專利名稱：多功能用電保護器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及用電安全保護裝置，尤其是一種多功能用電保護器。
目前，漏電、斷相、過荷等用電保護電器很多，但多數(shù)功能單一、成本高、動作敏靈度低、動作參數(shù)不合格。如山東棲霞、浙江杭州等地的漏電保護器，其漏電流動作值均為30mA，沒有達到人體觸電電流為0.5～1.5mA(即感知級)就應動作的指標，30mA動作值仍屬危險等級，它已近致命等級。
本實用新型目的在於針對目前同類產(chǎn)品存在的問題，提供一種成本很低、結(jié)構(gòu)簡單、體積小、動作靈敏的多功能用電保護器。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的通過零序互感器CT1檢測到的漏電信號，通過電流互感器CT2、CT3、CT4檢測到的斷相和過荷信號、通過上下限比較器分別檢測到的正向超壓和負向超壓(比標稱電壓高時為正超，低時則為負超)信號后，它們分別通過相應的電路觸發(fā)可控硅，使與可控硅相連的執(zhí)行元件切斷供電回路，達到用電設(shè)備及有關(guān)人員安全目的。其具體連線結(jié)構(gòu)為可控硅SCR的控制端(觸發(fā)極)與二極管D1、D5、D6、D7、D8的負端觸發(fā)極相連，二極管D1的正極與漏電保護運放器1的輸出端相連、二極管D5的正極與運放器A3的輸出端相連，二極管D6的正極與運放器A5的輸出端相連，二極管D7的正極通過可調(diào)電阻R12與電阻R9～R11的并聯(lián)端相連，電阻R9～R11的另一端分別與電流互感器CT2～CT4和二極管D9～D11的正極相連，二極管D9～D11的負端向均通過可調(diào)電位器W6與二極管D8的正極相連，運放器A3和運放器A5的正向端分別與運放器A2、運放器A4的輸出端相連；定時導通電路2的一端經(jīng)脫扣線圈TQ與可控硅SCR的正向相連，另一端與電源相連。
本實用新型優(yōu)點一種多功能用電保護器，解決了目前同類產(chǎn)品功能單一、動作靈敏度低、結(jié)構(gòu)復雜、成本高、易出故障等問題，尤其漏電流動作靈敏度高，起始動作值為1mA而且線性可調(diào)，經(jīng)反復測試其動作值為≥1mA，不動作值為＜1mA，當人體觸電時，稍有麻刺感電源便會立即切斷。按裝本保護器后，再也不會有用電中因觸電而傷亡的現(xiàn)象產(chǎn)生，達到安全用電目的。它具有電路結(jié)構(gòu)新穎、成本很低、功能多、動作靈敏度高、動作值符合有關(guān)規(guī)定等優(yōu)點。
以下結(jié)合附圖詳述實現(xiàn)上述方案的最佳實施例。
附

圖1為本實用新型應用在三相電路中的電路原理圖；附圖2為應用在單相電路中的電路原理圖，因三相電路基本囊括了單相電路的全部工作原理，所以只敘述圖1的工作原理。
附圖1中，K為電源開關(guān)，TQ為與K聯(lián)動的脫扣線圈，SCR為微型可控硅，AN為漏電自診試鈕，D12、D18為雙向二極管(或壓敏電阻)，CT1為零序互感器，由回路線圈L1～L3和檢測線圈L4組成，CT2～CT4為電流互感器，由回路直通導線和檢測線圈L5～L7組成，2為可調(diào)定時導通電路，A1～A5為運放器。其中A1組成漏電保護放大器，A2、A4分別組成上、下限比較器，A3組成反相器，A5組成跟隨器，R1～R11為電阻，R12為可調(diào)電阻，C1～C4為電容，W1～W6為可調(diào)電位器，D1～D11為二極管，T為變壓器，ZL為整流橋，DW為穩(wěn)壓二極管。在該實施例中在可控硅SCR正向端與定時導通電路2之間串接與電源開關(guān)K聯(lián)動的脫扣線圈TQ。所述的可調(diào)定時導通電路2三極管G的基極與可調(diào)電位器W3、電容C4和二極管D2的正極相連，電容C4的另一端與地相連，二極管D2的負向端與二極管D8正向串接后又與三極管G的發(fā)射極相連，可調(diào)電位器W3的另一端與三極管G的集電極相連，三極管G的發(fā)射極為定時導通輸出端。
以下結(jié)合附圖詳述其工作過程。
圖1為本實用新型應用在三相電路中的電原理圖，而圖2則為應用於單相電路中的電原理圖，下面分析圖1的工作原理，圖2便不言而喻。
1、漏電保護圖1中T為變壓器，ZL為工作電源整流橋，C2、C3為濾波電容，A1及其外圍元件組成反相放大器；其中R1為輸入電阻，R2為反饋電阻，C1用以衰減干擾信號，W1用以靜態(tài)調(diào)零，W2用以漏電流起始動作值調(diào)整(整定)、D1為輸出隔離二極管，TQ為脫扣線圈，SCR為微型可控硅。
晶體三極管G、電容C4、電位器W3二極管D2、D3組成可調(diào)延時電路。用以避免起動沖擊和電源接通時的跳變沖擊引起的誤動作。
按鈕AN和R8組成保護器工作正常與否的診斷裝置，使用者可隨時進行診斷。
合上電源開關(guān)K，正常情況下，假定用電線路和用電設(shè)備的漏電流為0，不論有無負荷電流，L1、L2、L3并繞的零序互感器CT1中產(chǎn)生的合成磁場均為0，其次級繞組L4自然也不會有電流(電壓)感生，放大器A1無信號輸入自然也不會有足以能觸發(fā)可控硅SCR的信號輸出，電源開關(guān)K也自然得不到動作的能量，用電正常。
但是，實際上任何用電線路都有不同程度的漏電存在，只不過漏入大地而已。而且各用電線路因長短、所處環(huán)境不同各有所異。這種微小的漏電流只要在國標限額之內(nèi)是允許的，國標限額(指合格)為1000Ω／V(實質(zhì)為1mA)，這個允許范圍內(nèi)的漏電流會在L3中感生出電流(電壓)來。為此，必須將放大器A1的漏電流不動作值I整按下式調(diào)整W2即可達到最佳效果I整＝I總式中I總－各種漏電流的總和(mA)。I總＝I線＋I新I線－按規(guī)程驗收實測絕緣值用歐姆定律換算出的電流值mA。
I新－用電設(shè)備或用電線路可能新產(chǎn)生的漏電流值 mA。取人體觸電時開始有麻刺感的電流值0.5～1.5mA。
當用電線路或用電器或有人觸電時，產(chǎn)生新的漏電I總便會增大即I總＞I整，放大器A1必然能輸出足以觸發(fā)可控硅SCR導通的信號(因用電前是按I總＝I整進行整定的)，SCR導通后，與電源開關(guān)K聯(lián)動的脫扣線圈TQ得電，TQ得電后吸動開關(guān)K的制動銜鐵使K即刻將電源切斷，自然免去由于漏電可能產(chǎn)生的觸電、火災等種種危險。
如果在出廠前將起始動作值I整固定為1.5mA(其中1mA為國標電力規(guī)程的限額；0.5mA為人體觸電開始有麻刺感的最小值)，不僅對人身而且對防火和迫使用戶提高用電線路及用電設(shè)備質(zhì)量大有益處。
本保護器之所以設(shè)計為可調(diào)(W3)，是為了適應目前仍然在運行中的還無力馬上大修的用電線路和用電設(shè)備能夠繼續(xù)使用。完全無礙于對漏電保護的高指標性能。
2、正、負(向)超壓保護由于目前的供電質(zhì)量還不能全部達到國標的規(guī)定，以及種種意外原因，電源電壓有時距其標稱值相差甚遠，其升(謂之正向)降(謂之負向)往往超到用電設(shè)備(用電器具)難以承受的程度，正超時形成超壓運行，負超時形成低壓運行。本保護器可將用電電壓限定在一定的范圍之內(nèi)，而且正、負向限定值可任意整定。不論正向還是負向電壓超限時均可立即切斷電源。
工作電源經(jīng)接入三相的超小型變壓器T和整流橋ZL取得。之所以接入三相是為了監(jiān)視三相電壓的升降。由A2、A3、A4、A5及其外圍元件組成雙限比較器，其中A2為上限比較器，A4為下限比較器，A3為反相器、A5為跟隨器。本電路不必另設(shè)基準電源，而是從自身的工作電源中經(jīng)二極管D4、電阻R3、穩(wěn)壓管DW取得電壓V1作為基準電壓，由雙限比較器鑒別自身工作電壓的升降。根據(jù)需要限定的用電電壓的上限值和下限值可算得電源電壓的上限相應值V2和下限相應值V3，而后，調(diào)整W4取得V2；調(diào)整W5取得V3。當供電網(wǎng)電壓波動時，電壓V2和V3也將相應升降，然而，在A2、A4正向輸入端建立的電壓V1卻十分穩(wěn)定。當電壓升至V2≥V1時，上限比較器A2經(jīng)反相器A3、隔離二極管D5輸出正向電壓觸發(fā)SCR導通，同時，脫扣線圈得電并吸動與電源開關(guān)K聯(lián)動的銜鐵使K將電源切斷。反之，當電壓下降至V3≤V1時，下限比較器A4經(jīng)跟隨器A5、隔離二極管D6輸出正壓觸發(fā)SCR導通，TQ得電使K將電源切斷。從而不論電源電壓升得過高或下降得過低(即正、負向超壓)都將自動切斷電源，用電設(shè)備得以保護。
由于上、下限值經(jīng)W4、W5分別任意可調(diào)，所以，本保護器可應用于任何對電壓質(zhì)量要求較高的場所。
由于超壓運行危害極大，所以圖中還設(shè)計了第二套保護電路D12、D13為漏電流僅有1uA雙向保護二極管(或用氧化鋅壓敏電阻)，當正向超壓至限定值時，便有較大的電流(相當于漏電電流)流過，該電流的作用使零序互感器的合成磁場不再為零，并在L4中感生出較大的電流(電壓)來，如同漏電流保護所述一樣，必然經(jīng)放大器A1，隔離二極管D1、可控硅SCR、脫扣線圈TQ使開關(guān)K將電源切斷，達到雙重保護的目的。
3、過荷保護過荷保護由電流互感器CT2～CT4，二極管D10～D12、電位器W6二極管D8、可控硅SCR、脫扣線圈TQ和電源開關(guān)K組成。
當有負荷電流時，CT2～CT4的次級線圈L5、L6、L7中便會有電流(電壓)感生，負荷越大其感生值也越大，其感生值經(jīng)D8輸出的大小可調(diào)節(jié)W6來實現(xiàn)。根據(jù)一次側(cè)的工作電流和所選SCR的特性整定W6的輸出值即可達到負荷電流超限時觸發(fā)SCR導通切斷電源的目的，起動時，起動電流的沖擊、和沖擊時間長短引起的問題，由晶體管G、二極管D2、D3、電容C4和可調(diào)電位器W6組成的延時電路來解決，需延時的長短可調(diào)節(jié)W6來實現(xiàn)。
4、斷相保護本實施方案可使如果送電時缺相，電源開關(guān)K將自動拒絕合閘，一合即掉；如果在運行中斷相，電源開關(guān)K將自動切斷電源。同時均設(shè)計了雙重保護系統(tǒng)，使其更加可靠。
①、由微小的變壓器T、整流橋ZL、下限比較器A4、隔離二極管D6、可控硅SCR、脫扣線圈TQ組成第一套保護系統(tǒng)。
由于變壓器T接入三相，當任何一相無電時，變壓器T的次級電壓必然會大幅度下降，如同正負超壓保護所述原理，下限比較器A4經(jīng)跟隨器A5和二極管D6必然輸出正壓觸發(fā)SCR導通、脫扣線圈TQ得電、直至使開關(guān)K將電源切斷。
②、由電流互感器CT2、CT3、CT4電阻R9、R10、R11、可變電阻R12、隔離二極管D7、可控硅SCR、脫扣線圈TQ組成第二套保護系統(tǒng)。
當不缺相時，開關(guān)K合上后，三相負荷電流便分別在電流互感器CT2、CT3、CT4的次級線圈L5、L6、L7中感生出電流(電壓)來，它們經(jīng)電阻R9、R10、R11在Y點合成的矢量和為0，經(jīng)R12、D7也就沒有信號輸出，SCR也就得不到觸發(fā)信號，運行正常。當缺掉任何一相時，其矢量和在Y點不再為0，便會經(jīng)R12、D7向SCR輸出觸發(fā)信號，使SCR導通，致使TQ得電并使K將電源切斷。觸發(fā)信號輸出的大小可根據(jù)SCR的性能指標調(diào)整可變電阻R12來適應。
同理，當電機繞組等三相負荷斷線或接點松動(接觸不良)時，三相負荷電流在Y點合成的矢量和也不為0，同樣可以使K將電源切斷，使用電設(shè)備得以保護。
權(quán)利要求1.一種包括零序互感器、電流互感器及電子元器件的多功能用電保護器，其特征a、可控硅SCR的控制端均與二極管D1.5～D8的負端相連；二極管D1的正極與漏電保護運放器1的輸出端相連；二極管D5的正極與運放器A3的輸出端相連；二極管D6的正極與運放器A5的輸出端相連；二極管D7的正極通過可調(diào)電阻R12與電阻R9～R11的并聯(lián)端相連，電阻R9～R11的另一端分別與電流互感器CT2～CT4和二極管D9～D11的正極相連，二極管D9～D11的負極均通過可調(diào)電位器W6與二極管D8的正極相連，運放器A8的負向端和運放器A5的正向端分別與運放器A2、運放器A4的輸出端相連；b、定時導通電路2的一端與可控硅SCR的正向相連，另一端與電源相連。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能用電保護器，其特征a、在可控硅SCR正向端與定時導通電路2之間串接脫扣線圈TQ；b、所述的定時導通電路2三極管G的基極與可調(diào)電位器W3、電容C4和二極管D2的正極相連，二極管D2的負向端與二極管D3正向串接后，又與三極管G的發(fā)射極相連，可調(diào)電位器W3的另一端與三極管G的集電極相連，三極管的發(fā)射極為定時導通輸出端。
專利摘要一種多功能用電保護器，解決了目前同類產(chǎn)品功能單一、動作靈敏度低、結(jié)構(gòu)復雜、易出故障等問題。其主要技術(shù)特征通過零序互感器漏電流產(chǎn)生時動作靈敏度高，起始動作電流為≥1mA，而且線性連續(xù)可調(diào)，不動作值為＜1mA。當人體觸電時，稍有麻刺感電源便會立即切斷，安裝本保護器后再也不會有因觸電而傷亡的現(xiàn)象產(chǎn)生，真正達到安全用電目的。它具有電路結(jié)構(gòu)設(shè)計新穎，成本很低、功能齊全、動作靈敏、動作值符合有關(guān)規(guī)定。
文檔編號H02H3/08GK2148415SQ93205320
公開日1993年12月1日 申請日期1993年3月2日 優(yōu)先權(quán)日1993年3月2日
發(fā)明者王萬榮 申請人:王萬榮