[发明专利]一种智能磁保持微型断路器

说明书

技术领域

本发明属于一种断路器装置，尤其涉及小型断路器装置领域的智能磁保持微型断路器。

背景技术

微型断路器是建筑电气终端配电装置引中使用最广泛的一种终端保护电器。微型断路器只是一种机械开关电器，装置功能有限，正常操作只能是手动的。不能满足配电系统信息化、网络化、智能化和多功能化程度不断提高的要求，开发一种多功能智能型微型断路器已是大势所趋，也是微型断路器的发展方向。

磁保持继电器是近几年发展起来的一种新型继电器，也是一种自动开关。磁保持继电器最早是主要用于IC卡预付费电表、集中抄表系统中。磁保持继电器虽然是一种自动开关，但需要有控制电路配合才能实际使用，而现有的磁保持继电器尤其缺乏过载保护功能和完善的手自动一体的操作功能。

在物联网到来的时代，智能家居逐渐走进普通百姓家庭，亟需要发展性能可靠、结构简单、制造简便、成本低廉，既满足普通百姓使用习惯，又能提供智能控制的家用微型断路器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，在低压一极（1P）微型断路器外型标准下，提供一种具有手自动相互协调操作、过载保护、计量功能的智能磁保持微型断路器及其控制方法。

本发明采取的技术方案为：一种智能磁保持微型断路器，包括壳体、磁保持继电器、驱动电路，驱动电路接受控制信号后驱动磁保持继电器动作；磁保持继电器包括动簧组合、静簧组合、拨杆、推动片、磁钢组合；磁钢组合转动时带动拨杆，再通过推动片使动簧组合、静簧组合的触头闭合或者断开，还设有中央处理器、通信芯片、计量模块，通信芯片与中央处理器连接，用于中央处理器与外部的信息交互；中央处理器与驱动电路连接，用于向驱动电路发送的控制信号；计量模块，用于计量功率、电压、电流数据并发送给中央处理器。

计量模块包括电压调理电路、电流调理电路、互感模块、计量芯片，电压调理电路一端与静簧组合的延伸导线连接，另一端与计量芯片连接；互感模块与电流调理电路连接并安装在动簧组合的延伸导线上；计量芯片一端与电流调理电路连接，另一端与中央处理器连接。

计量芯片可以与中央处理器集成为一块芯片。

互感模块可以是电流互感器，或者霍尔元件，或者锰铜电阻。

电压调理电路采用电阻分压方式获得计量芯片的ADC电压信号输入。

电流调理电路采用电阻网络将互感模块的电流输出信号调理成计量芯片的ADC电压信号输入。根据采用的计量芯片的功能配置电压调理电路和电流调理电路，通过计量芯片处理得出计量参数，尤其是有效电流的处理有实时要求，中央处理器实时采集有效电流用于实现过载保护和短路保护。

还设有电源模块，电源模块用于向壳体内电路或者模块供电。电源模块包括电容降压模块、全波整流模块、滤波模块和稳压模块，电容降压模块通过限流实现与火线连接；全波整流模块能够增大电流以便减小电容降压模块中高压电容体积。

磁保持继电器是本发明的关键部件，现有成熟技术的磁保持继电器额定电流为80A，但外型不能满足本发明的外型要求，必须将磁保持继电器的零件与壳体内部结构设计成总体，才能保证壳体外型完全兼容低压一极（1P）微型断路器外型标准；微型断路器标准（GB10963.1-2005）对触点分断能力有明确的指标要求和实验规范，而磁保持继电器标准（JB/T10923-2010）对触点分断能力的指标要低于微型断路器标准，因此在现有磁保持继电器标准上，对于本发明的过载保护只能依靠采用软件方法简化硬件电路由电子控制部分来互补实现；虽然磁保持继电器磁保持继电器其触点开、合状态平时由永久磁铁所产生的磁力所保持。当继电器的触点需要开或合状态时，只需要用正（反）直流脉冲电压激励线圈，继电器在瞬间就完成了开与合的状态转换。但直流脉冲电压的电压为9V(7.5V-13.5V)、电流100mA、脉冲宽度为80-100ms，本发明要在有限的空间内设计出满足要求的电源；电子部分的设计难点是小型化，像计量、MCU的小型化可以通过芯片选型来解决，但电源的小型化设计是不能靠选型来解决的，需要创造性的设计。

本发明以高集成度的中央处理器（STC11F04E）、计量芯片（CS5463-ISZ）和485（SN75176）芯片为核心，通过配置相应的外围电路和电源构建智能磁保持微型断路器的硬件电路系统。