專利名稱：全自動單相用電保護器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對電器設備及人身進行自動保護的裝置。
在人體觸電或用電系統漏電、短路及過載時，現有的全自動用電保護器都能迅速切斷電源。然而觸電者擺脫或故障排除后，這些用電保護器均不能自動恢復供電，只有靠按動保護器上的復位按鈕或采用延時電路達到恢復供電的目的，通過自動延時恢復供電會使觸電后的人體或出現漏電、短路及過載的用電系統再次受到電擊。
本實用新型的目的是提供一種在電網電壓過壓、欠壓、負載短路、過載及漏電、人體觸電等故障時能迅速切斷電源，當故障排除后又能自動恢復供電的全自動用電保護器。
本實用新型由自動空氣開關(1)、電源(2)、短路、過載監(jiān)測復位電路(3)、過壓、欠壓取樣電路(4)、穩(wěn)壓電路(5)、觸電、漏電取樣電路(6)信號放大及判別電路(7)、執(zhí)行機構(8)、過流、短路取樣電路(9)和聲光報警指示電路(10)構成。在觸電、漏電取樣電路(6)的零序互感器中增設至少一組維持線圈，維持線圈通過執(zhí)行機構(8)的轉換觸點與觸電、漏電負載連接。在正常情況下維持線圈不通過電流或通過微弱電流，它不影響在互感器中所產生的磁通平衡狀態(tài)。只有在發(fā)生觸電或漏電到一定值時，火線上的電流將增大，該電流通過觸電，漏電負載流入地下，因而在互感器鐵芯中將產生剩余磁通，次級感應線圈產生感應電壓，該電壓經放大整流比較后觸發(fā)執(zhí)行機構動作而切斷電源，此時轉換觸點閉合，電源可經維持線圈、轉換觸點向觸電體施加檢測信號，由于火線仍存在觸電電流，感應線圈繼續(xù)有感應電壓產生，將該電壓輸入到信號放大及判別電路(7)，控制執(zhí)行機構(8)繼續(xù)維持切斷電源狀態(tài)，當故障排除后檢測信號隨之中斷，自動恢復對負載供電。短路、過載監(jiān)測復位電路(3)的輸入端連接在負載的輸入端上，當過流或短路時，過流、短路取樣電路(9)將取樣信號送到信號放大及判別電路(7)。觸發(fā)執(zhí)行機構(8)動作切斷負載電源。短路、過載監(jiān)測復位電路(3)向負載端發(fā)出監(jiān)測信號，該信號通過負載反饋回短路過載、監(jiān)測復位電路(3)，然后送入信號放大及判別電路(7)，繼續(xù)維持切斷負載電源，當故障排除后，送到信號放大及判別電路(7)的檢測電壓促使執(zhí)行機構改變切斷狀態(tài)，自動恢復供電。
結合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細闡述

圖1——是本實用新型的原理方框圖。
圖2——是本實用新型的電原理圖。
圖3——是圖2之零序互感器中維持線圈的另一種實施例圖。
圖4——是圖2之零序互感器中維持線圈的又一種實施例圖。
如附圖所示，本實用新型的電源由變壓器B1、二級管D1－D4、電容C3－C5、電阻R7、R8穩(wěn)壓器IC1構成，B1的初級接在自動空氣開關2K之后，IC1是采用317集成塊的三端穩(wěn)壓器。220V電源經自動空氣開關，變壓器B1降壓，D1－D4和C3－C5整流濾波穩(wěn)壓后供給保護器直流電。
執(zhí)行機構(8)由電阻R30－R32、二極管D21、晶體管BG3、續(xù)電器J、交流接觸器JC組成，繼電器J并聯在晶體管BG3上。信號放大及判別電路(7)是由LM324四運算放大器IC4－IC7組成，把運算放大器當比較器用，每個比較器的輸出端都通過一個隔離二極管D17－D20，然后將四個比較器并聯在一起經電阻R31與BG3的基極連接，在正常情況下各比較器輸出低電位，BG3處于截止狀態(tài)，電源經R32流入繼電器J，J通電吸合，其轉換觸點J1閉合，交流接觸器JC因通電而動作，使連接在電源與負載輸入端之間較流接觸器轉換觸點JC3、JC4閉合，220V電源經自動空氣開關ZK、交流接觸器的轉換觸點JC3、JC4向負載供電，當遇到故障時只要四個比較器中的任一個比較器輸出高電位，都會使BG3由截止變成飽和導通，因飽和壓降較低，繼電器丁迅速失電而釋放，交流接觸器JC也跟隨釋放，JC3、JC4斷開，供給負載的電源被立即切斷。
過壓、欠壓取樣電路(4)包括電阻R10－R14，可變電阻W1、W2及LED其基準電壓都取自穩(wěn)壓電源經電阻R11、R13及LED分壓后取得。將過壓基準電壓加在IC4的反相端，其取樣電壓取自可變電阻W1上的電壓，將該電壓加在IC4的同相端，W1上的電壓隨外界電壓變化，在正常工作時W1的電壓低于基準電壓，當線路電壓超過正常值時，W1的電壓高于基準電壓，IC4輸出高電位觸發(fā)執(zhí)行機構動作，切斷負載電源，待外電源恢復正常電壓后又自動恢復供電。
欠壓的基準電壓加在IC5的同相端，取樣電壓取決W2的電壓并將其加在IC5的反相端，把W2的電壓調到高于基準電壓，當線路電壓低于正常值，使反相端電壓低于同相端電壓，IC5輸出高電位，供給負載的電源被切斷，外電源上升到正常值又自動恢復供電。
觸電、漏電取樣電路(6)包括零序互感器B2，電阻R22－R25，電容C11－C12二極管D16，在零序互感器B2中增設至少一組維持線圈，在本實施例中增設了兩組維持線圈L2、L4，L2、L4的一端分別接在零序互感器初級繞組L1、L5的輸入端上，另一端經電阻R3、R4(或電容器)后并接在一起再通過執(zhí)行機構的轉換觸點J2與負載輸入端相連，在觸電、漏電情況下，火線上的電流將增加，此時在次級感應線圈L3上產生感應電壓，該電壓作為觸電，漏點的取樣信號經整流濾波后再通過R23加在比較器IC7的同相端。當觸電或漏電時，IC7同相端電壓超過反相端電壓(基準電壓)，IC7輸出高電位，執(zhí)行機構動作負載的電源被切斷。因執(zhí)行機構中繼電器J釋放后其轉換觸點J2閉合，當故障仍然存在時，電源可經維持線圈L3、R3和J2向觸電體施加檢測信號，使零序互感器B2次級線圈L3的感應電壓仍存在，IC7繼續(xù)輸出高電位，負載的電源維持在被切斷的狀態(tài)。故障排除后，檢測信號隨之中斷，自動恢復向負載供電。
本實用新型在零序互感器中增設維持線圈還可通過以下兩種方式達到一種是將維持線圈L2、L4的一端分別接變壓器的次級，其另一端并接后通過轉換觸點J2連接在負載輸入端上(見圖4)。第二種實施方式是將一組維持線圈L2的一端接零序互感器初級繞組(火線)L1的輸入端，另一端經電阻R3后通過轉換觸點J2與負載輸入端相連(見同3)，本實用新型還可設多組維持線圈，因串在維持線圈上的電阻取值較大，故施加到觸電體的檢測信號特別微弱。
過流、短路取樣電路(9)由電阻R9、R18、R19、R20、電容C9、C13、可變電阻W3、W4、過流繼電器LJ、二極管D13、D15構成，其基準電壓取自非穩(wěn)壓端經電阻R9、W3后加到IC6的反相端，W3的電壓隨外界電壓變化，根據允許的負載電壓適當調整W3的電壓值，選擇合適的基準電壓，取樣信號來自加繞在過流繼電器LJ的次級線圈，次級線圈的感應電壓經R18、W4通過整流濾波后加在IC6的同相端，調整W4使加在同相端的電壓低于反相端的基準電壓。當過流時，線路上流過L丁的電流增加，使得次級線圈上的感應電壓上升IC6輸出高電位，觸發(fā)執(zhí)行機構動作，切斷負載電源，此時由二極管D9－D12、D14、電容C8、電阻R16、R17組成的短路、過載監(jiān)測復位電路(3)的輸入端通過交流接觸器JC的轉換觸點JC6、JC7向負載端發(fā)出檢測信號，其反饋回來的信號在R16上產生檢測壓降Ua，該壓降經電阻R17分壓后加在IC6的同相端。因短路時流經負載的電流較大，使得送入到IC6同相端的檢測電壓仍高于反相端電壓，IC6仍輸出高電位繼續(xù)維持切斷負載電源，故障排除后，流經負載的電流迅速減小，使檢測電壓低于基準電壓，IC6輸出低電位，執(zhí)行機構改變切斷狀態(tài)，自動恢復供電。
萬一上述的電子線路失靈，過流繼電器LJ同樣因過流而動作，通過其常閉觸點LJ1的斷開，而切斷負載電源，常開觸點LJ2閉合接通時間繼點器SJ，延遲到一定時間(最多60秒)后，SJ1閉合從而接通交流接觸器JC，自動恢復供電，如仍然過載則重復上述過程。
本實用新型在電網電壓過壓、欠壓，負載短路，過載及漏電。人體觸電等故障時能迅速切斷電源，當故障排除后又能自動恢復供電，該保護器在電源的輸入端接有熔斷器RO和自動空氣開關2K，同樣也能對過載、短路進行保護，對危及電氣火災的短路、過載故障進行三級保護，使其危害降到最低限度。在熔斷器RO與自動空氣開關管ZK之間還接有氧化鋅壓敏電阻RMG，可抑制浪涌電壓，防止雷擊。本實用新型還具有線路工作可靠，靈敏度高并有聲光報警及部分電路有自檢功能的特點。
本實用新型聲光報警電路(10)由二極管D5－D8、電容C6、C7、穩(wěn)壓器IC2、四聲報警集成塊C3、電阻R15、晶體管BG1、BG2及喇叭組成聲音報警，而由晶體管BG4－BG7、電阻R26－R29、指示燈XD2－XD5構成光電報警，BG4－BG7的基級通過電阻R26－R27按A、B、C、D、的順序對應接到各比較器的輸出端，當線路出現故障，交流接觸器的常閉觸點JC5閉合，IC3因通電而發(fā)出報警聲，同時對應的比較器輸出高電位，可觸發(fā)相應的三極管BG飽和導通，使報警指示燈發(fā)亮(規(guī)定XD2為綠色表示過壓報警，XD3為白色表示欠壓報警，XD4為黃色代表短路，過載報警，XD5為紅色是觸電、漏電報警)。
由AN1和R1組成觸電，漏電自檢電路，按下AN1負載電源應中斷并發(fā)出聲光報警，表示該電路工作正常，由AN2、R5、R6、C2組成短路，過載自檢電路，按動AN2此時負載電源立即中斷并發(fā)出聲光報警，表明短路，過載保護電路工作正常。
將觸電漏電、過壓、欠壓、過載、短路等保護功能的電子元件及24V穩(wěn)壓電源，繼電器等安裝在一塊線路板上，然后裝在機盒內，面板安裝4只故障指示燈。
為了防止相互干擾，將交流接觸器，過流繼電器，時間繼電器、零序互感器，報警電路元器件安裝在另一盒內，面板安裝電源指示燈XD1、觸、漏電及短路，過載檢查按鈕，各部分均由導線連接。
權利要求1.一種全自動單相用電保護器，包括自動空氣開關(1)、電源(2)、短路、過載監(jiān)測復位電路(3)，過壓、欠壓取樣電路(4)、穩(wěn)壓電路(5)、觸電、漏電取樣電路(6)、信號放大及判別電路(7)、執(zhí)行機構(8)、過流、短路取樣電路(9)和聲光報警指示電路(10)，其特征在于上述觸電、漏電取樣電路(6)的零序互感器中增設至少一組維持線圈，維持線圈經執(zhí)行機構(8)的轉換觸點向觸電，漏電負載(11)施加檢測信號，將所檢測到信號送入信號放大及判別電路(7)，短路、過載監(jiān)測復位電路(3)輸出監(jiān)測信號到負載(11)的輸入端，其反饋會來的信號加在信號放大及判別電路(7)上。
2.根據權利要求1所述的用電保護器，其特征在于所述的維持線圈為兩組L2、L4，其一端分別接在零序互感器B2初級繞組L1、L5的輸入端上，另一端經電阻R3、R4后并接在一起再通過執(zhí)行機構(8)的轉換觸點J2與負載輸入端相連。
3.根據權利要求2所述的用電保安器，其特征在于維持線全L2、L4的一端分別接變壓器的次級，其另一端并接后經執(zhí)行機構(8)的轉換觸點J2連接在負載的輸入端上。
4.根據權利要求1所述的用電保護器，其特征在于所述維持線圈為一組L2，其一端接在零序互感器初級繞組L1(火線)的輸入端上，另一端經電阻R3后通過執(zhí)行機構(8)的轉換觸點J2與負載輸入端相連。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的用電保護器，其特征在于由二級管D9－D12、D14、電容C8、電阻R16、R17構成短路，過載監(jiān)測復位電路(3)。
專利摘要一種全自動單相用電保護器，在線路電壓過壓、欠壓、負載短路、過載、用電系統漏電及人體觸電時，均能迅速切斷負載電源，同時本機所增設的短路，過載監(jiān)測復位電路和在零序互感器中設置的維持線圈，將對負載輸出檢測信號，判斷故障存在與否，當故障存在繼續(xù)維持負載電源被切斷的狀態(tài)并發(fā)出聲光報警，故障排除后自動恢復供電，本機還增加了自動空氣開關和過流繼電器，對危及電氣火災的短路、過載進一步加強保護。
文檔編號H02H3/32GK2060602SQ89219000
公開日1990年8月15日 申請日期1989年11月5日 優(yōu)先權日1989年11月5日
發(fā)明者張柏禧, 黃傳賢 申請人:廣西柳州市三環(huán)自動化控制設備廠