[发明专利]一种用电保护断路器的改进结构

说明书

一种用电保护断路器的改进结构，包括带有单片机的电流检测部分、由单片机通过开关电路控制其动作的继电器开关，其特征在于当电流检测部分所检测的电线上出现异常，满足断路器断开电路的条件时，触发断路保护程序，单片机在电源波形峰值出现后延时设定时间t后向开关电路发出触动开关信号，使继电器开关在电线上的电流值位于电源波形的零电位或者接近零电位时断开。本发明与已有技术相比，具有继电器开关断路时，能避免产生电弧的，成本低，体积小，结构简单的优点。

技术领域

本发明涉及一种用电保护技术。

背景技术

现有的用电保护断路器（如家用用电保护断路器），其作用是当电流大于某个数值时（如63A），就会将电源断开，以保护用电安全，断电所采用的开关要么是继电器开关，要么是空气开关，采用继电器开关，虽然成本低，体积小，结构简单，但是，由于断电时，往往是在大电流的情形下断电，因此，断电瞬间会产生电弧，而电弧会对触点产生严重的烧蚀，从而使用电保护断路器使用寿命大幅度缩短；而采用空气开关，虽然，在断路使，有效地防止电弧的产生，但是，空气开关体积大，结构复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种继电器开关断路时，能避免产生电弧的，成本低，体积小，结构简单的用电保护断路器的改进结构。

本发明是这样实现的，包括带有单片机的电流检测部分、由单片机通过开关电路控制其动作的继电器开关，其特别之处在于当电流检测部分所检测的电线上的交流电流大于断路阈值导致触动断路保护程序时，单片机延时设定时间t后向开关电路发出触动开关信号，使继电器开关在电线上的交流电流的电流值位于电流波形的零点附近时断开。

受继电器开关的结构所决定，继电器开关从获得触动信号到触点真正断开往往需要一段时间t₁（一般是几十毫秒，一般定义为继电器开关动作的固有时间），这个时间ｔ1即继电器开关动作的固有时间，而每个继电器的这个t1都不一定相同，因此，这个值在每个产品出厂时执行自检程序计算所得，并存入单片机的存储器中。若保护程序触发后单片机马上向继电器开关发出断路的触发电信号，由于继电器开关从获得触发电信号到开关真正断开是有一段时间t1的，这样，触点断开时，电流有很高的几率是在电流波形中电流较大的位置处，从而导致产生电弧烧蚀电极。而采用单片机延时一段时间t再向开关电路发出触发开关电信号，这样，通过延时，从当电流检测部分所检测到满足断路保护条件时触动断路保护程序，此时开始算起，延时的时间t加上继电器开关从获得触动信号到触点断开所需的时间，即继电器开关动作的固有时间t₁，刚好是电线上的交流电流的电流值位于电流波形的零点附近，由于电流小到接近零值，因此，触点分离时，就不会有电弧的产生，从而有效地保证了用电保护断路器的可靠性和耐用性。

这里，当电流检测部分所检测到满足断路保护条件时，延时到电流到达电流波形的最高值时（电流波的峰值或者谷值），才触动断路保护程序。当电源线上出现危险，用电的异常情况满足断路保护的条件那一个时点，往往不是在电流波形的零电位上，直接断路会引起触点电弧，损坏触点。而且检测零电位的电路较为复杂，也容易与元件损坏没电时的状态混淆。另外，即使检测到零电位马上发指令给继电器跳闸，也会由于机械动作的延时而无法准确地在零电位断开开关。因此不适合检测零电位作参考。因此，本方案采取检测电源波形的峰值来作为延时的起点，可以简化结构，提高可靠性。在满足断路保护条件出现时，同步检测电源波形的最高值（峰值）时，才触动断路保护程序，那么，两个相邻波形峰值的时间差就是交流电的周期时间Ｔ，电流波形最高值到零电位的时间是t₂=1/4周期，由于继电器开关从获得触动信号到开关断开所需的时间t₁是固定的，因此，延时时间t就很容易确定。

这里，延时时间t是这样一个数值，ｔ=T/4+(n*T/2-t1),其中ｎ的取值条件是使t≥0时的整数，Ｔ为交流电的周期时间，t1为继电器开关从获得触动信号到触点真正断开所需要的时间，即继电器开关动作的固有时间。