專利名稱:全自動觸電保安器的制作方法
本發(fā)明涉及一種全自動觸電保安裝置，更具體地說是涉及一種觸電保護動作電流額定值與漏電保護動作電流額定值不同的全自動觸電保安裝置。
眾所周知，為了防止人體觸電傷亡事故的產(chǎn)生，可以安裝漏電保護器，漏電保護器一般包括零序電流互感器，放大網(wǎng)絡(luò)，固體開關(guān)、繼電器和直流電源等。當對地的電流增大到額定數(shù)值時，漏電保護器立即動作，切斷電源，從而保證觸電時的人身安全。一般漏電保護器的額定漏電動作電流值采用30毫安，這是因為條件良好時，一般室內(nèi)電源線路的漏電電流不超過15毫安左右。故平時漏電保護器不會動作，且在觸電時即使在1秒鐘以內(nèi)動作，人體觸電的電流時間乘積仍可在30毫安秒以下，低于柯賓所定的50毫安秒的容許限值，使人體可得到充分的保護。但是電源線路對地漏電電流的大小是隨著導(dǎo)線、設(shè)備陳舊情況及空氣中濕度而變化的，尤其是在雨季及黃霉季節(jié)，線路漏電都會大為增加，或者由于電路中使用的電氣設(shè)備很多，造成了線路總漏電電流的增加。此時，額定漏電動作電流值為30毫安的漏電保護器，即使人體沒有觸電，也有可能動作，切斷電源，打亂正常工作秩序。如選用額定漏電動作電流值較大的漏電保護器則一旦氣候干燥或者使用的電氣設(shè)備的數(shù)量減少，則人體觸電時的電流時間乘積就會增大，對人體的安全帶來威脅。故需要設(shè)法解決此問題，以便在漏電動作電流的額定值較高的情況下對觸電很靈敏，只要較小的觸電電流就能動作。
羅伯特、特蕾西、埃爾姆(ROBERT TRACY ELMS)在UK2019677A書中認為觸電電流波形是一種在零點附近變化緩慢的尖峰波，其頻率與電源電壓頻率相同，因而提出了一種保護裝置，通過分析觸電電流波形的參數(shù)如三次諧波分量與基波分量之比，巔值電流與平均電流之比，巔值電流與零點處斜率之比等是否超過額定值來決定保護裝置的動作，以便在大的漏電電流情況下，只要有較小的觸電電流就能動作。但是由于負載中大量的是電動機之類的電感負載，當啟動電動機時就包括大量的三次諧波分量，其波形與上述觸電電流波形甚為相似，所以很容易誤動作。迄今為止對觸電電流的波形的分析都是認為電路處于穩(wěn)定狀態(tài)，觸電電流的頻率等于電源電壓的頻率，因而難以達到解決以上問題的目的。實際上在未觸電時人體中沒有電流通過，電流為零，突然觸電后，觸電電流的建立必須有一個暫態(tài)過程，往往在觸電開始后第一個周期中，觸電電流就要使保護裝置的固體開關(guān)導(dǎo)通，故必然從暫態(tài)過程來研究分析。人體組織的阻抗中包括有隨著電壓變化的電阻，電容及電感，利用與人體組織很類似的動物進行觸電試驗，將測得的觸電電流波形進行富里哀級數(shù)分析，發(fā)現(xiàn)觸電瞬間觸電電流的波形的頻率并非與電源電壓的頻率相同，根據(jù)大量試驗得到觸電電流的頻譜可參見圖1，其中主要頻率成份有F1、F2、F3三種頻率，而漏電電流則與電源電壓的頻率相同，因此可以利用兩者頻率上的不同，設(shè)計出選頻電路，從而可得到不同的動作電流額定值。
本發(fā)明的目的就是通過頻率選擇，做到使漏電保護器的漏電動作電流的額定值較高而觸電動作電流的額定值仍能保持較小，例如小于30毫安。
本發(fā)明是對電流動作型的漏電保護器的一種改進，本發(fā)明提供了一種通過選頻網(wǎng)絡(luò)做到觸電保護動作電流額定值與漏電保護動作電流額定值不同的全自動觸電保安裝置。該裝置包括零序電流互感器，選頻網(wǎng)絡(luò)、固體開關(guān)、繼電器、直流電源，上述零序電流互感器的初級線圈連到上述繼電器觸點與負載之間，零序電流互感器的輸出線圈的電壓經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)分別送到兩個固體開關(guān)上以控制上述固體開關(guān)的導(dǎo)通，上述繼電器的線圈連在固體開關(guān)及直流電源之間，上述繼電器的觸點連在交流電源及上述零序電流互感器的初級線圈之間，兩個固體開關(guān)并聯(lián)連接，分別受從零序電流互感器經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)送來的兩個大小相等，相位相差180度的電壓控制，第一固體開關(guān)在控制電壓的正半周導(dǎo)通，第二固體開關(guān)在控制電壓的負半周導(dǎo)通。當對地漏電電流達到較高的額定值或觸電電流達到較低的額定值時，固體開關(guān)導(dǎo)通，繼電器動作，切斷電源。
本發(fā)明的優(yōu)點是可以特別適用于雨季較長及有黃霉季節(jié)的地區(qū)或設(shè)備環(huán)境較為潮濕的工作場所既能保證正常工作又能保證人身安全。
本發(fā)明的具體實例由以下的實施例及附圖給出，其中圖1為觸電電流波形的頻譜圖。
圖2為第一實施例的線路圖。
圖3為第二實施例的方塊圖。
參見圖2、圖3，本發(fā)明第一實施例中的全自動觸電保安裝置包括有零序電流互感器〔2〕，零序電流互感器的鐵芯采用非晶態(tài)鐵芯，其初級線圈〔3、4〕串接在繼電器觸點〔1〕與負載〔5〕之間，并通過觸點〔1〕與交流電源相連，通常流入零序電流互感器〔2〕的電流I1與流出零序電流互感器〔2〕的電流I2相等，零序電流互感器〔2〕的輸出線圈〔6、7〕上的電壓為零。當負載〔5〕對地或電流互感器〔2〕與負載〔5〕之間的導(dǎo)線對地產(chǎn)生漏電或觸電時，在零序電流互感器〔2〕的輸出線圈〔6、7〕上產(chǎn)生與上述對地電流(即漏電或觸電電流)成正比的交流電壓。輸出線圈〔6、7〕分別與電容〔8、9〕并聯(lián)，組成對頻率F1的諧振電路。此諧振電路對電源電壓的頻率則是失諧的。電容〔10〕與電阻〔12〕及電容〔11〕與電阻〔13〕電路的幅頻特性為F(X)=ω CR1+(ω CR)2]]>當頻率F2及F3的分量通過時傳輸系數(shù)較大而電源頻率的信號通過選頻網(wǎng)絡(luò)時總的傳輸系數(shù)較小。零序電流互感器輸出線圈〔6、7〕上的電壓分別經(jīng)過電容〔10〕及電容〔11〕送到可控硅〔14〕及可控硅〔15〕的控制極。兩個控制電壓的大小相等、相位相差180度，用以控制可控硅〔14、15〕的導(dǎo)通，兩可控硅〔14、15〕的陽極及陰極并聯(lián)在一起，并接主繼電器線圈〔16〕后連到直流電源〔17〕。只要其中有一個可控硅導(dǎo)通，繼電線圈〔16〕就通電，切斷電源。采用兩個可控硅的原因是保證不論在正半周觸電還是負半周觸電都有一個可控硅可以導(dǎo)通，迅速切斷電源，而不致延長動作時間。零序電流互感器的線圈〔6〕、電容〔8〕、電容〔10〕、電阻〔12〕及零序電流互感器的線圈〔7〕、電容〔9〕、電容〔11〕、電阻〔13〕分別組成的選頻網(wǎng)絡(luò)對電源頻率的漏電信號有較大的抑制作用，而對觸電電流中的F1、F2、F3各分量由于諧振電路及RC電路的作用有著較高的傳遞系數(shù)，因而觸電電流的動作值小于30毫安就能動作，而線路對地漏電電流的動作電流可以調(diào)到70毫安或更高一些。動作時間小于0.08秒。
參見圖4，本發(fā)明的第二實施例為在此電路上加裝邏輯判斷電路，邏輯判斷電路的信號取自零序電流互感器的輸出，邏輯判斷電路的輸出信號接到兩可控硅〔14、15〕的陰極，使兩可控硅閉鎖，只有當觸電電流或漏電電流達到額定動作值時，邏輯判斷電路輸出為零，此時可控硅〔14、15〕的導(dǎo)通與否受控制極電壓的控制，其工作情況與第一實施例相同，加裝邏輯判斷電路的目的是為了更好地抑制干擾，進一步減少誤動作。邏輯判斷電路包括選頻電路，基準電壓產(chǎn)生器，電壓比較器，共有兩個支路，一為觸電支路，一為漏電支路，兩個支路的輸出同時送到或門電路，當任一支路的輸出達到額定值時，邏輯電路中或門電路的輸出都為零。觸電、漏電兩種狀態(tài)的分開是通過選頻電路解決的，其工作原理與第一實施例相同，然后通過與基準電壓產(chǎn)生器產(chǎn)生的電壓相比較，當輸入到電壓比較器的電壓大于基準電壓時，電壓比較器就有信號輸出，通過或門電路使可控硅〔14、15〕解除閉鎖。
權(quán)利要求
1.一種觸電保護動作電流額定值與漏電保護動作電流額定值不同的全自動觸電保安裝置，包括零序電流互感器[2]，信號傳輸網(wǎng)絡(luò)、固體開關(guān)、繼電器[16]、直流電源[17]，上述零序電流互感器[2]的初級線圈連到上述繼電器觸點[1]與負載[5]之間，零序電流互感器[2]的輸出線圈上的電壓經(jīng)信號傳輸網(wǎng)絡(luò)送到固體開關(guān)上，控制上述固體開關(guān)的導(dǎo)通，上述繼電器線圈[16]連在固體開關(guān)及直流電源之間，上述繼電器的觸點[1]連在交流電源及上述零序電流互感器的初級線圈之間，本發(fā)明的特征在于上述信號傳輸網(wǎng)絡(luò)為選頻網(wǎng)絡(luò)，上述固體開關(guān)為并聯(lián)的兩個固體開關(guān)[14、15]，分別受從零序電流互感器[2]經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)送來的兩個大小相等，相位相差180度的電壓控制，第一固體開關(guān)[14]在控制電壓的正半周導(dǎo)通，第二固體開關(guān)[15]在控制電壓的負半周導(dǎo)通。當對地漏電電流或觸電電流達到額定值時，固體開關(guān)導(dǎo)通，繼電器動作，切斷電源。
2.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征為上述固體開關(guān)為可控硅。
3.如權(quán)利要求
1所述的裝置其特征為上述選頻網(wǎng)絡(luò)包括零序電流互感器〔2〕的輸出線圈〔6、7〕、電容〔8、9〕、電容〔10、11〕、電阻〔12、13〕。
4.如權(quán)利要求
1所述的裝置，其特征在于零序電流互感器〔2〕的鐵芯可以用任何磁性材料，特別是由非晶態(tài)材料制成的鐵芯。
5.如權(quán)利要求
1～4中任一權(quán)利要求
所述的裝置，其特征在于固體開關(guān)由邏輯判斷電路的輸出信號所閉鎖，只有當動作電流達到額定值時才去掉閉鎖信號。
6.如權(quán)利要求
5所述的裝置，其特征在于上述邏輯判斷電路包括觸電及漏電兩套選頻網(wǎng)絡(luò)、基準電壓產(chǎn)生器、電壓比較器、或門電路。
專利摘要
一種觸電保護動作電流額定值與漏電保護動作電流額定值不同的全自動觸電保安裝置，是對電流動作型的漏電保護器的一種改進，通過頻率選擇，做到使漏電保護器的漏電動作電流的額定值較高，而觸電時動作電流的額定值仍可保持較小，特別可以適用于雨季較長及有黃梅季節(jié)的地區(qū)或設(shè)備環(huán)境較為潮濕的工作場所。
文檔編號H02H5/00GK85100422SQ85100422
公開日1986年8月20日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者陳策沾 申請人:陳策沾導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan