一种具备零线电流监控功能的智能断路器的制作方法

本发明涉及断路器，具体为一种具备零线电流监控功能的智能断路器。

背景技术：

1、随着智能家居普及与居民用电品质升级，冰箱、中央空调、风管机、储水式电热水器等大功率、长时间待机运行的家用电器已成为主流配电负载，该类高价值电器普遍采用单相独立单回路专属供电模式，单回路无分支、无并联分流，供电工况稳定但对零线可靠性要求极高。智能断路器作为低压配电终端核心保护器件，承担着线路通断控制、故障防护、状态监测及远程智能运维的关键作用，是保障家用大功率电器长期安全稳定运行的核心设备。

2、目前传统家用智能断路器普遍存在结构性缺陷，其监测判断、故障脱扣、远程操控功能全部依赖主板电控供电实现，无独立零线监测与无源机械保护机制。当家用单回路供电出现零线断线、零线虚接、零线过载电流异常等故障时，设备电控系统极易失电失效，导致断零保护、电流监测、远程分合闸功能全部瘫痪，无法及时分闸断电；而大功率家电在断零、零线异常工况下极易出现电压漂移、主板击穿、整机烧毁，甚至引发线路发热起火。同时传统断路器无法单独对单回路零线电流进行实时采样与异常识别，机械执行结构卡顿量大、无稳定顺滑的丝杆保持结构、无故障互锁机制，保护精度低、容错性差、智能化程度不足，难以适配现阶段家用高端大功率单回路电器的高安全防护需求。

3、所以需要一种具备零线电流监控功能的智能断路器来解决上述问题。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种具备零线电流监控功能的智能断路器，包括壳体、主动触头组件、栅片灭弧室、电磁脱扣器、回路执行机构、独立零线电流互感器、无线通信模块、主控采样电路板以及控制继电器；所述主动触头组件包含手柄旋钮、顶部弹簧、底部弹簧、操作触板、动触头、静触头；所述回路执行机构包括驱动马达、扭簧、丝杆、丝杆卡套；所述独立零线电流互感器内置采样绕组与动力输出绕组；所述采样绕组电性连接主控采样电路板；所述动力输出绕组通过控制继电器与驱动马达电连接，所述驱动马达安装于壳体；所述无线通信模块与主控采样电路板信号连接；合闸工况下，独立零线电流互感器动力输出绕组输出电能驱动驱动马达，驱动马达带动丝杆、丝杆卡套向前移动，丝杆卡套卡接动触头维持合闸导通；零线电流消失时，独立零线电流互感器停止向驱动马达供电，驱动马达失力；扭簧牵引丝杆卡套后撤，解除对动触头抵持静触头实现自动分闸；无线通信模块接收远端指令，并经由主控采样电路板控制控制继电器通断驱动马达供电回路，实现远程分闸、远程合闸。

2、进一步的，所述独立零线电流互感器集成相互独立的采样绕组、动力输出绕组；采样绕组向主控采样电路板传输零线电流采集信号以实现在线监测；动力输出绕组感应零线负载电流产生电能，为驱动马达提供维持合闸的动力源。

3、进一步的，所述回路执行机构还包括平衡板、稳定导杆；稳定导杆贯穿平衡板，平衡板与丝杆卡套固定相连，约束丝杆卡套仅沿直线平移，防止发生周向偏转。

4、进一步的，丝杆与丝杆卡套之间设有滚珠，丝杆、丝杆卡套与滚珠配合构成滚珠丝杆副，减小丝杆传动摩擦力，使丝杆卡套往复移动更加顺滑。

5、进一步的，当零线断线造成零线电流消失，无论主控采样电路板是否正常通电，驱动马达同步失去供电；预储能的扭簧直接拉动丝杆卡套回撤，依靠纯机械联动解除合闸抵持，完成无源自动分闸。

6、进一步的，所述控制继电器串联在独立零线电流互感器动力输出绕组与驱动马达之间；主控采样电路板根据无线通信模块下发的远端指令，切换控制继电器通断状态，切断或恢复驱动马达供电，不受零线回路工况限制实现远程强制分闸。

7、进一步的，所述主控采样电路板识别断零、零线过载故障时锁定控制继电器，屏蔽远程合闸指令，故障经人工复位解除后方可执行合闸操作。

8、进一步的，所述电磁脱扣器设置于栅片灭弧室侧方；发生短路故障或者回路执行机构卡滞失效时，电磁脱扣器动作撞击主动触头组件，形成后备强制脱扣保护。

9、与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

10、（1）本发明摒弃传统断路器纯电控依赖的保护模式，设置独立零线电流互感器搭配机械复位结构，实现无源断零兜底保护。依托零线负载电流感应取电维持合闸保持，一旦发生零线断线、零线虚接故障，零线电流消失即可通过扭簧机械联动自动回撤丝杆卡套完成分闸，无需依赖主控电路板供电，彻底解决了传统断路器电控失电后保护功能瘫痪的问题，有效避免冰箱、中央空调、风管机等家用大功率高价值电器因断零电压漂移出现主板烧毁、设备损坏的情况，大幅提升单回路用电设备的供电安全性。

11、（2）本发明采用双绕组一体式零线电流互感器，实现零线电流实时精准监测与异常识别，适配家用单相独立单回路用电场景。利用独立采样绕组持续采集单回路零线电流数据，可精准识别零线过载、电流波动异常等隐性故障，区别于传统断路器仅监测火线、无零线专项监测的单一防护模式；同时搭配无线通信模块实现数据远程上传、故障远程告警，能够提前预判线路发热、接线松动等安全隐患，智能化程度更高，精准匹配家用大功率常开电器的长期稳定用电需求；

12、（3）通过滚珠丝杆副搭配稳定导杆、平衡板的导向限位结构，大幅降低机械传动摩擦，杜绝机构卡顿、偏转卡滞问题，保障合闸保持与分闸复位动作顺滑可靠；同时设置故障互锁机制与电磁脱扣后备保护，故障状态下自动屏蔽远程合闸指令，且机械执行机构失效时可通过电磁脱扣强制分闸，双重防护规避保护失效风险，容错性强、运行稳定性高，完美适配家用高端大功率单回路电器的高安全、高可靠配电防护需求。

1.一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：包括壳体(1)、主动触头组件(2)、栅片灭弧室(3)、电磁脱扣器(4)、回路执行机构(5)、独立零线电流互感器(6)、无线通信模块(7)、主控采样电路板(8)以及控制继电器(9)；所述主动触头组件(2)包含手柄旋钮(21)、顶部弹簧(22)、底部弹簧(23)、操作触板(24)、动触头(25)、静触头(26)；所述回路执行机构(5)包括驱动马达(51)、扭簧(52)、丝杆(53)、丝杆卡套(54)；所述独立零线电流互感器(6)内置采样绕组与动力输出绕组；所述采样绕组电性连接主控采样电路板(8)；所述动力输出绕组通过控制继电器(9)与驱动马达(51)电连接，所述驱动马达(51)安装于壳体(1)；所述无线通信模块(7)与主控采样电路板(8)信号连接；合闸工况下，独立零线电流互感器(6)动力输出绕组输出电能驱动驱动马达(51)，驱动马达(51)带动丝杆(53)、丝杆卡套(54)向前移动，丝杆卡套(54)卡接动触头(25)维持合闸导通；零线电流消失时，独立零线电流互感器(6)停止向驱动马达(51)供电，驱动马达(51)失力；扭簧(52)牵引丝杆卡套(54)后撤，解除对动触头(25)抵持静触头(26)实现自动分闸；无线通信模块(7)接收远端指令，并经由主控采样电路板(8)控制控制继电器(9)通断驱动马达(51)供电回路，实现远程分闸、远程合闸。

2.根据权利要求1所述的一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：所述独立零线电流互感器(6)集成相互独立的采样绕组、动力输出绕组；采样绕组向主控采样电路板(8)传输零线电流采集信号以实现在线监测；动力输出绕组感应零线负载电流产生电能，为驱动马达(51)提供维持合闸的动力源。

3.根据权利要求1所述的一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：所述回路执行机构(5)还包括平衡板(55)、稳定导杆(56)；稳定导杆(56)贯穿平衡板(55)，平衡板(55)与丝杆卡套(54)固定相连，约束丝杆卡套(54)仅沿直线平移，防止发生周向偏转。

4.根据权利要求3所述的一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：丝杆(53)与丝杆卡套(54)之间设有滚珠(531)，丝杆(53)、丝杆卡套(54)与滚珠(531)配合构成滚珠丝杆副，减小丝杆传动摩擦力，使丝杆卡套(54)往复移动更加顺滑。

5.根据权利要求1所述的一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：当零线断线造成零线电流消失，无论主控采样电路板(8)是否正常通电，驱动马达(51)同步失去供电；预储能的扭簧(52)直接拉动丝杆卡套(54)回撤，依靠纯机械联动解除合闸抵持，完成无源自动分闸。

6.根据权利要求1所述的一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：所述控制继电器(9)串联在独立零线电流互感器(6)动力输出绕组与驱动马达(51)之间；主控采样电路板(8)根据无线通信模块(7)下发的远端指令，切换控制继电器(9)通断状态，切断或恢复驱动马达(51)供电，不受零线回路工况限制实现远程强制分闸。

7.根据权利要求1所述的一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：所述主控采样电路板(8)识别断零、零线过载故障时锁定控制继电器(9)，屏蔽远程合闸指令，故障经人工复位解除后方可执行合闸操作。

8.根据权利要求1所述的一种具备零线电流监控功能的智能断路器，其特征在于：所述电磁脱扣器(4)设置于栅片灭弧室(3)侧方；发生短路故障或者回路执行机构(5)卡滞失效时，电磁脱扣器(4)动作撞击主动触头组件(2)，形成后备强制脱扣保护。