專利名稱：反饋式多功能用電保安器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電器設(shè)備和人身安全緊急保護(hù)裝置。
傳統(tǒng)的用電保護(hù)裝置是保險(xiǎn)管和熔斷器，在感性或容性負(fù)載中，保險(xiǎn)絲(管)的容量往往選的較實(shí)際大，它對(duì)于過(guò)電流產(chǎn)生時(shí)，不能立即熔斷保險(xiǎn)絲，而且對(duì)過(guò)電壓、電器設(shè)備的漏電都起不到對(duì)電器設(shè)備的保護(hù)和人身的安全。近年來(lái)也出現(xiàn)了不少的電器設(shè)備保護(hù)器，如空氣開(kāi)關(guān)、漏電保安器、過(guò)壓保護(hù)器等等，它們都有各自的性能，又存在著不足，不足主要是各自的保護(hù)性能單一，空氣開(kāi)關(guān)由于受機(jī)械加工條件的限制，電流參數(shù)不夠準(zhǔn)確。為了解決上述提出的不足，特研制出反饋式多功能用電保安器。
本實(shí)用新型在負(fù)載漏電、電網(wǎng)電壓升高、負(fù)載線路短路、漏電、中性線與地線相接等故障，本機(jī)均可在0.1秒內(nèi)切斷220V輸出電源，若輸出端負(fù)載超過(guò)本機(jī)預(yù)定值時(shí)，本機(jī)也可在60秒內(nèi)切斷220V輸出電源，從而保護(hù)電器設(shè)備和人身安全，起到安全用電的目的。本機(jī)設(shè)有對(duì)負(fù)載線路故障自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，若負(fù)載線路有短路、過(guò)載、漏電、電網(wǎng)電壓升高等故障，本機(jī)均不復(fù)位供電，待以上故障排除、符合預(yù)定值后，才能復(fù)位供電。
本實(shí)用新型的電路主要由七部分組成，見(jiàn)

圖1。第一部分的功能是將負(fù)載線路的漏電、過(guò)載和短路電流檢測(cè)出來(lái)，并觸發(fā)其它電路翻轉(zhuǎn)；第二部分為延時(shí)電路，它控制著負(fù)載線路的故障排除后到復(fù)位供電的時(shí)間；第三部分將電信號(hào)放大并推動(dòng)第四部分的繼電器動(dòng)作；第五部分是在保安器進(jìn)入保安狀態(tài)后發(fā)出聲光報(bào)警，以人們的注意；第六部分是檢測(cè)電路，它只檢測(cè)保安器在斷電保安狀態(tài)時(shí)的負(fù)載線路情況。第七部分是檢測(cè)電網(wǎng)電壓的電路，它直接控制推動(dòng)級(jí)，以提高動(dòng)作靈敏度。
圖2是本機(jī)的電原理圖，當(dāng)K閉合后，保安器電路開(kāi)始工作，J1的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，輸出端有220V的電壓輸出。在輸出端線路沒(méi)有漏電的情況下，流經(jīng)互感器B1的L1、L2中的電流強(qiáng)度大小相等方向相反，B1鐵芯中無(wú)交變磁通，L3無(wú)感生電壓；若線路沒(méi)有過(guò)載、短路等現(xiàn)象，L4只產(chǎn)生微弱磁通，L3中只有極弱的電壓，由L5、D1組成的熱傳感器也呈現(xiàn)高阻狀態(tài)，T1因沒(méi)有觸發(fā)電壓而截止，因此T1、T2、T3、T4、T5、T6均處于截止?fàn)顟B(tài)，穩(wěn)壓管W3的負(fù)極為高電位，W3擊穿導(dǎo)通，T7處于飽和導(dǎo)通，J1為吸合狀態(tài)，LED2發(fā)光，保安器向負(fù)載供電。若此時(shí)電網(wǎng)電壓為正常值，W3不擊穿導(dǎo)通，A點(diǎn)仍保持低電位，繼續(xù)保持J1的吸合狀態(tài)。如果電網(wǎng)電壓升高，U2也升高，W2由不導(dǎo)通變反向擊穿導(dǎo)通，假如U2的左正右負(fù)，電流從U2的左端出發(fā)流經(jīng)D6、R12、W2后回到U2的右端形成回路，因R12中有電流流過(guò)，在R12上有電壓降產(chǎn)生，R12的壓降左正右負(fù)，此時(shí)又有一個(gè)回路產(chǎn)生，這個(gè)回路的電流也是從U2的左端出發(fā)，流經(jīng)D6、D5、R9和T5的發(fā)射結(jié)，再流經(jīng)W2最后回到U2的右端，電網(wǎng)電壓升的越高在R12上的壓降也越大，因此使A點(diǎn)電壓升高，當(dāng)A點(diǎn)電壓升高到一定值時(shí)T5由截止變?yōu)閷?dǎo)通，W3的負(fù)極電壓降低，W3截止，T7因無(wú)基極電流而截止，J1釋放，保安器進(jìn)入斷電保安狀態(tài)，輸出端無(wú)220V輸出。在T5導(dǎo)通后，R14上產(chǎn)生的壓降很大，由T6、C7、R15、R16等元件組成的弛張振蕩器因有工作電壓而工作，LED1發(fā)光、Y發(fā)聲以警告人們注意。待電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后W2截止，A點(diǎn)電壓降低，T5截止T7導(dǎo)通，J1吸合，保安器又可復(fù)位供電。這里C6可減小J1吸合或釋放時(shí)繼電器發(fā)出的噪音，W3可加快T7導(dǎo)通和截止的翻轉(zhuǎn)速度。
若在保安器220V輸出端線路上有漏電發(fā)生，漏電電流從輸出端線路流向大地，流經(jīng)L1、L2中的電流不再相等，L1、L2的電流差會(huì)使互感器B1中產(chǎn)生交變磁通，在L3上產(chǎn)生感生電壓，假如此時(shí)L3上的電壓上端為正下端為負(fù)，電流由正端出發(fā)流經(jīng)T2的發(fā)射結(jié)后，再回到L3的負(fù)端，從而形成T2的基極偏流回路，T2因此而導(dǎo)通，導(dǎo)通電流從整流后的正極出發(fā)，流經(jīng)R13、T1的發(fā)射結(jié)、T2的集電極和發(fā)射極、J1－3的常開(kāi)觸點(diǎn)，此后這股電流又分為兩路，一路向C4充電，另一路通過(guò)R6向T4的發(fā)射結(jié)提供偏流，T4也隨之導(dǎo)通，導(dǎo)通電流又通過(guò)R7，從R7流出的電流又分為二路，一路通過(guò)分壓電阻R8，另一路通過(guò)D4、T5的發(fā)射結(jié)而回到機(jī)內(nèi)公共負(fù)端，此時(shí)T5因有偏流而導(dǎo)通，T7截止，J1釋放，常開(kāi)觸點(diǎn)斷開(kāi)，切斷負(fù)載220V的電源。此時(shí)J1的常閉觸點(diǎn)閉合，輸出端的負(fù)載線路與機(jī)內(nèi)電路接通，若負(fù)載線路沒(méi)有短路、過(guò)載、漏電等故障，T3不工作，T4、T5只能維持一定的導(dǎo)通時(shí)間，維持導(dǎo)通時(shí)間由C4、R6的時(shí)間常數(shù)決定，C4的放電回路是由C4的正極出發(fā)，通過(guò)R6、T4的發(fā)射結(jié)，最后回到C4的負(fù)極。J1－3的常閉觸點(diǎn)的作用是將T1、T2的工作電壓短路掉，使這兩只管再恢復(fù)到截止?fàn)顟B(tài)，以準(zhǔn)備下一次觸發(fā)導(dǎo)通。
若輸出端負(fù)載線路發(fā)生過(guò)載，流過(guò)L5上的電流可使線圈發(fā)熱，D1被加熱，D1的反向電阻減小，相當(dāng)于供給T2的偏流加大，偏流電流通過(guò)D1給T2提供，使T1、T2翻轉(zhuǎn)導(dǎo)通，導(dǎo)通電流和上述過(guò)程一樣，最后使J1釋放，切斷220V輸出。
若輸出端負(fù)載線路發(fā)生短路，會(huì)有很大的電流流過(guò)L4，在B1中產(chǎn)生交變磁通，L3上有感應(yīng)電壓，使T1、T2翻轉(zhuǎn)導(dǎo)通，導(dǎo)通方法也和上述一樣，最后使J1釋放，從負(fù)載線路短路到J1釋放所需時(shí)間很少，約為0.1秒，但負(fù)載過(guò)載到J1釋放所需時(shí)間較長(zhǎng)，一般為幾秒到幾十秒，這個(gè)時(shí)間主要由L5的發(fā)熱速度決定。
若保安器在斷電保安的延時(shí)時(shí)間內(nèi)，輸出端負(fù)載線路還存在短路或過(guò)載故障，T3由截止變?yōu)閷?dǎo)通，繼續(xù)維持T4導(dǎo)通，這就是T3管的檢測(cè)功能，其工作過(guò)程如下U3是檢測(cè)負(fù)載線路過(guò)載、短路情況的電壓，假定此時(shí)U3的電壓右正左負(fù)，檢測(cè)電流從U3的右端出發(fā)，通過(guò)J1－1常閉觸點(diǎn)、負(fù)載線路及負(fù)載，再經(jīng)過(guò)J1－2常閉觸點(diǎn)、R3，最后回到U3的左端形成回路。如果在R3上的壓降大于預(yù)定值，證明負(fù)載線路有短路、過(guò)載故障，這時(shí)R3上的電壓降左正右負(fù)，又可以有一個(gè)并聯(lián)回路形成，這個(gè)回路的電流從U3的右端出發(fā)，流經(jīng)J1－1、J1－2的常閉觸點(diǎn)、R6、T3的發(fā)射結(jié)、D3，最后到U3的左端，這時(shí)T3因有偏流和偏壓而導(dǎo)通，導(dǎo)通電流通過(guò)T3的發(fā)射極、集電極、R6、T4的發(fā)射結(jié)，繼續(xù)維持T4導(dǎo)通，保持保安器的保安狀態(tài)，待負(fù)載線路的過(guò)載、短路故障消除、C4上的電量釋放完后T4才會(huì)截止，A點(diǎn)電位降低，T7導(dǎo)通，保安器才會(huì)復(fù)位供電。
若保安器在斷電保安的延時(shí)時(shí)間內(nèi)，輸出端負(fù)載線路還存在漏電的故障，T3也同樣會(huì)導(dǎo)通。我們知道220V電壓是一條火線的電壓對(duì)中性線的電位而說(shuō)的，而中性線又與大地相接，假如此時(shí)中性線的電壓為正，火線為負(fù)，漏電電流從大地出發(fā)，流經(jīng)漏電的電器、負(fù)載線路，再流經(jīng)J1－1或J1－2的常閉觸點(diǎn)、R4、T3的發(fā)射結(jié)和R5，最后流經(jīng)R10或R11到達(dá)電網(wǎng)的火線上形成回路。只要R5上的壓降也就是T3的正向偏壓到一定值后，T3同樣導(dǎo)通，繼續(xù)維持保安器的保安狀態(tài)，待漏電現(xiàn)象消除、保安器延時(shí)一定的保安時(shí)間后，便會(huì)自動(dòng)復(fù)位供電。應(yīng)該說(shuō)明的是，由T3組成的放大電路是直流放大器，它只放大50HZ交流電的半個(gè)周期，不用考慮它的交流回路，C4除有延時(shí)作用外，還具有濾波作用，所以T4的基極電壓基本上是平滑的。
本保安器還設(shè)有指示燈ZD，它有二個(gè)作用，一是做電網(wǎng)電壓超壓指示，二是保護(hù)保安器本身不被電網(wǎng)的高電壓燒壞，原理是這樣的當(dāng)電網(wǎng)電壓升高后，保安器本身電路的功耗加大，因ZD與電源變壓器B2的初級(jí)串聯(lián)，流過(guò)ZD的電流和壓降也會(huì)加大，ZD被點(diǎn)亮，告訴人們電壓升高，如果電壓再升高，ZD的燈絲會(huì)燒的更亮，過(guò)不了多久燈絲會(huì)被燒斷，切斷保安器本身的工作電源，保護(hù)整機(jī)電路。ZD平時(shí)因電流和壓降很小，所以不亮。另外所說(shuō)的反饋式保安器是指整機(jī)的工作情況，這里的“反饋”指檢測(cè)電壓通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)送到輸出端，然后根據(jù)反回來(lái)的壓降來(lái)測(cè)定線路情況，再控制繼電器是否動(dòng)作，這一點(diǎn)很樣通常說(shuō)的“反饋”。
在圖2的電路中，D2是防止T2的基極反向電壓過(guò)高而設(shè)置的，保護(hù)T2的發(fā)射結(jié)不被過(guò)高的反向電壓所擊穿，D3、D4、D5、D6的作用是反向隔離，以防止電路元件之間的相互影響。C1是為了和L3形成50HZ的并聯(lián)諧振，使感應(yīng)出的交流電壓最大，C2、C3的作用是提高T1和T2的抗干擾性，防止T1、T2誤導(dǎo)通。C6是為消除J1在吸合或釋放后銜鐵發(fā)出的振動(dòng)。D7的作用是消除J1在釋放時(shí)線圈產(chǎn)生的很高的瞬間感生電動(dòng)勢(shì)。R18是分流電阻，保護(hù)LED2不被燒壞。由T6等元件組成的弛張振蕩器的工作原理因與本機(jī)的工作過(guò)程無(wú)多大關(guān)系，這里就不解釋了。R1是限流電阻，按鈕開(kāi)關(guān)AN的設(shè)置是為檢查保安器是否能斷電保安和延時(shí)的，如果輸出端不接任何電器，按下此開(kāi)關(guān)后保安器應(yīng)能立即斷電，過(guò)幾秒鐘應(yīng)自動(dòng)復(fù)位供電，如果不能完成上述動(dòng)作，證明保安器本身有故障。
權(quán)利要求一種適用于電器設(shè)備的反饋式多功能用電保安器，其特征在于本保安器中繼電器的J1-1、J1-2二組動(dòng)觸點(diǎn)接在220V輸出端的接線端子上，J1-1的常開(kāi)觸點(diǎn)和B1的L1、R1的一端接在一起；J1-1的常閉觸點(diǎn)和B2的U3一端接在一起，J1-2的常開(kāi)觸點(diǎn)和L5的一端接在一起，J1-2的常閉觸點(diǎn)和R3、R4的一端接在一起。J1-3的動(dòng)觸點(diǎn)和L3的一端、C1的一端、D2的正極、T2的發(fā)射極、T4的集電極接在一起，J1-3的常開(kāi)觸點(diǎn)和R6的一端、C4的正極、T3的集電極接在一起；J1-3的常閉觸點(diǎn)和D1與R2并聯(lián)后的一端、T1的發(fā)射極、C2和C5的正極、W1的負(fù)極、R4、R5、R13各自的一端接在一起。L5繞在D1的外面。L5與L4、L2相串聯(lián)，L2的另一端和ZD的一端、按鈕AN的一端同接在220V輸入端上，L4、L5均在互感器的外面。L1的另一端和B2的U3一端、R10的一端同接在220V輸入的另一輸入端上，U3的另一端和R11的一端、開(kāi)關(guān)K的一端同接在一起，K的另一端和ZD的另一端接在一起，R1的另一端與按鈕開(kāi)關(guān)AN的另一端接在一起。D1和R2并聯(lián)后的另一端與T2的基極、T1的集電極、C3、C1、L3、D2各自的另一端接在一起。T1的基極和T2集電極、C2的負(fù)極、C3的另一端接在一起。T3的基極和D3正極、R5、R10、R11各自的一端接在一起。T4的發(fā)射極和C4的負(fù)極、R7的一端接在一起。R7的另一端和D4的正極、R8的一端接在一起。D4的負(fù)極和T5基極、D5的負(fù)極、C6的正極、R9的一端接在一起。T5、T7的發(fā)射極和C5、C6、C9、W2各自的負(fù)極、R8的另一端、R12的一端同接在整流后電源負(fù)極公共地線上。D6的負(fù)極和D5的正極、R12的另一端接在一起。B2的U3兩端分別接在D6的正極和W2的正極。B2的U3另一端和D3的負(fù)極、R3的另一端接在一起。繼電器線圈J1的一端和D7的負(fù)極、C9的正極、T6的b2極、R14、R15各自的一端同接在整流后電源正極上。T5的集電極和發(fā)光管LED1的負(fù)極相接，LED1的另一端和W3的負(fù)極、R17的一端接在一起。W3的正極和T7的基極相接。T7的集電極和LED2的負(fù)極、R18的一端接在起。繼電器線圈J1的另一端和D7的正極、LED2的正極、R18的另一端接在一起。C7的負(fù)極和C8的負(fù)極與R14、R17、R16各自的一端接在一起。C8與揚(yáng)聲器Y串聯(lián)，Y的另一端和R16、T6的b1極接在一起。T6的發(fā)射極和C7的正極、R15的另一端接在一起，B2的U4接在全橋整流器QL上。
專利摘要一種適用于電器設(shè)備的反饋式多功能用電保安器，在負(fù)載漏電、電網(wǎng)電壓過(guò)壓、火線與中性線相接、地線與中性線相接和線路短路等故障，本機(jī)均可在0.1秒內(nèi)切斷電源，從而保護(hù)電器設(shè)備及人身的安全，起到安全用電的目的。待故障排除后又可自動(dòng)復(fù)位，本機(jī)設(shè)有對(duì)輸出端線路故障檢測(cè)系統(tǒng)，可代替人工檢測(cè)，不符合預(yù)定值總不復(fù)位，若電器設(shè)備發(fā)生1.2倍以上過(guò)載值時(shí)本機(jī)也可在60秒鐘內(nèi)切斷電源，起到保護(hù)用電設(shè)備的目的。
文檔編號(hào)H02H3/08GK2041861SQ8721209
公開(kāi)日1989年7月26日 申請(qǐng)日期1987年8月26日 優(yōu)先權(quán)日1987年8月26日
發(fā)明者李京生 申請(qǐng)人:李京生