專利名稱:家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器的制作方法
本實(shí)用新型是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓，通電延時(shí)啟動(dòng)家用電器，預(yù)防觸電并可報(bào)警的多功能電器自動(dòng)保護(hù)器，屬于電路緊急保護(hù)裝置。
隨著家用電器的普遍使用，家庭中用電安全問(wèn)題愈來(lái)愈受到人們注重。一般家庭希望自己的家用電器能工作在一個(gè)比較穩(wěn)定的電壓范圍里；希望家用電器一旦漏電就能報(bào)警或者當(dāng)人體不慎觸及時(shí)能自動(dòng)切斷電源；希望某些家用電器特別是電冰箱不要在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)不斷啟動(dòng)，等等。如能這樣安全使用家用電器，一方面可延長(zhǎng)家用電器的使用壽命。另外也可保障人員、財(cái)產(chǎn)安全。為了滿足人們的需求，一些電器緊急保護(hù)裝置已研制成功，或投放市場(chǎng)。如上海保安電器廠的觸電保安器就是一種防止人體觸電的緊急保護(hù)器；《無(wú)線電》雜志1984年12期第26頁(yè)的《自保式觸電保安器》也是一種防止觸電的緊急保護(hù)裝置。這類保安器的主要性能是，動(dòng)作電流小于20毫安，動(dòng)作時(shí)間小于0.1秒。此外，航空部的航空儀表廠也推出了JWD系列小型家用自動(dòng)交流穩(wěn)壓器。其輸出功率為100瓦－350瓦，適用于輸入電壓為170伏－250伏，穩(wěn)壓輸出為220伏±6％的范圍。這些電器保護(hù)裝置比較實(shí)用、簡(jiǎn)便，但是它們的功能都單一，且有較大的局限性。例如《家用自動(dòng)交流穩(wěn)壓器》用于家用電冰箱時(shí)，就不能再接用電視機(jī)等，否則會(huì)干擾電視機(jī)等其它家用電器的工作狀態(tài)。本實(shí)用新型對(duì)這類電器緊急保護(hù)裝置作了改進(jìn)，克服了現(xiàn)有電器緊急保護(hù)器的上述不足之處，發(fā)展設(shè)計(jì)成一種一機(jī)多用的，多功能自動(dòng)保護(hù)器。用它可同時(shí)向冰箱、洗衣機(jī)、電風(fēng)扇、電視機(jī)等供電，且不會(huì)因本機(jī)而相互產(chǎn)生干擾，是一種較好的家用電器緊急保護(hù)裝置。
本實(shí)用新型的目的是把斷電保護(hù)延時(shí)電路、電器外殼帶電報(bào)警和觸電保護(hù)電路、欠壓和過(guò)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)電路組合在一起，設(shè)計(jì)成一種輸出功率可達(dá)600瓦的多功能家用電器自動(dòng)保護(hù)器，能穩(wěn)定電壓，延時(shí)開啟用電設(shè)備，使家用電器安全可靠地工作。
本實(shí)用新型家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器主要由斷電保護(hù)延時(shí)電路部份、漏電保護(hù)電路部分和欠壓、過(guò)壓調(diào)節(jié)電路部分構(gòu)成。斷電保護(hù)延時(shí)電路部分主要由微調(diào)電阻R5、電容C4、雙基極晶體管BG3、晶體管BG4和繼電器J1組成，電路工作電源直接由市電經(jīng)RC降壓整流獲得，其動(dòng)作原理如下家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器接入市電網(wǎng)，其中繼電器J1常閉觸點(diǎn)J1－1接通直流電，以供斷電保護(hù)延時(shí)電路工作，這時(shí)，斷電保護(hù)延時(shí)電路中的雙基極晶體管BG3暫時(shí)截止，電容C4充電，當(dāng)電容C4兩端的電壓升高到雙基極管BG3的峰點(diǎn)電壓時(shí)，雙基極管進(jìn)入導(dǎo)通狀態(tài)，使與其相連接的晶體管BG4也立即導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器J1吸合，繼電器觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換，常閉觸點(diǎn)斷開，在繼電器觸點(diǎn)J1－2、J1－3閉合時(shí)負(fù)載通電開啟。同時(shí)，繼電器的自保觸點(diǎn)J1－4接通，維持繼電器J1的吸合狀態(tài)，延時(shí)電路工作結(jié)束。漏電保護(hù)電路部分主要由電流互感器B1、晶體管BG1、BG2構(gòu)成的電子開關(guān)以及繼電器J1組成。漏電保護(hù)電路與延時(shí)電路共用一個(gè)執(zhí)行繼電器J1。其直流電源同樣由RC降壓整流后供給。負(fù)載工作正常時(shí)，漏電保護(hù)電路中的電流互感器B1的兩組初級(jí)線圈(即4.5端和3.6端)因參數(shù)對(duì)稱，流過(guò)的電流大小相等、方向相反，磁通互相抵消，故B1的次級(jí)1.2端無(wú)信號(hào)電壓輸出，晶體管BG1和BG2均處于截止。但當(dāng)負(fù)載火線對(duì)地有漏電，且達(dá)到一定程度時(shí)，電流互感器B1的兩組初級(jí)線圈中流過(guò)的電流大小不一致，因而有電動(dòng)勢(shì)感應(yīng)到B1的次級(jí)，從而觸發(fā)晶體管BG2導(dǎo)通，晶體管BG1是為加速BG2導(dǎo)通而接入。BG2的飽和導(dǎo)通使電子開關(guān)瞬時(shí)即呈近似短路狀態(tài)，繼電器J1的線圈電壓因此而突然下降，使J1立即釋放并切斷了負(fù)載電源，防止觸電事故的發(fā)生。輸出插座中的地線接頭和零線間接入了氖燈指示報(bào)警器ND2，能顯示出負(fù)載外殼是否漏電。而使用無(wú)地線接頭的二芯插座時(shí)，當(dāng)負(fù)載外殼帶電雖不能報(bào)警顯示，但當(dāng)人體觸及時(shí)，人體與地形成漏電通路，漏電保護(hù)器同樣會(huì)立即動(dòng)作，通過(guò)繼電器J1的釋放切斷負(fù)載電源，防止觸電事故發(fā)生。保護(hù)電路中的AN1按鈕可模擬人體觸電狀態(tài)，隨時(shí)檢查本機(jī)工作正常與否，即一按下此按鈕，負(fù)載電源應(yīng)立即切斷。欠壓和過(guò)壓調(diào)節(jié)電路部分主要由自耦變壓器B2、繼電器J2、J3及電壓取樣調(diào)整電路等組成。電壓調(diào)整原理如下，當(dāng)市電電壓在190伏－235伏間較正常的范圍時(shí)，繼電器J2、J3均不動(dòng)作，負(fù)載通過(guò)繼電器的J2－2、J3－1轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)中的常閉觸點(diǎn)由市電直接供電。當(dāng)市電電壓低于190伏時(shí)，由取樣電阻R12獲得的取樣電壓低于穩(wěn)壓管D11的擊穿電壓、D11截止，晶體管BG5由正常導(dǎo)通狀態(tài)轉(zhuǎn)為截止，而晶體管BG6卻由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器J2吸合，本機(jī)輸出電壓通過(guò)繼電器的J2－1和J2－2觸點(diǎn)轉(zhuǎn)換到由自耦變壓器B2的1、4端輸出，形成自耦變壓器升壓，使輸出電壓自動(dòng)調(diào)高。當(dāng)市電回升到205伏左右時(shí)，R12上的取樣電壓重新升高，使穩(wěn)壓管D11導(dǎo)通，晶體管BG5導(dǎo)通，而晶體管BG6截止，繼電器J2釋放，負(fù)載仍恢復(fù)由市電直接供電。又當(dāng)市電高于235伏左右時(shí)，取樣電阻R17上的取樣電壓可使穩(wěn)壓管D14導(dǎo)通，晶體管BG7也導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器J3吸合，繼電器的J3－1觸點(diǎn)使自耦變壓器B2的1、2端輸出電壓，形成自耦變壓器降壓，本機(jī)輸出電壓自動(dòng)調(diào)低。當(dāng)市電降回到225伏左右時(shí)，R17上的取樣電壓也降低，穩(wěn)壓管D14截止，晶體管BG7截止，繼電器J3釋放，負(fù)載仍回復(fù)到由市電直接供電。由上可見(jiàn)，調(diào)節(jié)取樣電阻R12，R17上的取樣電壓可通過(guò)繼電器J2、J3控制本機(jī)的輸出電壓范圍。另外，為了不使某些不確定的意外因素引起繼電器J2、J3同時(shí)接通，造成自耦變壓器B2的短路故障，在電路中接入了繼電器的J3－2常閉觸點(diǎn)，保證J2、J3不能同時(shí)吸合。
本實(shí)用新型家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器的優(yōu)點(diǎn)是，功能比較齊全，兼有漏電報(bào)警、觸電保安，短時(shí)斷電延時(shí)保護(hù)，欠壓、過(guò)壓自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能。同時(shí)，由于本機(jī)采用了自耦變壓器，可獲得較大功率輸出，且降低成本和體積。另外，使用本機(jī)可以一機(jī)多用，不會(huì)因本機(jī)而互相干擾，故是一種簡(jiǎn)單、方便、可靠的家用電器緊急保護(hù)裝置。
圖1是本實(shí)用新型家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器的外形圖。其中，〔1〕是機(jī)殼；〔2〕是面板上的輸出插座；〔3〕是本機(jī)電源開關(guān)；〔4〕是電源指示燈ND1；〔5〕是快通按鈕AN2；〔6〕是漏電報(bào)警顯示ND2；〔7〕是校驗(yàn)按鈕AN1；〔8〕是電源保險(xiǎn)絲；〔9〕是本機(jī)電源線及插頭。
圖2是本實(shí)用新型家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器的電路方框圖。其中，〔10〕是電流互感器；〔11〕是電子開關(guān)；〔12〕是延時(shí)單元；〔13〕是輸出通斷執(zhí)行單元；〔14〕是低壓直流電源；〔15〕是欠壓、過(guò)壓調(diào)節(jié)單元；〔16〕是欠壓調(diào)整控制單元；〔17〕是過(guò)壓調(diào)整控制單元；〔18〕是輸出部分；〔6〕是漏電報(bào)警顯示器。
圖3是本實(shí)用新型家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器的電原理圖。
下面結(jié)合本實(shí)用新型家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器的實(shí)施例。
本實(shí)用新型按附圖2由電流互感器〔10〕、電子開關(guān)〔11〕、延時(shí)單元〔12〕、輸出通斷執(zhí)行單元〔13〕、低壓直流電源部分〔14〕、欠壓、過(guò)壓調(diào)節(jié)單元〔15〕、欠壓調(diào)整控制單元〔16〕、過(guò)壓調(diào)整控制單元〔17〕、輸出部分〔18〕、漏電報(bào)警顯示〔6〕等部分組成。其中，斷電保護(hù)延時(shí)啟動(dòng)部分由低壓直流電源〔14〕；延時(shí)單元〔12〕；輸出通斷執(zhí)行單元〔13〕和輸出部分〔18〕構(gòu)成。將本機(jī)電源插頭接上市電，接通電源開關(guān)〔3〕后，延時(shí)單元〔12〕和輸出通斷執(zhí)行單元〔13〕在低壓直流電源〔14〕的R11、C6降壓，D3－D6整流后所提供的直流電源下工作。即在電源短時(shí)斷電后又接通的情況下，家用電器不會(huì)立即啟動(dòng)，將由延時(shí)單元控制一定的時(shí)間后再予啟動(dòng)。控制過(guò)程如圖3，當(dāng)電源短時(shí)斷電再次接通時(shí)，延時(shí)單元中的晶體管BG3、BG4暫時(shí)處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C4通過(guò)與其連接的微調(diào)電阻R5和電阻R6充電，當(dāng)電容C4兩端電壓升到雙基極管BG3的峰點(diǎn)電壓時(shí)，與它連接的雙基極管BG3導(dǎo)通，隨即晶體管BG4也導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器J1吸合，家用電器通電工作。同時(shí)，繼電器J1的一組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)J1－1中的常閉觸點(diǎn)同時(shí)斷開，切斷延時(shí)單元直流電源，延時(shí)啟動(dòng)家用電器動(dòng)作完成。延時(shí)時(shí)間的長(zhǎng)短可調(diào)節(jié)微調(diào)電阻R5設(shè)定。連接在晶體管BG4集電極與直流電源負(fù)端之間的快通按鈕AN2可在不需延時(shí)時(shí)快速啟動(dòng)家用電器。本實(shí)用新型的漏電保護(hù)部分由圖2的電流互感器〔10〕、電子開關(guān)〔11〕、輸出通斷執(zhí)行單元〔13〕、輸出部分〔18〕、漏電報(bào)警顯示器〔6〕和低壓直流電源〔14〕組成。漏電保護(hù)過(guò)程如圖3，電子開關(guān)〔11〕同樣由低壓直流電源〔14〕的R11、C6降壓，D3－D6整流后經(jīng)繼電器J1的一組轉(zhuǎn)換觸點(diǎn)J1－1中的常開觸點(diǎn)在繼電器吸合后提供直流電源。如上所述，延時(shí)啟動(dòng)家用電器后若家用電器對(duì)地?zé)o漏電現(xiàn)象，因電流互感器B1中的兩組初級(jí)線圈參數(shù)對(duì)稱，流過(guò)的電流大小相等、方向相反、磁通相互抵消，互感器B1的次級(jí)無(wú)信號(hào)輸出、與其連接的電子開關(guān)中的晶體管BG1、BG2則截止，處于吸合狀態(tài)的繼電器J1工作不受影響，家用電器能正常工作。一旦家用電器對(duì)地有漏電，且達(dá)到由微調(diào)電阻R3設(shè)定數(shù)值時(shí)，互感器B1的二組初級(jí)線圈中流過(guò)的電流大小就不一致，互感器B1的次級(jí)線圈1、2端有感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而觸發(fā)晶體管BG2導(dǎo)通，使電子開關(guān)瞬間達(dá)到近似短路狀態(tài)。晶體管BG1是為加速晶體管BG2的導(dǎo)通而接入的。電子開關(guān)一旦短路，繼電器J1兩端電壓大幅度下降至釋放電壓以下，繼電器J1立即釋放，切斷家用電器電源，防止事故發(fā)生。同樣，由于人體觸模漏電家用電器而對(duì)地形成漏電回路時(shí)，也會(huì)立即切斷家用電器電源，防止觸電事故發(fā)生。氖燈報(bào)警指示器ND2〔6〕接在輸出插座〔2〕的地線和零線間，可在家用電器外殼帶電時(shí)點(diǎn)亮作報(bào)警指示，提醒用戶注意。電源指示燈ND1〔4〕為氖燈。連接在互感器B1的3、5端的校驗(yàn)按鈕AN1〔7〕，可模擬人體觸電用以檢驗(yàn)本機(jī)漏電保護(hù)部分是否可靠，按下此按鈕，本機(jī)輸出電源應(yīng)立即切斷。本實(shí)用新型的欠壓和過(guò)壓調(diào)整部分由欠壓、過(guò)壓調(diào)節(jié)單元〔15〕，欠壓調(diào)整控制單元〔16〕、過(guò)壓調(diào)整控制單元〔17〕、輸出部分〔18〕組成。本機(jī)輸出電壓調(diào)整過(guò)程如圖3。當(dāng)市電電壓在190伏－235伏間較正常情況時(shí)，控制單元中的繼電器J2、J3均不動(dòng)作，本機(jī)輸出電壓由繼電器觸點(diǎn)J2－2和J3－1中的常閉觸點(diǎn)直接接市電輸出。當(dāng)市電電壓低于190伏時(shí)、欠壓、過(guò)壓調(diào)節(jié)單元〔15〕，欠壓調(diào)整控制單元〔16〕工作。其中，自耦變壓器B2次級(jí)5、6端的電壓經(jīng)整流管D7－D10整流后的直流電壓也相應(yīng)下降，取樣微調(diào)電阻R12上的取樣電壓低于穩(wěn)壓管D11的擊穿電壓時(shí)，穩(wěn)壓管截止，與其連接的晶體管BG5也截止，而晶體管BG6則因電阻R13、R14、R16的偏置電壓而飽和導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器J2吸合，本機(jī)輸出電壓立即通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)J2－1和J2－2轉(zhuǎn)接到自耦變壓器B2的1、4端輸出，形成自耦變壓器升壓，使輸出電壓自動(dòng)調(diào)高。隨著市電電壓的回升，當(dāng)升到205伏左右時(shí)，晶體管BG5因穩(wěn)壓管D11的導(dǎo)通而導(dǎo)通，晶體管BG6恢復(fù)截止?fàn)顟B(tài)則繼電器J2釋放，本機(jī)輸出仍直接接入市電供電。又當(dāng)市電電壓超過(guò)235伏時(shí)，過(guò)壓、欠壓調(diào)節(jié)單元〔15〕、過(guò)壓調(diào)整控制單元〔17〕工作。同樣，自耦變壓器B2的次級(jí)5、6端的電壓經(jīng)整流后供過(guò)壓調(diào)整控制單元工作，即隨著市電電壓超出235伏，則自耦變壓器B2的次級(jí)電壓也升高，取樣微調(diào)電阻R17上的取樣電壓大于穩(wěn)壓管D14的擊穿電壓，穩(wěn)壓管D14導(dǎo)通，和穩(wěn)壓管連接的晶體管BG7也導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)繼電器J3吸合，本機(jī)輸出電壓自動(dòng)通過(guò)繼電器的觸點(diǎn)J3－1轉(zhuǎn)為自耦變壓器B2的1、2端輸出供電，即形成自耦變壓器降壓，輸出電壓自動(dòng)調(diào)低。當(dāng)市電電壓重又回降到225伏以下時(shí)，穩(wěn)壓管D14截止，晶體管BG7也截止，繼電器J3釋放，本機(jī)回復(fù)到直接由市電供電。為了防止某種不確定的意外因數(shù)使繼電器J2、J3同時(shí)吸合、導(dǎo)致自耦變壓器短路故障，因此將繼電器的常閉觸點(diǎn)J3－2接于晶體管BG5和BG6的發(fā)射極之間。
安裝完畢的家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器調(diào)試后即可接入電網(wǎng)供家用電器使用。調(diào)試可按如下步驟進(jìn)行(1)調(diào)節(jié)延時(shí)單元〔12〕中的微調(diào)電阻R5使繼電器J1在延時(shí)5分鐘后吸合以啟動(dòng)家用電器。(2)調(diào)節(jié)電子開關(guān)〔11〕中的微調(diào)電阻R3，使輸出端火線對(duì)地漏電等于8毫安時(shí)，繼電器J1釋放，切斷輸出電源。(3)調(diào)節(jié)欠壓調(diào)整控制單元〔16〕中的微調(diào)電阻R12，使輸入電壓在190伏時(shí)，繼電器J2啟動(dòng)。(4)調(diào)節(jié)過(guò)壓調(diào)整控制單元〔17〕中的微調(diào)電阻R17，使市電輸入在235伏時(shí)繼電器J3啟動(dòng)。經(jīng)調(diào)試合格的家用電器多功能自動(dòng)保護(hù)器功能齊全，輸出功率容量大、成本低，工作可靠，且可一機(jī)多用，是一種安全、實(shí)用的電路緊急保護(hù)裝置。
權(quán)利要求
1.一種包括外接市電的電源插頭[9]、電源開關(guān)[3]、輸出插座[2]、電源指示氖燈[4]、漏地報(bào)警指示器[6]、電源保險(xiǎn)絲[8]、電子開關(guān)[11]和電流互感器[10]構(gòu)成的漏電保護(hù)電路、輸出通斷執(zhí)行電路[13]、低壓直流電源[14]、過(guò)壓調(diào)整控制電路[17]和輸出電路[18]的家用電器自動(dòng)保護(hù)器，其特征在于還有由微調(diào)電阻R5、電容C4、雙基極晶體管BG3、晶體管BG4和繼電器J1構(gòu)成的延時(shí)電路[12]；由自耦變壓器B2、繼電器J2、繼電器J3構(gòu)成的欠壓、過(guò)壓調(diào)節(jié)電路[15]；由取樣微調(diào)電阻R12、穩(wěn)壓管D11、晶體管BG5、偏置電阻R13、R14、R15、R16、晶體管BG6、繼電器J2和繼電器J3構(gòu)成的欠壓調(diào)整控制電路以及有一個(gè)漏電保護(hù)電路和延時(shí)電路共用的執(zhí)行繼電器J1。
專利摘要
本實(shí)用新型是一種自動(dòng)調(diào)節(jié)電壓，通電后延時(shí)啟動(dòng)家用電器，預(yù)防觸電并可報(bào)警的多功能電器自動(dòng)保護(hù)器。它由斷電保護(hù)延時(shí)部分、漏電保護(hù)部分、欠壓和過(guò)壓調(diào)整部分組成。采用較小容量的自耦變壓器可獲得數(shù)倍至十倍的功率輸出，且可一機(jī)多用，即同時(shí)接用多種家用電器而不會(huì)因本機(jī)產(chǎn)生相互干擾。所以這是一種功能比較齊全，輸出功率容量大，方便，可靠的家用電器緊急保護(hù)裝置。
文檔編號(hào)H02H3/32GK86206560SQ86206560
公開日1987年10月3日 申請(qǐng)日期1986年12月12日
發(fā)明者鐘金權(quán) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海冶金研究所導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan