專利名稱：多功能電器保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能電器保護(hù)器。
現(xiàn)有的電器保護(hù)器，如自動(dòng)開(kāi)關(guān)、漏電保護(hù)器、保險(xiǎn)王等功能單一，具有多種保護(hù)功能的一般內(nèi)部元器件重復(fù)多、成本較高、安裝繁瑣，且動(dòng)作后不能有選擇地自動(dòng)恢復(fù)供電。如保險(xiǎn)王，只能保護(hù)過(guò)壓，過(guò)壓后動(dòng)作，使線路呈短路狀態(tài)，熔斷進(jìn)戶保險(xiǎn)絲，斷開(kāi)電源，達(dá)到保護(hù)的目的，但電網(wǎng)電壓是否恢復(fù)正常，用戶無(wú)法判斷，換上新保險(xiǎn)絲后，可能會(huì)使其再次熔斷，瞬間短路電流還可能燒傷人體，保險(xiǎn)盒也易損壞。開(kāi)關(guān)電源的大量采用，使高頻干擾隨之增加，各種電器通、斷產(chǎn)生的干擾脈沖對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，電子類家電、特別是以CPU為控制中心的家電功能易瞬間失常，如日光燈、調(diào)光臺(tái)燈的開(kāi)、關(guān)會(huì)使電視屏出現(xiàn)不規(guī)則亮點(diǎn)、亮條干擾，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞同步，造成聲音失真，出現(xiàn)噪音，且失峰干擾還會(huì)危及線路的絕緣。電網(wǎng)電壓的高、低直接影響著家用電器的使用壽命，過(guò)高的電壓將使使用中的家電工作電流增加、發(fā)熱，使絕緣過(guò)早老化，同時(shí)也對(duì)電氣設(shè)備的絕緣、耐壓造成危脅；過(guò)低的電壓將使電器設(shè)備起動(dòng)困難，嚴(yán)重時(shí)可燒毀電機(jī)等。線路因維修造成的斷續(xù)性停送電，將對(duì)工作中的家電產(chǎn)生沖擊電流，可造成彩電過(guò)早報(bào)廢，冰箱壓縮機(jī)頻繁起動(dòng)使電機(jī)過(guò)熱，特別是采用PTC熱元件的壓縮機(jī)，不僅起動(dòng)困難，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀之。現(xiàn)有的電流型漏電保護(hù)器，在電器設(shè)備漏電而接地線在總接地處斷開(kāi)時(shí)，漏電保護(hù)器因電流沒(méi)形成回路而不能切斷電源，這樣，所有接地線上的家電的金屬外殼上都將帶有危險(xiǎn)電壓。
本實(shí)用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，而提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，使用安全、方便，動(dòng)作后可自動(dòng)選擇是否送電，動(dòng)作靈敏、迅速、可靠、抗干擾性強(qiáng)，具有電壓、地線監(jiān)視，延時(shí)，漏電、短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)載等保護(hù)的多功能電器保護(hù)器。
本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)方案如下一種多功能電器保護(hù)器，包括延時(shí)執(zhí)行部分(4)和整流部分(2)，其特殊之處在于，它還包括濾波防雷部分(1)、比較電路(3)和反饋電路(5)，所述反饋電路(5)的輸出經(jīng)比較電路(3)輸入延時(shí)執(zhí)行部分(4)，延時(shí)執(zhí)行部分(4)的輸出接于濾波防雷部分(1)的輸入端；所述反饋電路(5)可包括過(guò)載反饋、短路和接地不良反饋、漏電反饋、過(guò)壓和欠壓及零壓反饋，所述過(guò)載反饋可包括與濾波防雷部分(1)中濾波線圈緊密接觸的熱敏電阻RT，所述短路、接地不良反饋可包括電阻R3、雙向觸發(fā)二極管SD，其一端與濾波防雷部分(1)相接，另一端接于可控硅SCR1的門極，所述漏電反饋可包括漏電檢測(cè)線圈L3；所述比較電路(3)由四電壓比較器IC2及其外圍基準(zhǔn)比較電阻構(gòu)成，包括過(guò)載比較、過(guò)壓和欠壓及零壓比較、漏電比較、短路和接地不良比較；所述延時(shí)執(zhí)行部分(4)中繼電器J的觸點(diǎn)J1-1、J1-2接于濾波防雷部分(1)的輸入端，所述濾波防雷部分(1)由濾波電容、濾波線圈和壓敏電阻構(gòu)成。
本實(shí)用新型的濾波防雷部分(1)可包括電容C1～C2和壓敏電阻RV1及濾波線圈L1～L2構(gòu)成的抑制非對(duì)稱干擾電路；還包括由電容C3～C4和壓敏電阻RV2～RV3組成的抑制對(duì)稱干擾電路。壓敏電阻RV1～RV3均可用瞬態(tài)電壓抑制二極管替代。
本實(shí)用新型的濾波防雷部分(1)可以是由壓敏電阻、濾波電容和濾波線圈構(gòu)成的π型電源濾波器或雙π濾波器。
本實(shí)用新型的延時(shí)執(zhí)行部分(4)可包括時(shí)基集成塊IC3，其輸入端接有延時(shí)電容C7和G的放電二極管D2及瞬動(dòng)開(kāi)關(guān)K2，其輸出接反相器BG1，反相器BG1的輸出經(jīng)可控硅SCR2接繼電器J。繼電器J也可用大功率雙向可控硅或大功率交流固態(tài)半導(dǎo)體繼電器替代。
附圖圖面說(shuō)明如下

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。
圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述參見(jiàn)圖1，本實(shí)用新型的濾波防雷部分1用于凈化電網(wǎng)電壓，抑制電網(wǎng)干擾沿電源線送入家用電器，也抑制用電設(shè)備產(chǎn)生的干擾進(jìn)入電網(wǎng)，并防止雷電波沿電源線進(jìn)入戶內(nèi)，同時(shí)用于過(guò)壓保護(hù)。整流部分2用于對(duì)市電降壓，并整定成直流電供本實(shí)用新型各部分電路使用。比較電路3是對(duì)反饋電路5送入的各種信號(hào)電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，并把比較結(jié)果以高阻態(tài)或低阻態(tài)形式送入延時(shí)執(zhí)行部分4。延時(shí)執(zhí)行部分4根據(jù)比較電路3的輸出信號(hào)，將用電設(shè)備與主電路延時(shí)接通、斷開(kāi)或手動(dòng)瞬時(shí)接通，完成停、送電。反饋電路5是將各種不正常情況以電壓高低形式反饋到比較電路3，將其與正常情況的參數(shù)值作比較。反饋電路5包括過(guò)載反饋，過(guò)壓、欠壓、零壓反饋，短路、接地不良反饋和漏電反饋等。
參見(jiàn)圖2，干擾包括非對(duì)稱干擾和對(duì)稱干擾，這些干擾經(jīng)濾波防雷部分1后將大大衰減，抗干擾濾波電容C1～C4對(duì)高頻干擾和尖峰干擾呈短路狀態(tài)，有很好地抑制作用；氧化鋅壓敏電阻RV1～RV3具有濾波防雷雙重作用，其對(duì)雷電波有很高的反應(yīng)速度，無(wú)放電延遲現(xiàn)象，且對(duì)過(guò)壓或尖峰脈沖有很好的吸收、抑制能力，抑制干擾脈沖雙向傳輸，其中RV1還具有過(guò)壓保護(hù)作用；電容C3、C4和壓敏電阻RV2、RV3可抑制對(duì)稱干擾，電容C1、C2和壓敏電阻RV1及線圈L1、L2組成電源濾波器，抑制非對(duì)稱干擾；線圈L1、L2繞在同一磁芯上，互感系數(shù)接近于1。市電經(jīng)整流部分2的限流元件PTC后，送入由電阻R1、電容C5組成的降壓電路降壓，再經(jīng)二極管D1整流，電容C6濾波后送入三端穩(wěn)壓集成塊IC1完成穩(wěn)壓，輸出一穩(wěn)定直流。壓敏電阻RV4與限流元件PTC構(gòu)成自保電路。發(fā)光二極管LD1為短路或接地不良保護(hù)指示燈，發(fā)光二極管LD2為市電有電及控制電路接通指示燈。比較電路3由單電源四電壓比較器IC2與其外圍基準(zhǔn)比較電路組成，無(wú)故障時(shí)，比較器IC2中5腳電壓高于4腳，7腳電壓高于6腳，9腳電壓高于8腳，11腳電壓高于10腳，則輸出為高阻態(tài)，允許延時(shí)執(zhí)行部分4中的電容C7進(jìn)行充電；發(fā)生故障時(shí)，比較器IC2輸出瞬間變?yōu)榈妥钁B(tài)，使延時(shí)執(zhí)行部分4瞬間動(dòng)作，使用電設(shè)備與進(jìn)線電源斷開(kāi)，達(dá)到保護(hù)目的。比較器IC2為L(zhǎng)M339集成塊，其5、4、2、各腳為過(guò)壓比較，7、6、1各腳為過(guò)載比較，9、8、14各腳為欠壓、零壓、短路、接地不良故障比較。當(dāng)比較電路3輸出為高阻態(tài)，即無(wú)故障時(shí)，電源延時(shí)執(zhí)行部分4的電阻R2對(duì)延時(shí)電容C7充電，當(dāng)時(shí)基集成塊IC3的2、6腳電壓高于5腳時(shí)，其輸出腳3腳瞬間變?yōu)榈妥钁B(tài)，使繼電器J得電，其觸點(diǎn)J1-1、J1-2閉合，使用電設(shè)備與主線路接通，充電時(shí)間可設(shè)計(jì)為10分鐘；當(dāng)不需延時(shí)時(shí)，可按動(dòng)瞬動(dòng)開(kāi)關(guān)K2，使繼電器J瞬時(shí)吸合，用電設(shè)備與主線路接通，由于欠壓、零壓保護(hù)電路的作用，電容C7每次都從零開(kāi)始充電，由此可保護(hù)每次延時(shí)時(shí)間的一致性。如果在工作時(shí)，比較電路3的輸出瞬變?yōu)榈妥钁B(tài)，電容C7瞬間放電，使時(shí)基集成塊IC3的3腳瞬間變?yōu)楦唠娖剑龢O管BG1飽和導(dǎo)通，可控硅SCR2不導(dǎo)電，繼電器J線圈失電，其觸點(diǎn)J1-1、J1-2斷開(kāi)，從而使電網(wǎng)與用電設(shè)備斷開(kāi)。反饋電路5由多個(gè)反饋電路構(gòu)成，過(guò)載反饋用于監(jiān)測(cè)流經(jīng)線圈L1、L2的電流變化，并把電流變化量通過(guò)熱敏電阻RT轉(zhuǎn)換成電壓形式，送入比較電路3中。在元件設(shè)置時(shí)，熱敏電阻RT與線圈L1、L2緊密接觸，由于熱效應(yīng)，線圈溫度在一定程度上反映了所流經(jīng)線圈電流的大小，溫度變化將使熱敏電阻RT的阻值發(fā)生變化，引起比較器IC2的7腳端電壓發(fā)生變化，當(dāng)流經(jīng)線圈的電流使線圈溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)，比較器IC2的7腳的電壓將低于6腳，比較器IC2輸出變?yōu)榈妥钁B(tài)，延時(shí)執(zhí)行部分4動(dòng)作切斷電源。當(dāng)線圈溫度恢復(fù)正常后，經(jīng)延時(shí)，電路重新自動(dòng)送電而接通用電設(shè)備。過(guò)壓、欠壓、零壓反饋，用于監(jiān)視電網(wǎng)電壓是否超過(guò)或低于設(shè)定值，若電網(wǎng)電壓正常，電路中A點(diǎn)電壓將低于比較器IC2中5腳的電壓，而高于8腳的電壓；當(dāng)電網(wǎng)不正常時(shí)，A點(diǎn)電壓將隨之增加或降低，即過(guò)壓或欠壓，從而使比較電路3輸出變?yōu)榈妥钁B(tài)，通過(guò)延時(shí)執(zhí)行部分4切斷進(jìn)線電源；當(dāng)電網(wǎng)電壓恢復(fù)正常后，經(jīng)延時(shí)送電，用電設(shè)備接通電源。壓敏電阻RV1同樣具有過(guò)壓保護(hù)作用。短路、接地不良反饋電路作用有二，一是在用電設(shè)備短路時(shí)切斷電源電壓，二是在接地線接地不良時(shí)送出接地不良信號(hào)，其均是通過(guò)欠壓保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，但短路、接地不良故障時(shí)，電路不能自動(dòng)延時(shí)、送電，由于可控硅SCR1的特性，只能手動(dòng)復(fù)位延時(shí)送電。當(dāng)用電設(shè)備短路后，電網(wǎng)電壓全部降落在濾波線圈L1、L2上，電路中B點(diǎn)電壓瞬間升高，通過(guò)電阻R3引起C點(diǎn)電壓升高，觸發(fā)可控硅SCR1導(dǎo)通，使D點(diǎn)電壓瞬間降低，由于二極管D2的作用，A點(diǎn)電壓瞬間降低，使比較電路3中的比較器IC2的9腳電壓低于8腳，比較器IC2輸出變?yōu)榈妥钁B(tài)而迅速切斷電源，同時(shí)發(fā)光二極管LD1發(fā)光，指示短路故障。由于可控硅SCR1自身特性，電路必須通過(guò)開(kāi)關(guān)K1手動(dòng)復(fù)位，才能起動(dòng)送電。當(dāng)接地線接地不良時(shí)，由于電容C3的作用，雙向觸發(fā)二極管SD因接地線有電壓存在而導(dǎo)通，使C點(diǎn)電壓升高而觸發(fā)可控硅SCR1導(dǎo)通，D點(diǎn)電壓迅速減低，二極管D2的作用使E點(diǎn)電壓迅速低于比較器IC2的8腳，以欠壓方式達(dá)到保護(hù)的目的。故障排除后，通過(guò)手動(dòng)開(kāi)關(guān)K1使可控硅SCR1復(fù)位，起動(dòng)送電，發(fā)光二極管LD1發(fā)光，指示故障。漏電反饋采用電流型漏電保護(hù)方式，其可反映出漏電電流大小，并把漏電電流通過(guò)檢測(cè)線圈L3轉(zhuǎn)換成電壓形成送入比較電路3。漏電檢測(cè)線圈L3均勻地串繞在電源濾波線圈磁芯上，當(dāng)流過(guò)線圈L1、L2中電流不平衡時(shí)，漏電檢測(cè)線圈L3將產(chǎn)生互感電壓，當(dāng)線圈L1、L2中電流不平衡，電流大于設(shè)定值時(shí)，線圈L3上感應(yīng)電壓將使比較器IC2中10腳電壓高于11腳，從而使比較電路3輸出低阻態(tài)，延時(shí)執(zhí)行部分4瞬間動(dòng)作，切斷電源電壓。由于漏電保護(hù)采用不平衡型，所以可防止用一火一地的方法竊電，同時(shí)可保護(hù)單相對(duì)地短路事故。本實(shí)用新型的三端穩(wěn)壓集成塊IC1可采78L××系列三端穩(wěn)壓集成塊；比較器IC2可采用LM339，還可采用國(guó)產(chǎn)J139、J239、J2901或進(jìn)口IR2339NTM2901M等四種電壓比較器；時(shí)基集成塊可采用LM555。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)1、采用中規(guī)模集成電路，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，動(dòng)作靈敏、可靠，迅速，自身功耗低；2、功能多，具有電網(wǎng)濾波，凈化電網(wǎng)，電網(wǎng)過(guò)壓、欠壓保護(hù)，過(guò)載保護(hù)，短路保護(hù)，漏電保護(hù)，接地不良保護(hù)，延時(shí)送電，防止一火一地竊電，防雷等多種功能。
3、濾波線圈同時(shí)兼作漏電檢測(cè)線圈用，減少了元件數(shù)量；濾波線圈芯采用鐵、鎳、鉬50環(huán)，其飽和磁感應(yīng)強(qiáng)度高，不易飽和。
4、由于電路動(dòng)作迅速，當(dāng)用電設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，在保險(xiǎn)絲熔斷前就切斷了主電源，所以免去了用戶更換保險(xiǎn)絲的麻煩。
5、電路在故障發(fā)生后可選擇是否自動(dòng)送電。即，當(dāng)短路、接地不良等故障發(fā)生時(shí)，必須手動(dòng)復(fù)位，然后才能延時(shí)送電，而其它故障發(fā)生后則可自動(dòng)延時(shí)送電。
6、設(shè)有獨(dú)特的接地線和接地不良保護(hù)電路，可防止設(shè)備金屬外殼帶電引起的觸電事故。
7、安裝簡(jiǎn)單，使用安全、方便。
權(quán)利要求1.一種多功能電器保護(hù)器，包括延時(shí)執(zhí)行部分(4)和整流部分(2)，其特征在于它還包括濾波防雷部分(1)、比較電路(3)和反饋電路(5)，所述反饋電路(5)的輸出經(jīng)比較電路(3)輸入延時(shí)執(zhí)行部分(4)，延時(shí)執(zhí)行部分(4)的輸出接于濾波防雷部分(1)的輸入端；所述反饋電路(5)包括過(guò)載反饋、短路和接地不良反饋、漏電反饋、過(guò)壓和欠壓及零壓反饋，所述過(guò)載反饋包括與濾波防雷部分(1)中濾波線圈緊密接觸的熱敏電阻RT，所述短路、接地不良反饋包括電阻R3、雙向觸發(fā)二極管SD，其一端與濾波防雷部分(1)相接，另一端接于可控硅SCR1的門極，所述漏電反饋包括漏電檢測(cè)線圈L3；所述比較電路(3)由四電壓比較器IC2及其外圍基準(zhǔn)比較電阻構(gòu)成，包括過(guò)載比較、過(guò)壓和欠壓及零壓比較、漏電比較、短路和接地不良比較；所述延時(shí)執(zhí)行部分(4)中繼電器J的觸點(diǎn)J1-1、J1-2接于濾波防雷部分(1)的輸入端，所述濾波防雷部分(1)由濾波電容、濾波線圈和壓敏電阻構(gòu)成。
2.如權(quán)利要求1所述的多功能電器保護(hù)器，其特征在于所述濾波防雷部分(1)包括電容C1～C2和壓敏電阻RV1及濾波線圈L1～L2構(gòu)成的抑制非對(duì)稱干擾電路；還包括由電容C3～C4和壓敏電阻RV2～RV3組成的抑制對(duì)稱干擾電路。
3.如權(quán)利要求1或2所述的多功能電器保護(hù)器，其特征在于所述濾波防雷部分(1)是由壓敏電阻、濾波電容和濾波線圈構(gòu)成的π型電源濾波器或雙π濾波器。
4.如權(quán)利要求3所述的多功能電器保護(hù)器，其特征在于所述延時(shí)執(zhí)行部分(4)包括時(shí)基集成塊IC3，其輸入端接有延時(shí)電容C7和C7的放電二極管D2及瞬動(dòng)開(kāi)關(guān)K2，其輸出接反相器BG1，反相器BG1的輸出經(jīng)可控硅SCR2接繼電器J。
5.如權(quán)利要求3所述的多功能電器保護(hù)器，其特征在于所述的壓敏電阻也可采用瞬態(tài)電壓抑制二極管。
6.如權(quán)利要求4所述的多功能電器保護(hù)器，其特征在于所述的繼電器J也可采用大功率雙向可控硅或大功率交流固態(tài)半導(dǎo)體繼電器。
專利摘要一種多功能電器保護(hù)器,其比較電路可將反饋電路送來(lái)的各種不正常信號(hào)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較,并把比較結(jié)果送入延時(shí)執(zhí)行部分使之動(dòng)作,將用電設(shè)備與電源接通或斷開(kāi)。濾波防雷部分可抑制電網(wǎng)與用電設(shè)備的相互干擾,防止雷電沿電源線進(jìn)入戶內(nèi)。本實(shí)用新型動(dòng)作靈敏、迅速、可靠,可免去更換保險(xiǎn)絲,動(dòng)作后可選擇是否自動(dòng)送電,具有電壓、地線監(jiān)視、延時(shí)、漏電、短路、過(guò)壓、欠壓、過(guò)載等多種保護(hù)作用。
文檔編號(hào)H02H3/093GK2412302SQ9724224
公開(kāi)日2000年12月27日 申請(qǐng)日期1997年12月31日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月31日
發(fā)明者何清海 申請(qǐng)人:何清海