專利名稱：多功能家用電器、電源保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于保護(hù)器技術(shù)領(lǐng)域，名稱叫多功能家用電器、電源保護(hù)器。隨著我國四個(gè)現(xiàn)代化的推進(jìn)，各種日用、家用電器已大量進(jìn)入千家萬戶、娛樂場(chǎng)所、賓館、酒樓、衛(wèi)生保健、裝修行業(yè)，大專院校等領(lǐng)域，用電量愈來愈大，且多系單相220伏電源。
“電”除了給人們的生活增添色彩，提高素質(zhì)外，也給人們帶來了困惑，甚至災(zāi)難和苦痛，從而“電”被人們戲稱為“無牙老虎”。因供電質(zhì)量不高，絕緣老化或損壞，各種電器自身的某些弱點(diǎn)與缺陷、使用不當(dāng)?shù)?，都?huì)導(dǎo)致電器及供電線路產(chǎn)生各種各樣的故障，輕則使電器損壞，重則使人觸電，電源短路引起火災(zāi)，使人們的生命財(cái)產(chǎn)遭受嚴(yán)重?fù)p失。近年來發(fā)生的特大火災(zāi)，不少是因?yàn)閷?duì)電器使用不當(dāng)，超負(fù)荷運(yùn)行，絕緣老化等原因引起短路而又不能在瞬間切除電源造成的，或安裝的保護(hù)設(shè)施不足或保護(hù)設(shè)施失靈，沒有起到有效的保護(hù)作用。
2.背景技術(shù)近半個(gè)世紀(jì)以來，人們一直在尋求保護(hù)人身安全，用電安全，家用、日用電器安全運(yùn)行的方法，制造了多種式樣的保護(hù)裝置，但每種保護(hù)裝置的著眼點(diǎn)僅僅是對(duì)電壓、電流或溫度的某一個(gè)物理量的變化而設(shè)計(jì)出來的，且大多數(shù)保護(hù)裝置都是著眼于供電電流的變化，因此，都不能滿意的解決性能、功用千差萬別的家用、日用電器在運(yùn)行中出現(xiàn)的各種問題，經(jīng)常起不到有效的保護(hù)作用，使人們對(duì)保護(hù)器失去信心，紛紛拆除這些保護(hù)裝置，棄之不用，使大多數(shù)家用電器、家用單相電源幾乎處于無保護(hù)的狀態(tài)下運(yùn)行。
3.發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的，在于避免現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種價(jià)廉、物美、能對(duì)任何單相用電器具(包括家用電器、日用電器)及單相電源進(jìn)行全方位保護(hù)的多功能家用電器、電源保護(hù)器。本保護(hù)器能同時(shí)直接對(duì)供電電源電壓、負(fù)載電流、漏電電流、用電器具、及供電線的溫升等數(shù)個(gè)物理量進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)、從而使各種用電器具、家電及供電電源處于嚴(yán)密的監(jiān)控下進(jìn)行運(yùn)作。
4.具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型可通過下面的措施達(dá)到，本實(shí)用新型由兩大部分組成包括一為有滅弧室的小型塑殼空氣斷路器、另一部分為多功能保護(hù)器，其外殼(稱為機(jī)箱)由塑料注成，內(nèi)部機(jī)芯是印刷電路板，其上裝有電源電路、電壓采樣電路、基準(zhǔn)電壓電路、電位比較電路、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等，其特征在于A、還有溫度采樣及轉(zhuǎn)換電路、漏電電流采樣及轉(zhuǎn)換電路、故障性質(zhì)報(bào)警及發(fā)光二極管顯示電路、驅(qū)動(dòng)及保持電路、跳閘顯示兼復(fù)位按鈕、檢驗(yàn)按鈕、輸出電源及PE端子；電源相線、中線經(jīng)由2P空氣斷路器的輸入端子接入、并在其輸入端子接入RC降壓電路、經(jīng)整流濾波后作為主控板的電源、再經(jīng)穩(wěn)壓電路穩(wěn)壓經(jīng)整定，分別送給電位比較器的四個(gè)運(yùn)算放大器[F1、F2、F3、F4]，作為基準(zhǔn)電位，另一路經(jīng)由電壓采樣電路采樣送入電位比較器F3、F4的比較端。
B、溫度傳感器從用電器具例如電動(dòng)機(jī)的外殼或供電線輸出端檢測(cè)到的信號(hào)，經(jīng)由溫度采樣及轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后，送至電位比較器F2的比較端。
C、漏電傳感器從用電器的外殼或輸電線檢測(cè)到的漏電電流信號(hào)，經(jīng)由漏電電流采樣及轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換后，送至電位比較器F1的比較端。
D、溫度傳感器中的感溫元件已埋置在鋁套內(nèi)，傳感器通過連結(jié)插件與機(jī)芯相連接，傳感器可用502樹脂膠貼在用電器具的外殼上或捆綁在輸電線的輸出端線上。
E、漏電傳感器的探測(cè)元件已安裝在機(jī)芯上，其引出線的一端經(jīng)過分壓、整流后與比較器F1的比較端相連接，另一端與地線相連接，在沒有地線的場(chǎng)所、可用電線從PE端子引出作為地線。用戶使用時(shí)，只須將用電器的三位電源插頭中的地標(biāo)志‘⊥’引出導(dǎo)線，牢靠的與用電器具的外殼相連接，本保護(hù)器便會(huì)對(duì)漏電電流、漏電電壓進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
F、由于雷電所引發(fā)的過電壓和涌流，當(dāng)其值超過了本保護(hù)器的過電壓保護(hù)值的上限、或漏電電流的保護(hù)范圍，本保護(hù)器均會(huì)發(fā)出跳閘的指令，切斷供電電源，確保家用電器及輸電線路的安全。
5.
圖1為本實(shí)用新型的方框圖、圖2為本實(shí)用新型的外型結(jié)構(gòu)圖、圖3為本實(shí)用新型的電氣原理圖。
本實(shí)用新型將結(jié)合實(shí)施例的附圖1-3作進(jìn)一步詳述參照?qǐng)D1、圖2，本實(shí)用新型由兩部分組成一為有滅弧室的小型塑殼空氣斷路器1、另一部分為多功能保護(hù)器，其外殼(亦稱機(jī)箱)18由塑料注成，內(nèi)部印刷電路板上裝有電源電路2、電壓采樣電路3、溫度采樣及轉(zhuǎn)換電路4、漏電采樣及轉(zhuǎn)換電路5、電位比較器6、故障性質(zhì)報(bào)警及發(fā)光二極管電路8、執(zhí)行機(jī)構(gòu)9、輸出電源的端子及插座10、給定電壓電路12、檢驗(yàn)電路及按鈕13、電源指示14、跳閘指示及復(fù)位按鈕15、外部有輸電線路及用電器具或電動(dòng)機(jī)11、溫度傳感器16、漏電傳感器17等組成。機(jī)箱18的面板上安裝有市電電源指示發(fā)光二極管LED1、低壓故障指示發(fā)光二極管LED3、過電壓故障指示LED2、、過載或過熱事故指示LED4、漏電、短路、雷電電涌故障指示LED5，面板上還裝有跳閘指示兼復(fù)位按鈕15、檢驗(yàn)按鈕13。參照?qǐng)D3電源電路2由阻容降壓電路Ro、Co，整流橋D1-D4、電容C1等組成；電壓采樣電路3由CW1、R2、R3、C2等組成電位比較器6由四個(gè)運(yùn)算放大器[F1、F2、F3、F4]組成；故障指示7由發(fā)光二極管LED2、LED3、LED4、LED5等組成；驅(qū)動(dòng)電路8由R9、C4、Q、R10等組成；執(zhí)行機(jī)構(gòu)9由脫扣繼電器J、C5等組成；輸出電源及插座10是由空氣斷路器的輸出端子及一批電器元件等組成。
當(dāng)運(yùn)行不正常，空氣斷路器1跳閘時(shí)，跳閘指示按鈕15會(huì)跳出板面；當(dāng)事故排除后，必須按下復(fù)位按鈕15，等待3-5分鐘后，空氣斷路器1才允許合閘送電。檢驗(yàn)按鈕13的兩端與溫度傳感器并聯(lián)，每隔一個(gè)月可按下此按鈕一次，檢驗(yàn)機(jī)芯工作是否正常，按下此按鈕時(shí)，故障指示燈亮，空氣斷路器1瞬間跳閘，跳閘指示按鈕15跳出板面，仃止供電。
當(dāng)電源電壓為額定值，用電器具沒有漏電故障，合上開關(guān)DK，保護(hù)器板面上的電源指示LED1亮，電位比較器[F1、F2、F3、F4]的“-”端電位都比“+”端電位高，經(jīng)比較器比較后，均無高電位輸出，事故指示燈LED2、LED3、LED4、LED5都不亮Q沒有觸發(fā)電流，Q不導(dǎo)通，跳閘繼電器J的線圈中沒有電流流通不動(dòng)作。此時(shí)合閘空氣斷路器，其輸出端有被保護(hù)了的電源輸出，用電器可投入運(yùn)行。若在用電器具中或供電線路有任何一個(gè)電器或某一段導(dǎo)線的漏電故障未排除，且有可能危及人身安全時(shí)，當(dāng)合上空氣斷路器ZK，本保護(hù)器的漏電傳感器馬上會(huì)檢測(cè)到這一漏電電流、經(jīng)漏電采樣及轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換、D5整流后送入F1的“+”端使“+”端的電位高于“-”端的基準(zhǔn)電位，則F1輸出高電位、故障指示LED5亮、電流經(jīng)R9觸發(fā)Q、Q導(dǎo)通，J帶電吸動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)，空氣斷路器1跳閘，切斷供電電源，用電器具或輸電線的故障不會(huì)再惡化，其外殼永遠(yuǎn)不會(huì)帶可能危及人身安全的漏電電流或漏電電壓，確保了用電的安全，開斷過程能在0.1秒鐘內(nèi)完成。
當(dāng)電源電壓偏高，其值超過了250v±5v時(shí)，合上開關(guān)DK，保護(hù)器面板上的電源指示LED1亮，經(jīng)電壓采樣電路采樣送入C點(diǎn)，此時(shí)F3“+”端的電位會(huì)高于“-”端的基準(zhǔn)電位，F(xiàn)4輸出高電位，LED2亮，電流經(jīng)R9觸發(fā)Q，一旦合閘，Q便會(huì)導(dǎo)通，J帶電吸動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)使空氣斷路器1跳閘，同時(shí)跳閘指示按鈕15跳出板面即是說不允許空氣斷路器在這種狀況下送電給用戶，用電器具不能運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到了保護(hù)用電器具的目的。
當(dāng)電源電壓偏低，其值為160v±10v時(shí)，合上DK，保護(hù)器面板上的電源指示LED1亮，經(jīng)由電壓采樣電路采樣送入C點(diǎn)，此時(shí)F4“-”端的電位會(huì)低于“+”端的基準(zhǔn)電位，F(xiàn)4輸出高電位LED3亮，電流經(jīng)由R9觸發(fā)Q，一旦合閘，Q便會(huì)導(dǎo)通，J帶電吸動(dòng)跳閘機(jī)構(gòu)，空氣斷路器1跳閘，同時(shí)跳閘指示按鈕15跳出板面；即是說不允許空氣斷路器在這種狀況下送電給用戶，用電器具不能運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到了保護(hù)用電器具的目的。
以上三項(xiàng)稱為預(yù)防性保護(hù)或稱之為靜態(tài)保護(hù)，即是說當(dāng)運(yùn)行條件不具備時(shí)，本保護(hù)器不允許空氣斷路器1合閘供電。這些保護(hù)功能是現(xiàn)有任何一種保護(hù)裝置都沒有的，本實(shí)用新型開創(chuàng)了先河。
當(dāng)雷電直擊并影響到了本保護(hù)器的保護(hù)范圍內(nèi)時(shí)，線路將會(huì)產(chǎn)生涌流、入侵本保護(hù)器的供電線路及諸多用電器具、形成感應(yīng)過電壓、過電流，本保護(hù)器的過電壓保護(hù)、漏電流保護(hù)功能都會(huì)發(fā)出跳閘指令命令空氣斷路器跳閘、切斷與外界供電電網(wǎng)的聯(lián)系點(diǎn)，使其保護(hù)范圍內(nèi)的一切電器設(shè)備及用電器具得到了有效的保護(hù)。
當(dāng)各種用電器具在運(yùn)作中、因某種原因造成總負(fù)載超過本保護(hù)器的空氣斷路器1的額定負(fù)載值20％以上時(shí)，空氣斷路器會(huì)自動(dòng)跳閘、切斷供電電源、停止供電，確保了供電網(wǎng)絡(luò)、電度表、電器設(shè)備的安全。
退一步說，若空氣斷路器因整定失靈、不會(huì)適時(shí)跳閘，則供電線的溫度會(huì)不斷上升、本保護(hù)器的溫度傳感器會(huì)捕捉到這一信息，當(dāng)溫度達(dá)到極限容許值時(shí)、本保護(hù)器會(huì)發(fā)出跳閘指令，空氣斷路器會(huì)立即跳閘切斷供電電源，形成了雙重保護(hù)。
以上所述各項(xiàng)為動(dòng)態(tài)保護(hù)功能，總結(jié)起來有(1)過電壓保護(hù)；(2)低電壓保護(hù)；(3)漏電保護(hù)；(4)過載保護(hù)；(5)過熱保護(hù)；(6)短路保護(hù)；(7)電機(jī)繞組匝間短路保護(hù)；(8)雷電感應(yīng)或電涌保護(hù)(9)合閘延時(shí)保護(hù)。
6本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)1、微電子集成電路化，保護(hù)功能齊全，結(jié)構(gòu)緊湊，容易調(diào)試、安裝，成本低廉，動(dòng)作準(zhǔn)確，安全可靠。
2、集現(xiàn)有人身、用電器具、電動(dòng)機(jī)、供電線路等的保護(hù)方法于一體，對(duì)其實(shí)施全方位保護(hù)；另外，還具有電源指示、故障性質(zhì)報(bào)警顯示、跳閘指示等，便于用戶掌握各種用電設(shè)備的運(yùn)行情況、故障性質(zhì)。
3、本實(shí)用新型有預(yù)防性保護(hù)功能，當(dāng)運(yùn)行條件不具備時(shí)、本保護(hù)器會(huì)發(fā)出拒絕執(zhí)行合閘供電的指令。
4、本實(shí)用新型具有過熱保護(hù)功能、特別的漏電保護(hù)功能，前者可防止因電線、用電器具過熱而引發(fā)火災(zāi)，后者可確保各種用電器具的外殼永不帶有危及人身生命安全的漏電電流或有電壓，消除了人們可能觸電的前提，這是現(xiàn)有技術(shù)所無法匹敵的，采樣方法更是現(xiàn)有技術(shù)的重大突破。
5、本實(shí)用新型的多功能保護(hù)器，適合與各種功率、多種極數(shù)，例如(1P、2P、3P、4P)的小型空氣斷路器組合成智能型多極、多功能保護(hù)斷路器。
6、本實(shí)用新型可迅速找出漏電點(diǎn)加以排除，避免了故障進(jìn)一步擴(kuò)大，提高了供電質(zhì)量、消除了可能觸電的隱患，是現(xiàn)有技術(shù)無法比擬的。
權(quán)利要求1.一種多功能家用電器、電源保護(hù)器[以下簡(jiǎn)稱保護(hù)器]，它由兩部分組成一為有滅弧室的小型塑殼空氣斷路器(1)、另一為多功能保護(hù)器，其外殼[(機(jī)箱)18]由塑料注成(內(nèi)部裝有印刷電路板，各種功能的電子元件組成的電子線路安裝其中，稱之為機(jī)芯)，用鉚釘將兩部分鉚合成一體，其特征在于有溫度采樣及轉(zhuǎn)換電路(4)、漏電采樣及轉(zhuǎn)換電路(5)、驅(qū)動(dòng)及保持電路(8)、故障指示及報(bào)警電路(7)、市電源指示(14)、檢驗(yàn)按鈕(13)、跳閘指示兼復(fù)位按鈕(15)、溫度傳感器(16)、漏電傳感器(17)，電子線路的連接市電220伏電源的相線、中線，一路接2P空氣斷路器的輸入端、另一路接給定電壓電路(12)作為電位比較器(6)的基準(zhǔn)電壓；空氣斷路器(1)的輸出端接電源電路(2)、一路接電源指示(14)、另一路接電壓電路(3)，采樣后送入電位比較器(6)中的(F3、F4)的比較端。溫度傳感器(16)從用電器具(11)例如電動(dòng)機(jī)或供電電線檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)溫度采樣及轉(zhuǎn)換電路(4)轉(zhuǎn)換后，送到電位比較器(6)中的(F2)的比較端；漏電電流傳感器從用電器具(11)檢測(cè)到的信號(hào)經(jīng)由漏電電流采樣及轉(zhuǎn)換電路(5)轉(zhuǎn)換后送至電位比較器(6)中的(F1)比較端；比較器(6)中的(F1、F2、F3、F4的)輸出分別經(jīng)故障指示及報(bào)警電路(7)與驅(qū)動(dòng)電路(8)相接于A點(diǎn)，經(jīng)電阻與Q的觸發(fā)極相連接，鋁套可貼在用電器具例如電動(dòng)機(jī)的定子鐵芯或捆綁在供電電線的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器，其特征還在于溫度傳感器(16)中的熱敏元件已埋置在鋁套內(nèi)，溫度傳感器(16)通過二線插銷與機(jī)芯上相應(yīng)的二線插座連接，引出的一端與電位比較器(6)中的(F1)的比較端連接，另一端可與地線相連或作為PE線引出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器，其特征還在于漏電電流傳感器的取樣元件已安裝在機(jī)芯上，其引出線的一端與電位比較器(6)中的(F1)的比較端連接，另一端可與地線相連或作為PE線引出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器，其特征還在于機(jī)箱(18沖安裝有保護(hù)器的機(jī)芯、機(jī)箱板面上安裝有市電電源指示(LED1)，故障報(bào)警電路(7)的指示(LED2、LED3、LED4、LED5)，還安裝有檢驗(yàn)按鈕(13)、跳閘指示兼復(fù)位按鈕(15)，機(jī)箱左側(cè)有撥叉伸出至空氣斷路器(1)的脫扣間隙中，使機(jī)箱(18)與空氣斷路器(1)兩者組成本實(shí)用新型多功能家用電器、電源保護(hù)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的保護(hù)器，其特征還在于檢驗(yàn)按鈕的兩端與熱敏元件相并聯(lián)。
專利摘要本實(shí)用新型稱為多功能家用電器、電源保護(hù)器，屬保護(hù)器技術(shù)領(lǐng)域；它由兩部分組成一為有滅弧室的小型塑殼空氣斷路器1、另一為多功能保護(hù)器，其外殼18由塑料注成，內(nèi)部裝有各種功能的電子線路，用鉚釘將兩部分鉚合成一體(見附圖2)。現(xiàn)有的保護(hù)器保護(hù)功能單一、可靠性差，不能有效地保護(hù)家用電器及電源的安全運(yùn)作。本實(shí)用新型能同時(shí)對(duì)影響家電電源安全運(yùn)作的數(shù)個(gè)物理量進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，一旦有任何一個(gè)發(fā)生危及家電及人身安全的變化，本保護(hù)器會(huì)拒絕執(zhí)行供電指令或自動(dòng)切斷供電電源電路。本實(shí)用新型保護(hù)功能有12種，使在其保護(hù)范圍內(nèi)的用電器具得到全方位，有效的保護(hù)，用電器具的外殼永不帶有危及人身安全的漏電電流或電壓。
文檔編號(hào)H02H7/22GK2888712SQ20042009521
公開日2007年4月11日 申請(qǐng)日期2004年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者楊發(fā)生 申請(qǐng)人:楊發(fā)生