專利名稱：自復(fù)式漏電保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于用電保護(hù)裝置，尤其是指自復(fù)式漏電保護(hù)器。
用電安全十分重要。隨著人們對用電安全意識的提高，漏電保護(hù)器的用量越來越大，且對漏電保護(hù)器功能的要求也越來越高。如“過載短路過壓漏電保護(hù)開關(guān)”(ZL94214859)具有過載、短路、過壓、漏電保護(hù)功能，“一種綜合漏電保護(hù)器”(ZL95225441)具有漏電、過載、短路、過壓、欠壓、瞬時斷電保護(hù)功能，等等。實際上，在開機(jī)送電或重合閘時，緩變漏電信號有時成為突變漏電信號，使保護(hù)器發(fā)生誤動作，具有防止該類現(xiàn)象發(fā)生功能的漏電保護(hù)器是有實際應(yīng)用意義的。
本實用新型的任務(wù)在于提供一種自復(fù)式漏電保護(hù)器，它不但具有漏電、過壓、欠壓、過流等保護(hù)功能，而且能防止開機(jī)送電或重合閘時緩變漏電信號成為突變漏電信號使保護(hù)器發(fā)生誤動作，并能自動重合送電。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的解決方案及其產(chǎn)生的有益效果作一描述。


圖1是本實用新型的電氣原理圖。
圖2是本實用新型的工作原理方框圖。
如圖1所示，一種自復(fù)式漏電保護(hù)器，包括零序電流互感器TA↓和繼電器J↓，具有電源電路、信號輸入及檢波放大電路、信號濾波電路、運放比較器電壓形成電路、緩變漏電比較器電路、正負(fù)脈沖比較器及其附屬電路、過壓欠壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、執(zhí)行電路和實驗電路，其特征在于(1)電源電路主要由電阻R26↓、電容C1↓、C2↓、C4↓、二極管D1↓～D4↓、穩(wěn)壓管Z1↓和Z2↓構(gòu)成，電源接電容C1↓、電阻R26↓至由二極管D1↓～D4↓組成的橋式整流器，再由電容C2↓和C4↓濾波后分別由穩(wěn)壓管Z1↓和Z2↓分壓供各電路使用。
降壓電容C1↓將220V電壓通過自身對交流電的容抗，將電壓降為27V左右，經(jīng)橋式整流、再由電容C2↓和C4↓濾波后分別由穩(wěn)壓管Z1↓和Z2↓分壓成+12V、-12V供各單元電路使用。
(2)信號輸入及檢波放大電路主要由取樣電路和運放器IC1↓構(gòu)成，電流互感器TA↓與電容C3↓、電阻R1↓并聯(lián)后接電阻R2↓組成取樣電路，二極管D5↓和D6↓反相并接在運放器IC1↓的輸入端，電阻R2↓再至運放器IC1↓反相輸入端5腳，電阻R4↓跨接在運放器IC1↓反相輸入端5腳和輸出端7腳接二極管D8↓之間，二極管D7↓在運放器IC1↓反相輸入端5腳和輸出端7腳之間。
電容C3↓、電阻R1↓、R2↓起抗干擾和衰減作用，二極管D5↓、D6↓反相并接在運放器IC1↓輸入端。其作用是限制輸入信號的幅值在0.7以內(nèi)，防止高幅值信號損壞運放器IC1↓。電阻R4↓為反饋電阻，是為了消除運放器IC1↓輸入基流不平衡引起的失調(diào)而設(shè)置。當(dāng)零序電流互感器TA↓有漏電信號時，運放器IC1↓成為比例器，運放器IC1↓5腳輸入負(fù)半周漏電信號時，7腳輸出為高電位，這時二極管D7↓截止而二極管D8↓導(dǎo)通，經(jīng)電阻R4↓反饋到5腳，處于閉環(huán)工作，其閉環(huán)增益K＝-(R4/R2)，也就是說輸出電壓是輸入電壓的-(R4/R2)倍。但當(dāng)運放器IC1↓5腳輸入正半周漏電信號時，7腳輸出為低電位，此時二極管D8↓截止而D7↓導(dǎo)通，運放器IC1↓增益小于1，輸出為電位?？傊?，該運放器IC1↓只對負(fù)半周信號進(jìn)行放大，輸出的電壓幅值是輸入的K倍，波形是正值脈動波。
(3)信號濾波電路主要由電阻R6↓和R7↓、電容C5↓和C6↓組成，電阻R6↓和R7↓并接電容C5↓和C6↓構(gòu)成∏形濾波電路。
運放器IC1↓輸出信號是正值脈動波，經(jīng)∏形濾波電路后變成平滑的直流信號。該直流信號是隨運放器IC1↓輸入的漏電信號的大小而變化，因而直接反映了漏電情況。把交流漏電信號變換成直流信號的原因是本實用新型需要區(qū)分突變漏電和緩變漏電，只有直流信號才能用微分電路來加以區(qū)分變化率大小。
(4)運放比較器基準(zhǔn)電壓形成電路主要有電阻R9↓～R14↓、緩變漏電比較器IC2↓、正脈沖比較器IC7↓、突變漏電比較器即負(fù)脈沖比較器IC8↓組成，整流器正輸出端接電阻R9↓和R10↓分壓至緩變漏電比較器IC2↓反相輸入端2腳、接電阻R13↓和R14↓分壓至突變漏電比較器IC8↓同相輸入端10腳、接電阻R11↓和R12分壓至正脈沖比較器IC7↓反相輸入端6腳。
由穩(wěn)電源輸出±12V電壓，其中+12V由電阻R9↓和R10↓供緩變漏電比較器IC2↓作其基準(zhǔn)電壓，由電阻R13↓和R14↓分壓供突變漏電比較器IC8↓負(fù)脈沖作基準(zhǔn)電壓，由電阻R11↓和R12↓分壓供正脈沖比較器IC7↓作基準(zhǔn)電壓。各基準(zhǔn)電壓的大小將決定設(shè)定值(動作值)的大小。緩變漏電比較器IC2↓基準(zhǔn)電壓接反相輸入端。基準(zhǔn)電壓值的選定原則是使比較器緩變漏電值控制在150mA左右。正脈沖比較器IC7↓基準(zhǔn)電壓接反相輸入端，選定原則是控制在15mA左右。負(fù)脈沖比較器即突變漏電比較器IC8↓基準(zhǔn)電壓接同相輸入端，選定原則是控制在-15mA左右。
(5)緩變漏電比較器電路主要由電阻R8↓、二極管D14↓、D16↓、D23↓、發(fā)光二極管L3↓構(gòu)成，緩變漏電比較器IC2↓的輸入同相端3腳接電阻R8↓、輸出端1腳接二極管D16↓和D23↓，二極管D16↓和發(fā)光二極管L3↓之間接二極管D14↓。
當(dāng)緩變漏電信號較小時，緩變漏電比較器IC2↓同相端3腳輸入信號低于反相端2腳(基準(zhǔn)電壓)時，輸出端1腳為低電位；當(dāng)漏電信號大于基準(zhǔn)電壓時，則變成高電位，此時二極管D23↓導(dǎo)通，經(jīng)電阻R8↓反饋到同相輸入端3腳，使IC2↓自鎖，同時發(fā)光二極管L3↓亮(漏電指示)，并通過二極管D12↓向執(zhí)行電路送出跳閘指令，使執(zhí)行電路動作切斷輸出主回路電源，達(dá)到保護(hù)目的。因緩變漏電比較器IC2↓已自鎖，所以切斷主回路電源后，漏電信號雖已失去，但I(xiàn)C2↓仍輸出高電位，以保證當(dāng)線路漏電流大于150mA時永久跳閘，線路故障排除后如需送電，可扳下電源開關(guān)，關(guān)閉電源20s～30s后再開機(jī)，此時自鎖解除，可送電。
(6)正負(fù)脈沖比較器及其附屬電路主要由正脈沖比較器IC7↓、負(fù)脈沖比較器IC8↓、電容C9↓～C11↓、電阻R11↓～R15↓、R24↓、R29↓、二極管D12↓～D15↓、三極管V1↓構(gòu)成，三極管V1↓、電容C9↓、C11、電阻R21↓、R22↓、R23↓組成防開機(jī)送電跳閘電路，電容C9↓經(jīng)電阻R21↓接三極管V1↓的基極，三極管V1↓基極接電阻R22↓、R23↓、集電極接電容C11↓；電容C10↓和電阻R24↓組成微分電路；正脈沖比較器IC7↓、負(fù)脈沖比較器IC8↓、二極管D8↓、D12↓、D13↓、電阻R29↓組成正負(fù)脈沖比較器電路，正脈沖比較器IC7↓反相輸入端6腳接電阻R11↓和R12↓、同相輸入端5腳與負(fù)脈沖比較器IC8↓反相輸入端9腳相連接于微分電路輸出端，負(fù)脈沖比較器IC8↓同相輸入端10腳接電阻R13↓、R14↓，正脈沖比較器IC7↓輸出端7腳接二極管D17↓和負(fù)脈沖比較器IC8↓輸出端8腳接二極管D15↓后相連至執(zhí)行電路、同時經(jīng)二極管D12↓、D13↓和電阻R29↓組成的自鎖電路。
微分電路的作用是區(qū)分緩變漏電和突變漏電，對緩變漏電信號電容C10↓起隔直作用。微分電路無輸出，對突變漏電信號電容C10↓進(jìn)行充放電，如信號為上升值，微分電路輸出正脈沖，下降值則為負(fù)脈沖。若脈沖大于0.7V使正負(fù)脈沖比較器觸發(fā)，輸出高電位，則向招待單元發(fā)出跳閘指令。
線路中都有一定的漏電流存在。在開機(jī)時，此電流以突變脈沖形式送入正負(fù)脈沖比較器，往往會造成保護(hù)器跳閘，送不上電。設(shè)置防開機(jī)送電跳閘電路后，開機(jī)送時，電容C10↓開始充電，電阻R22↓上的壓降加于三極管V1↓基極，V1↓飽和導(dǎo)通，微分電路送來的突變漏電信號被短路掉，從而避免了跳閘。正常運行后，電容C9↓經(jīng)一段時間充足電，則電阻R22↓上的壓降消失，V1↓導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗姑}沖信號通道恢復(fù)。
自鎖電路作用等同于一個緩變脈沖比較器。
(7)過欠壓保護(hù)電路，主要由電阻R44↓、穩(wěn)壓管Z4↓、欠壓比較器IC5↓、過壓比較器IC6↓、過流比較器IC3↓、發(fā)光二極管L6↓、L5↓組成，電阻R44↓和穩(wěn)壓管Z4↓之間分別至欠壓比較器IC5↓同相輸入端12腳、過壓比較器IC6↓反相輸入端2腳和過流比較器IC3↓反相輸入端9腳，欠壓比較器IC5↓、電阻R31↓、R33↓、電容C31↓、電位器RP32↓組成欠壓保護(hù)電路，RP32↓一端連接整流器輸出端進(jìn)行電壓取樣，電位器RP32↓經(jīng)電阻R33↓至欠壓比較器IC5↓反相輸入端13腳，過壓比較器IC6↓、電阻R35↓、R36↓、電容C33↓、電位器RP34↓組成過壓保護(hù)電路，RP34↓一端連接整流器輸出端進(jìn)行電壓取樣，電位器RP34↓經(jīng)電阻R36↓至過壓比較器IC6↓正相輸入端3腳。
電壓取樣送至IC5↓的13腳反相端與12腳基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)電壓低于12腳時，輸出端14腳即輸出高電位，經(jīng)發(fā)光二極管L6↓(作為欠壓跳閘指示)和二極管D18↓送至執(zhí)行電路。
過壓保護(hù)電路工作原理與欠壓保護(hù)電路基本相同。
(8)過流保護(hù)電路主要由電流互感器TB↓、二極管D41↓、電位器RP41↓、電容C41↓組成，電流互感器TB↓至二極管D41↓，二極管D41↓與過流比較器IC3↓正相輸入端10腳之間接電容C41↓。
線路的負(fù)載電流經(jīng)電流互感器TB↓檢測出相應(yīng)的交流電壓經(jīng)D41↓的整流、電位器RP41↓的衰減送至IC3↓的同相端10腳，當(dāng)10腳電位高于9腳(基準(zhǔn)電壓)時，輸出端8腳即輸出高電位，經(jīng)發(fā)光二極管L4↓(作過流跳閘指示)和二極管D18↓送至執(zhí)行電路。電容C41↓作用是抗干擾和濾波。
(9)執(zhí)行電路主要由三極管V2↓、V3↓、穩(wěn)壓管Z3↓、二極管D9、電容C7↓、C8↓、電阻R15↓、R19↓、光耦合器M↓、繼電器J↓組成，包括由二極管D10↓、電容C7↓、電阻R16↓～R18↓組成的重合閘電路。
無跳閘指令時，三極管V2↓截止而V3↓導(dǎo)通，光耦合器M↓1和2腳有電流通過，使4和6腳導(dǎo)通，繼電器J↓線圈得電吸合，使常開觸點閉合，線路有電壓輸出。當(dāng)有跳閘指令時，則高電位擊穿穩(wěn)壓管Z3↓，經(jīng)電阻R15↓，供給V2↓基極，使V2↓導(dǎo)通，V3↓因無基流而變成截止，造成M↓1、2腳沒有電流通過，使4、6腳截止，繼電器J↓線圈失電，常開觸頭分離，使線路斷電，同時運行指示燈因失電而熄滅。
保護(hù)器正常運行時，C7↓因D10↓導(dǎo)通而不充電。當(dāng)跳閘時，V3↓截止，其集電極升至高電位使D10↓截止，正電源經(jīng)R16↓給C7↓充電，通過R17↓，V2↓發(fā)射極形成充電電流，使V2↓維持跳閘狀態(tài)，一般延遲20s～40s，C7↓充電結(jié)束后V2↓截止，V3↓導(dǎo)通重合送電。
(10)試驗電路主要由試驗按鈕LA↓和電阻R27↓組成，試驗按鈕LA↓一端經(jīng)電阻R27↓接到零序電流互感器TA↓上端的相線上、另一端接其下端零線上。
當(dāng)按下接通試驗按鈕LA↓時，模擬的就是接地漏電試驗。模擬電流選在40mA左右，可檢驗整個保護(hù)系統(tǒng)是否正常工作。
綜上所述，如圖2所示本實用新型當(dāng)用電線路發(fā)生突變或緩變漏電流時，零序互感器TA↓將感應(yīng)出交流信號—取樣，經(jīng)運算放大器檢波放大，再經(jīng)濾波后成為平滑直流電壓—信號檢波放大，一路送至緩變漏電比較器與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，當(dāng)信號幅值大于基準(zhǔn)電壓時，比較器輸出高電位，發(fā)出跳閘指令給執(zhí)行單元電路(執(zhí)行K)，另一路由微分電路根據(jù)信號的變化率大小不同，阻斷緩變漏電信號，而對突變漏電信號(包括觸電引起的)輸出脈沖，使脈沖比較器觸發(fā)輸出高電位，推動執(zhí)行單元電路的二極管V2↓由截止變?yōu)閷?dǎo)通，V3↓由導(dǎo)通變?yōu)榻刂?，繼電器因線圈失電而斷開，其常開觸點斷開，切斷了線路的供電，即經(jīng)過突變緩變漏電區(qū)分—脈沖比較—執(zhí)行單元K，起到漏電保護(hù)作用。并設(shè)置防送電誤動作電路—脈沖比較—執(zhí)行K，重合閘電路—執(zhí)行K，過流保護(hù)電路—執(zhí)行K，過壓欠壓保護(hù)電路—執(zhí)行K，使保護(hù)器還具有過壓、欠壓、過流保護(hù)功能，并能防止開機(jī)送電或重合閘時緩變漏電信號成為突變漏電信號使保護(hù)器發(fā)生誤動作，且能自動重合送電。
權(quán)利要求1.一種自復(fù)式漏電保護(hù)器，包括零序電流互感器TA↓和繼電器J↓，具有電源電路、信號輸入及檢波放大電路、信號濾波電路、運放比較器電壓形成電路、緩變漏電比較器電路、正負(fù)脈沖比較器及其附屬電路、過壓欠壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、執(zhí)行電路和實驗電路，其特征在于(1)電源電路主要由電阻R26↓、電容C1↓、C2↓、C4↓、二極管D1↓～D4↓、穩(wěn)壓管Z1↓和Z2↓構(gòu)成，電源接電容C1↓、電阻R26↓至由二極管D1↓～D4↓組成的橋式整流器，再由電容C2↓和C4↓濾波后分別由穩(wěn)壓管Z1↓和Z2↓分壓供各電路使用；(2)信號輸入及檢波放大電路主要由取樣電路和運放器IC1↓構(gòu)成，電流互感器TA↓與電容C3↓、電阻R1↓并聯(lián)后接電阻R2↓組成取樣電路，二極管D5↓和D6↓反相并接在運放器IC1↓的輸入端，電阻R2↓再至運放器IC1↓反相輸入端5腳，電阻R4↓跨接在運放器IC1↓反相輸入端5腳和輸出端7腳接二極管D8↓之間，二極管D7↓在運放器IC1↓反相輸入端5腳和輸出端7腳之間；(3)信號濾波電路主要由電阻R6↓和R7↓、電容C5↓和C6↓組成，電阻R6↓和R7↓并接電容C5↓和C6↓構(gòu)成∏形濾波電路；(4)運放比較器基準(zhǔn)電壓形成電路主要有電阻R9↓～R14↓、緩變漏電比較器IC2↓、正脈沖比較器IC7↓、突變漏電比較器即負(fù)脈沖比較器IC8↓組成，整流器正輸出端接電阻R9↓和R10↓分壓至緩變漏電比較器IC2↓反相輸入端2腳、接電阻R13↓和R14↓分壓至突變漏電比較器IC8↓同相輸入端10腳、接電阻R11↓和R12分壓至正脈沖比較器IC7↓反相輸入端6腳；(5)緩變漏電比較器電路主要由電阻R8↓、二極管D14↓、D16↓、D23↓、發(fā)光二極管L3↓構(gòu)成，緩變漏電比較器IC2↓的輸入同相端3腳接電阻R8↓、輸出端1腳接二極管D16↓和D23↓，二極管D16↓和發(fā)光二極管L3↓之間接二極管D14↓；(6)正負(fù)脈沖比較器及其附屬電路主要由正脈沖比較器IC7↓、負(fù)脈沖比較器IC8↓、電容C9↓～C11↓、電阻R11↓～R15↓、R24↓、R29↓、二極管D12↓～D15↓、三極管V1↓構(gòu)成，三極管V1↓、電容C9↓、C11、電阻R21↓、R22↓、R23↓組成防開機(jī)送電跳閘電路，電容C9↓經(jīng)電阻R21↓接三極管V1↓的基極，三極管V1↓基極接電阻R22↓、R23↓、集電極接電容C11↓；電容C10↓和電阻R24↓組成微分電路；正脈沖比較器IC7↓、負(fù)脈沖比較器IC8↓、二極管D8↓、D12↓、D13↓、電阻R29↓組成正負(fù)脈沖比較器電路，正脈沖比較器IC7↓反相輸入端6腳接電阻R11↓和R12↓、同相輸入端5腳與負(fù)脈沖比較器IC8↓反相輸入端9腳相連接于微分電路輸出端，負(fù)脈沖比較器IC8↓同相輸入端10腳接電阻R13↓、R14↓，正脈沖比較器IC7↓輸出端7腳接二極管D17↓和負(fù)脈沖比較器IC8↓輸出端8腳接二極管D15↓后相連至執(zhí)行電路、同時經(jīng)二極管D12↓、D13↓和電阻R29↓組成的自鎖電路；(7)過欠壓保護(hù)電路，主要由電阻R44↓、穩(wěn)壓管Z4↓、欠壓比較器IC5↓、過壓比較器IC6↓、過流比較器IC3↓、發(fā)光二極管L6↓、L5↓組成，電阻R44↓和穩(wěn)壓管Z4↓之間分別至欠壓比較器IC5↓同相輸入端12腳、過壓比較器IC6↓反相輸入端2腳和過流比較器IC3↓反相輸入端9腳，欠壓比較器IC5↓、電阻R31↓、R33↓、電容C31↓、電位器RP32↓組成欠壓保護(hù)電路，RP32↓一端連接整流器輸出端進(jìn)行電壓取樣，電位器RP32↓經(jīng)電阻R33↓至欠壓比較器IC5↓反相輸入端13腳，過壓比較器IC6↓、電阻R35↓、R36↓、電容C33↓、電位器RP34↓組成過壓保護(hù)電路，，RP34↓一端連接整流器輸出端進(jìn)行電壓取樣，電位器RP34↓經(jīng)電阻R36↓至過壓比較器IC6↓正相輸入端3腳；(8)過流保護(hù)電路主要由電流互感器TB↓、二極管D41↓、電位器RP41↓、電容C41↓組成，電流互感器TB↓至二極管D41↓，二極管D41↓與過流比較器IC3↓正相輸入端10腳之間接電容C41↓；(9)執(zhí)行電路主要由三極管V2↓、V3↓、穩(wěn)壓管Z3↓、二極管D9、電容C7↓、C8↓、電阻R15↓、R19↓、光耦合器M↓、繼電器J↓組成，包括由二極管D10↓、電容C7↓、電阻R16↓～R18↓組成的重合閘電路；(10)試驗電路主要由試驗按鈕LA↓和電阻R27↓組成，試驗按鈕LA↓一端經(jīng)電阻R27↓接到零序電流互感器TA↓上端的相線上、另一端接其下端零線上。
專利摘要一種自復(fù)式漏電保護(hù)器,包括零序電流互感器TA↓和繼電器J↓,具有電源電路、信號輸入及檢波放大電路、信號濾波電路、運放比較器電壓形成電路、緩變漏電比較器電路、正負(fù)脈沖比較器及其附屬電路、過壓欠壓保護(hù)電路、過流保護(hù)電路、執(zhí)行電路和實驗電路,它不但具有漏電、過壓、欠壓、過流等保護(hù)功能,而且能防止開機(jī)送電或重合閘時緩變漏電信號成為突變漏電信號使保護(hù)器發(fā)生誤動作,并能自動重合送電。
文檔編號H02H3/08GK2468201SQ00262809
公開日2001年12月26日 申請日期2000年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2000年11月20日
發(fā)明者林李杰, 林李東, 林李忠 申請人:林李杰