、合闸操作按钮（２４）、人机对话用按钮矩阵（２５）、返回按键（２６）、复归按键（２７），显示电路板（１９）下方有与控制电路板（２）连通用的第二通讯连接插座（２８）；开关盖（２０）位于显示电路板（１９）正上方且用螺丝紧固在开关座（１）上，开关盖（２０）表面下部设有走线用的凹槽（９），凹槽（９）中间设有两个通讯插口（２９）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：胡俊兵，
申请(专利权)人：胡俊兵，
类型：发明
国别省市：43
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