專利名稱：用電保安器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及現(xiàn)有用電保安裝置的改進(jìn)。
現(xiàn)有電子型用電保安器一般僅有漏(觸)電保護(hù)的單一功能，有必要增加限電(自動限定用戶用電量)，過流保護(hù)和短路保護(hù)(負(fù)載短路自動跳閘，相當(dāng)于“電子保險(xiǎn)絲”)功能?，F(xiàn)有用電保安器一般使用繼電器、脫扣器、接觸器等有觸點(diǎn)執(zhí)行元件，若使用無觸點(diǎn)執(zhí)行元件可控硅可縮小保安器的體積并提高保安器的性能。現(xiàn)有用電保安器一般為被動型，當(dāng)電器設(shè)備外殼碰及火線或外殼對火線嚴(yán)重漏電時(shí)，如果外殼沒有接地，現(xiàn)有保安器并不能主動切斷電源，只有當(dāng)人觸及帶電外殼遭到電擊，有較大觸電電流經(jīng)入體入地后，保安器才能切斷電源，因目前一般單相民用供電系統(tǒng)僅有一根火線和一根零線，并無地線，故在這種情況下被動型保安器還不能起到理想的保安作用。另外，在某些場合，還要求用電保安器有“斷電保護(hù)”功能，即當(dāng)電網(wǎng)瞬間斷電或停電后又來電，要求由人按動按鈕后才能恢復(fù)供電(如冰箱斷電后馬上啟動會嚴(yán)重影響壓縮機(jī)的壽命)，現(xiàn)有保安器一般也不具備此功能。
本實(shí)用新型的目的是提出具有限電，過流、短路保護(hù)功能的限流型保安器，使用可控硅作為執(zhí)行元件的無觸點(diǎn)保安器，電器外殼漏電時(shí)能主動切斷火線的主動型保安器，斷電后需由人按動按鈕才能恢復(fù)供電的斷電保護(hù)型保安器及以上幾種保安器的組合。此外還提出了防爆型保安器和保安插頭的結(jié)構(gòu)。新型保安器的設(shè)計(jì)參照了IEC755號文件、GB6829-86國標(biāo)及JISC8371日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
以下結(jié)合附圖并對照現(xiàn)有技術(shù)說明限流型保安器的結(jié)構(gòu)。圖1為現(xiàn)有電子式保安器的方框圖，圖2為現(xiàn)有電子式保安器的基本結(jié)構(gòu)，圖3為新型電子式限流型保安器的方框圖，圖4為新型電子式限流型保安器的基本結(jié)構(gòu)。在圖1-4中，A為零序電流互感器，用以檢出漏(觸)電信號(及過流信號)，1、2為A的初級線圈，3為A的次級線圈。B為信號處理電路，用以將A檢出的漏(觸)電信號(及過流信號)加以判別、處理，當(dāng)漏(觸)電信號(及過流信號)超過定值后即驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)C動作切斷電源。C為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如繼電器，脫扣器等，也可以是接觸器、空氣開關(guān)等，還可以是下文述及的無觸點(diǎn)執(zhí)行元件可控硅E。D為過流檢測電路，4為電阻，5為C的常閉(或常開)觸點(diǎn)。
圖4中A的初級線圈2和電阻4構(gòu)成了一種最簡單的過流檢測電路D，在圖4中，2的一端①與A的次級線圈3的一端④(及B的公共端)相接，另一端②與電阻4的一端相接，4的另一端與3的另一端③相接。當(dāng)2中有負(fù)載電流
流過時(shí)，2上的電壓經(jīng)4分壓后，在3兩端就有一壓降2，由于
愈大，2就愈大，故當(dāng)
達(dá)到一定值時(shí)，由B輸出的信號就可使C的觸點(diǎn)5動作切斷電源。以下結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步說明限流型保安器的結(jié)構(gòu)和工作過程。
圖5為圖3、4的實(shí)施例之一，在圖5中，1、2、3為零序電流互感器，4、9、10、13、17、28為電阻，5、8、11、16、22、26為電容，6、7、14、15、24、25為二極管，23為穩(wěn)壓管，12、18、19為晶體管，21為繼電器，29為21的常閉觸點(diǎn)，27為試驗(yàn)按鈕，20為復(fù)位按鈕。當(dāng)有漏(觸)電電流
時(shí)，②兩端就有漏(觸)電信號1，1經(jīng)8耦合到12進(jìn)行放大，放大后的交流信號經(jīng)11耦合到14、15、16整流濾波后加到由18、19組成的模擬可控硅，由于
愈大，1就愈大，故當(dāng)
達(dá)到保安器額定漏電動作電流時(shí)，18、19就會導(dǎo)通使21得電，29打開切斷電源。由18、19構(gòu)成的模擬可控硅可用普通單向可控硅代替。在圖5中，單管(12)放大器、整流濾波電路(14、15、16)模擬可控硅(18、19)等組成了信號處理電路B，繼電器21就是執(zhí)行元件C。
圖6為圖3、4的另一實(shí)施例，在圖6中，1、2、3為零序電流互感器，4、9、10、13、14、19、27、29、31為電阻，5、8、17、18、21、26為電容，6、7、15、16、28為二極管，20為穩(wěn)壓管，11、12為晶體管，22為可控硅，25為繼電器，32、33為25的常閉觸點(diǎn)，30為試驗(yàn)按鈕，23為復(fù)位按鈕，24為指示燈。圖6與圖5的區(qū)別在于圖6中由11、12組成的雙管負(fù)反饋放大代替了圖5的單管(12)放大；圖6的繼電器25接于高電位，可省去降壓電容；圖6的繼電器25有兩組常閉接點(diǎn)32、33，安裝時(shí)不必區(qū)分火線與零線，適用于可移動的插座型及插頭型保安器；圖6的繼電器25串入了一只指示燈泡24，除了作指示用外，由于燈泡的冷態(tài)電阻小于熱態(tài)電阻，可以提高25的動作可靠性和分?jǐn)嗄芰Α?br> 限流型保安器的信號處理電路B可有多種結(jié)構(gòu)，圖7就是一個簡單的實(shí)施例，在圖7中，1、2、3為零序電流互感器，4、6、7、9、17為電阻，5、13為電容，8、14為二極管，12為可控硅，11為復(fù)位按鈕，10為繼電器，15、16為10的常閉觸點(diǎn)，18為檢測按鈕。圖7電路因沒有放大作用，靈敏度和抗干擾能力都不如圖5和圖6的電路。
在A的初級線圈阻抗較小，放大電路靈敏度較低或需要較小的限電電流值時(shí)，可以在2上串入一電感或電阻，這樣由同樣的負(fù)載電流可以在3兩端得到較高的過流信號電壓。
以下結(jié)合
無觸點(diǎn)保安器，主動型保安器，斷電保護(hù)型保安器的結(jié)構(gòu)。
圖8為無觸點(diǎn)保安器的方框圖，圖9為無觸點(diǎn)保安器的基本結(jié)構(gòu)，在圖8、9中，A為零序電流互感器A，B為信號處理電路，D為過流檢測電路(可省去)，E為雙向可控硅。當(dāng)沒有漏(觸)電信號或過流信號時(shí)，B的輸出使E導(dǎo)通，對負(fù)載正常供電，當(dāng)漏(觸)電或過流信號達(dá)到額定值后，B的輸出使E關(guān)斷，切斷電源。
圖10、11為主動型保安器的基本結(jié)構(gòu)，在圖10、11中，1、2、3為零序電流互感器A，B為信號處理電路，C為有觸點(diǎn)執(zhí)行元件，4、6為電阻，5為C的常開觸點(diǎn)(圖10)或雙向可控硅E(圖11)。圖中由電阻6和“地”輸出端構(gòu)成外殼漏電檢測電路。66的一端與零線輸入端相接，另一端與接至電器外殼的“地”輸出端相接。安裝保安器時(shí)，將“地”端與電器外殼相接，一旦電器外殼與火線嚴(yán)重漏電或相碰時(shí)，就有一不平衡電流經(jīng)電阻6流經(jīng)零序電流互感器，這一電流若超過保安器的額定漏電動作電流，即使無人觸及電器外殼，保安器也會主動將火線切斷。
圖12-14為“斷電保護(hù)型”保安器的基本結(jié)構(gòu)，在圖12中，1、2、3為零序電流互感器A，B為信號處理電路，C為執(zhí)行元件，4為C的常開觸點(diǎn)，5為啟動(復(fù)位)按鈕，6為外殼漏電檢測電阻(可省去)。圖12接通電源后不能自行啟動，須按下5后電源才能經(jīng)①②端對B、C供電，4吸合后取代5使電源經(jīng)4和①②端對B、C供電并維持4的吸合狀態(tài)。若有漏(觸)電發(fā)生，C釋放使4打開切斷電源，若遇瞬時(shí)斷電或停電，C也釋放。在以上兩種情況下，斷電后若不按動5負(fù)載就不能得電，上述功能也可稱為“斷電記憶”功能?！皵嚯姳Ｗo(hù)型”保安器當(dāng)對冰箱供電時(shí)，可防止冰箱由于瞬間斷電后再行啟動而損壞壓縮機(jī)，可兼作冰箱保安器使用。在圖13中，1、2、3為零序電流互感器A，B為信號處理電路，4為雙向可控硅，5為啟動(復(fù)位)按鈕，6為電阻，7為快速熔斷器。在圖14中，1、2、3為零序電流互感器A，B為信號處理電路，C為執(zhí)行元件，4、6為C的常開觸點(diǎn)，5、7為(雙連)啟動(復(fù)位)按鈕。圖13、14的工作過程和圖12相似，區(qū)別在于，圖13為無觸點(diǎn)保安器，圖14由于使用了有二組觸點(diǎn)的執(zhí)行元件和雙連按鈕，不必再區(qū)分火線和零線。在圖12、13中，若將虛線中電阻接入，則成為主動型保安器。
以下結(jié)合幾個實(shí)施例進(jìn)一步說明無觸點(diǎn)保安器，主動型保安器和斷電保護(hù)型保安器的結(jié)構(gòu)和工作過程。圖15為無觸點(diǎn)限流型(主動型)保安器的一個實(shí)施例，在圖15中，在圖15中，1、2、3為零序電流互感器，4、9、12、13、15、19、22、28、33為電阻，5、8、14、18、23、27為電容，10、11為晶體管，20為可控硅，6、7、16、17、25、26為二極管，24為穩(wěn)壓管，21為復(fù)位按鈕，32為試驗(yàn)按鈕，29為快速熔斷器，30為雙向可控硅，31為發(fā)光二極管(兼作指示用)，31也可用二極管或電阻代替。當(dāng)漏(觸)電信號或過流信號較小時(shí)，可控硅20不導(dǎo)通，正電源通過22、31加到雙向可控硅30的控制極，使30導(dǎo)通，對負(fù)載供電，當(dāng)漏(觸)電信號或過流信號達(dá)到額定值后，可控硅20導(dǎo)通，由于20導(dǎo)通后的壓降很小，經(jīng)31分壓后不足以使30導(dǎo)通，于是30關(guān)斷，將火線切斷。虛線聯(lián)接的電阻33接入后則成為主動型保安器，當(dāng)電器外殼對火線漏電時(shí)，不平衡電流經(jīng)33流經(jīng)零序電流互感器，同樣可使20導(dǎo)通，30關(guān)斷切斷火線。
圖16為圖12(主動型)斷電保護(hù)型保安器的一個實(shí)施例，在圖16中，1、2、3為零序電流互感器，8、10、11、16、24、25為電阻，4、7、12、15、19、23為電容，5、6、13、14、21、22為二極管，9為晶體管，17為可控硅，18為繼電器，27為18的常開觸點(diǎn)，20為穩(wěn)壓管，28為試驗(yàn)按鈕，26為啟動(復(fù)位)按鈕。當(dāng)無漏(觸)電信號時(shí)，若按動26，電源通過26對保安器供電，18吸合，27閉合對負(fù)載供電并代替了26自保，當(dāng)漏(觸)電電流達(dá)到額定值后，17導(dǎo)通，18失電釋放，27打開將火線切斷。當(dāng)突然斷電時(shí)，18失電釋放使27打開，這時(shí)即使再來電，因27斷開，保安器沒有供電電源，18無法吸合，不按動26負(fù)載就不能得電，完成了“斷電保護(hù)”功能。虛線聯(lián)接的電阻25接入后則成為主動型保安器，當(dāng)電器外殼對火線漏電時(shí)，不平衡電流經(jīng)25流經(jīng)零序電流互感器，使17導(dǎo)通，18失電釋放、27打開將火線切斷。這種保安器用于家庭時(shí)，不僅可起到漏(觸)電保安作用，而且可對電冰箱起到保護(hù)作用，還可當(dāng)冰箱等電器外殼漏電時(shí)主動將火線切斷。
圖17為圖13無觸點(diǎn)(主動型)斷電保護(hù)型保安器的一個實(shí)施例，在圖17中，1、2、3為零序電流互感器，4、7、12、15、20、24為電容，8、10、11、16、19、26、29為電阻，5、6、13、14、22、23為二極管，32為發(fā)光二極管，9、17、18為晶體管，21為穩(wěn)壓管，25為試驗(yàn)按鈕，31為啟動(復(fù)位)按鈕，30為雙向可控硅，27、28為快速熔斷器。圖18為圖14(主動型)斷電保護(hù)型保安器的一個實(shí)施例，在圖18中，1、2、3為零序電流互感器，4、15、18為電容，5、6、9、16、17為二極管，7、8、10、19為電阻，11、12為晶體管，13為繼電器，14為穩(wěn)壓管，20為試驗(yàn)按鈕，21、22為熔斷器，23、24為(雙連)啟動(復(fù)位)按鈕，25、26為13的常開觸點(diǎn)，圖17、18的工作過程和圖16相似。
以上新型保安器均繪成單相的，只需將零序電流互感器和執(zhí)行元件換成三相的就構(gòu)成了三相保安器。
三相電路一般功率較大，有時(shí)需加入中間繼電器之類的中間執(zhí)行元件，可控硅很適于作為這類執(zhí)行元件，如在圖15中，若用雙向可控硅30控制一只有觸點(diǎn)執(zhí)行元件如交流接觸器的線圈，就成為一種用無觸點(diǎn)元件可控硅作為中間執(zhí)行元件，用有觸點(diǎn)元件(如接觸器)作為主執(zhí)行元件的混合型保安器，這時(shí)圖15的保安器實(shí)際上是一只無觸點(diǎn)漏電繼電器。圖19就是混合型保安器的一個實(shí)施例，在圖19中，1、2、3、4、5為三相零序電流互感器A，10、13、14、15、20、24、31、32、33為電阻，6、9、16、19、25、29為電容，11、12、21、22為晶體管，7、8、17、18、27、28、39為二極管，26為穩(wěn)壓管，38為雙向可控硅，37為交流接觸器，34、35、36為37的常開觸點(diǎn)，30為試驗(yàn)按鈕，23為復(fù)位按鈕。圖19電路與圖15相似，只是用由21、22組成的模擬可控硅代替了圖15中的可控硅20，用三相零序電流互感器代替了單相零序電流互感器。
如果將有觸點(diǎn)執(zhí)行元件C作為中間繼電器，將三只雙向可控硅作為主執(zhí)行元件，就構(gòu)成了另一類型的混合型保安器，圖20就是這一類型保安器的一個實(shí)施例，在圖20中1、2、3、4、5為零序電流互感器A，10、12、13、18、27、28、35、38、41、42為電阻，7、8、15、16、24、25為二極管，23為穩(wěn)壓管，6、9、14、17、22、26為電容，11為晶體管，19為可控硅，30、31、32為快速熔斷器，20為復(fù)位按鈕，29為試驗(yàn)按鈕，33、36、39為雙向可控硅，21為繼電器，34、37、40為21的常閉觸點(diǎn)。在正常情況下，19是關(guān)斷的，21不動作，常閉觸點(diǎn)34、37、40使雙向可控硅33、36、39導(dǎo)通對負(fù)載供電，一旦有漏(觸)電或過流信號，19導(dǎo)通使21動作，34、37、40分?jǐn)嗍?3、36、39關(guān)斷切斷電源。
在圖15、17、20中，若將試驗(yàn)按鈕和啟動(復(fù)位)按鈕換成用永久磁鐵控制的干簧管開關(guān)(圖21為干簧管開關(guān)的一種結(jié)構(gòu)，在圖21中，1為永久磁鐵兼作按鈕，2為彈簧，3為干簧管，4為開關(guān)外殼，5為塑料支架)?；蚱渌姆辣烷_關(guān)，(在圖20中還要將繼電器換成干簧繼電器或其他的防爆型繼電器)，則成為防爆型保安器。
新型保安器的信號處理電路B很容易集成化，如將放大器，模擬可控硅及二極管、電阻等集成在一塊硅片上并加上幾只外接元件就成為本實(shí)用新型的一個較理想的實(shí)施例。如利用成品集成塊，可用一塊雙運(yùn)放或四運(yùn)放中的一只運(yùn)算放大器接成比例放大器，另一只接成施密特觸發(fā)器，再加上幾只外接元件就成為本實(shí)用新型另一集成化的實(shí)施例。
顯然構(gòu)成信號處理電路B的方案還有許多，B可由分立元件組成，也可以集成化，不必要，也不可能一一舉出。
以上新型保安器的實(shí)施例都是“手動復(fù)位”型(即保安器自動斷電后須按動啟動或復(fù)位按鈕才能恢復(fù)供電)，這是目前最廣泛應(yīng)用的復(fù)位方式。根據(jù)需要也很容易改為“自復(fù)位”型(即保安器自動斷電后一段時(shí)間會自動接通恢復(fù)供電，這只需在B的放大整流濾波電路后增加一級施密特電路和一級單穩(wěn)延時(shí)電路即可)，雖然自復(fù)位成功率較高，但如果故障未排除或觸電者未脫離電源，自動恢復(fù)送電可能會使事故擴(kuò)大。
最后說明使用方便的保安插頭的結(jié)構(gòu)。保安插頭的結(jié)構(gòu)示意圖見圖22，在圖22中，1為外殼，2為插頭，3為引出線接線柱或螺釘，4為安裝板，保安插頭的元件就裝在安裝板上。保安插頭的具體電路可選用附圖6、7的電路，也可用其他的保安器電路。保安插頭適用于電扇、冰箱、電機(jī)等容易發(fā)生漏(觸)電事故的電器。
新型用電保安器系列產(chǎn)品可以廣泛用于家庭及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是現(xiàn)有漏電保安器，漏電開關(guān)，保險(xiǎn)絲、過電流繼電器等用電保安裝置的換代產(chǎn)品，新型保安器還可取代目前廣泛使用的各種單相、三相開關(guān)。(這時(shí)啟動或復(fù)位按鈕為“開”按鈕，試驗(yàn)按鈕為“關(guān)”按鈕)，除了具有“開”、“關(guān)”功能外，還有防止觸(漏)電，防過流、短路等功能。
權(quán)利要求1.由零序電流互感器A、信號處理電路B及執(zhí)行元件O或E構(gòu)成的電子式限流型用電保安器，其特征是它還有檢測過流信號的過流檢測電路D。
2.由權(quán)利要求1所述的用電保安器，其特征是它的過流檢測電路D可由A的初級線圈2及與它相接的電阻4構(gòu)成，如需提高過流信號輸出電壓，可在2上串入一電感或電阻。
3.由零序電流互感器A，信號處理電路B，過流檢測電路D(可省去)，執(zhí)行元件E構(gòu)成的無觸點(diǎn)用電保安器，其特征是它的執(zhí)行元件E為無觸點(diǎn)元件可控硅。
4.由零序電流互感器A，信號處理電路B，過流檢測電路D(可省去)，執(zhí)行元件C或E構(gòu)成的主動型用電保安器，其特征是它還有一端與零線輸入端相接，另一端與接至電器外殼的“地”輸出端相接的外殼漏電檢測電阻6。
5.由零序電流互感器A，信號處理電路B，外殼漏電檢測電阻6(可省去)，執(zhí)行元件C或E構(gòu)成的斷電保護(hù)型用電保安器，其特征是它的執(zhí)行元件C的觸點(diǎn)4的一端或執(zhí)行元件可控硅(E)的陽極與A的初級線圈2的一端相接，觸點(diǎn)4的另一端或可控硅(E)的陰極與A的次級線圈3的一端、火線輸出端及B(公共端)相接，它的啟動(復(fù)位)按鈕5(及7)與觸點(diǎn)4(及6)或可控硅(E)相并聯(lián)。
6.由零序電流互感器A、信號處理電路B、過流檢測電路D(可省去)、中間執(zhí)行元件、主執(zhí)行元件構(gòu)成的混合型用電保安器，其特征是它的中間執(zhí)行元件為可控硅E，主執(zhí)行元件為有觸點(diǎn)執(zhí)行元件。
7.由零序電流互感器A、信號處理電路B、過流檢測電路D(可省去)、中間執(zhí)行元件、主執(zhí)行元件構(gòu)成的混合型用電保安器，其特征是它的中間執(zhí)行元件為有觸點(diǎn)執(zhí)行元件C，主執(zhí)行元件為無觸點(diǎn)元件雙向可控硅。
8.由零序電流互感器A、信號處理電路B、過流檢測電路D(可省去)、主執(zhí)行元件E構(gòu)成的防爆型用電保安器，其特征是它的主執(zhí)行元件E為雙向可控硅，試驗(yàn)按鈕、啟動(復(fù)位)按鈕為用永久磁鐵控制的干簧管等防爆型開關(guān)，中間執(zhí)行元件(如有的話)為干簧繼電器等防爆型繼電器。
9.一種漏電保安扦頭，其特征是它由外殼1、扦頭2、引出線接線柱3、安裝保安電路元件的安裝板4構(gòu)成。
10.由權(quán)利要求1、3、4、5、8、9所述的用電保安器系列產(chǎn)品，其特征是；如需將單相保安器改為三相保安器，只需將零序電流互感器和執(zhí)行元件換成三相的。
專利摘要本實(shí)用新型提出的用電保安器除了有漏(觸)電保安功能外，還可以增加限電和過流保護(hù)功能，主動型漏電保安功能，斷電保護(hù)功能，本實(shí)用新型還提出了無觸點(diǎn)保安器的方案，可以提高保安器的性能，縮小保安器的體積并適于制成防爆型保安器。本實(shí)用新型提出的保安器可制成單相或三相的，可以廣泛用于家庭及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，是現(xiàn)有各種用電保安裝置及各種開關(guān)的換代產(chǎn)品。本實(shí)用新型還提出了防爆型保安器和保安插頭的技術(shù)方案。
文檔編號H02H3/32GK2049031SQ88201219
公開日1989年12月6日 申請日期1988年2月7日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月7日
發(fā)明者陶小京, 陶小慈 申請人:陶小京