專利名稱：家庭用電保安開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于家庭用電保安裝置，特別是它同時具有過電壓、欠電壓、漏電、失電壓、過載、短路及誤接380V電壓等七項保護功能。適合于以220V供電的家庭使用。
現(xiàn)有的家庭用電保安裝置大致有三種基本類型，一、漏電保安開關(guān)，屬于人身觸電保護裝置，斷流能力為300安培。二、電冰箱保護器。這類產(chǎn)品一般具有過電壓、欠電壓、失電壓等保護功能，主供電回路控制開關(guān)大多采用可控硅，三、空氣開關(guān)，具有過載、短路保護功能，其斷流能力達數(shù)千安培。上述用電保安裝置用于家庭主要有以下不足之處；一、這三類保安裝置的功能不兼容，如果達到對家庭用電的全面性保護，必須同時安裝這三種保安裝置，這在實用性和經(jīng)濟上都是不合理的。二、電冰箱保護器類產(chǎn)品用于家庭電器保護上功能性質(zhì)較為合理，但控制主供電回路的雙向可控硅開關(guān)元件不能斷開短路電流，不符合國家低壓電器有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，即便是有斷流能力的漏電保安開關(guān)，也由于斷流能力低于國標(biāo)G1386而不能單獨使用，另外雙向可控硅會因單邊觸發(fā)問題導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)電機的損壞，使得引入保護器的結(jié)果又增加了一種事故隱患。
本實用新型的目的是提供一種改進的家庭用電保安開關(guān)，它能克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，兼容上述產(chǎn)品和一些必要的保護功能，用一臺保護器實現(xiàn)對一個家庭用電的全面性的可靠的保護。
本實用新型的解決方案如下它由主供電回路控制開關(guān)和該開關(guān)的保安控制電路構(gòu)成。主供電路回路控制開關(guān)由兩個機械聯(lián)動的具有熱脫扣裝置和電磁脫扣裝置的單極空氣開關(guān)組成。其中第一個單極空氣開關(guān)的電磁脫扣線圈作為一次電流線圈仍接在主供電回路中；第二個單極空氣開關(guān)的電磁脫扣線圈作為二次電流線圈接在保安控制電路的執(zhí)行電路中，即第二個單極空氣開關(guān)的電磁脫扣動作是由保安控制電路進行控制的。所述的保安控制電路包括一個由降壓器、整流器、濾波器和穩(wěn)壓器接成的電源電路和接在該電源電路中的過壓檢測器、欠壓檢測器及接在主供電回路中的漏電檢測器，還包括一個檢測信號處理電路和執(zhí)行電路，在電源電路中還接有一個起過壓分流作用的穩(wěn)壓管，作為誤接380伏電壓時控制電路的保護元件，在電源電路、欠壓檢測器和執(zhí)行電路中均設(shè)有儲能元件作為保安控制電路的儲能器，它們可在失壓時為保安控制電路提供一個短暫的工作電源。
本實用新型的基本工作原理如下當(dāng)漏電檢測器或欠壓、過壓檢測器有非正常用電信號輸出時，首先經(jīng)過檢測信號處理電路的比較判斷后，再輸出執(zhí)行信號，觸發(fā)執(zhí)行電路導(dǎo)通，即上述第二個單極空氣開關(guān)的電磁脫扣線圈通電，使主供電回路的控制開關(guān)跳閘而斷開供電回路，從而起到保護作用。由于在電源電路中采取了誤接380伏電壓的保護措施，所以在誤接380伏電壓時，保安開關(guān)執(zhí)行其過壓保護功能；又由于保安控制電路中設(shè)有儲能元件，故在失壓時，它能為保安控制電路提供一個短暫的工作電源，使保安開關(guān)執(zhí)行其欠壓保護功能。過載保護是由前述空氣開關(guān)的熱脫扣裝置來實現(xiàn)的；短路保護是由前述控制開關(guān)中的第一個單極空氣開關(guān)的電磁脫扣裝置來實現(xiàn)的。所以本實用新型完成了七項保護功能，這種保安開關(guān)對一個家庭用電的所有不安全因素進行了保護，同時也避免了采用可控硅作為主供電回路控制開關(guān)的缺陷。
下面根據(jù)實施例詳細說明。


圖1本實用新型的電路原理圖。
圖2DZ系列單極空氣開關(guān)的改裝結(jié)構(gòu)示意圖。
參見圖1，所述的電源電路由降壓電容1，二極管橋式整流器2，濾波電容3和兩個串接的溫度互補穩(wěn)壓器4構(gòu)成；為了實現(xiàn)誤接380伏電壓的保護，電容1的耐壓值不小于交流400伏，同時，在電源電路中增設(shè)穩(wěn)壓管5，該穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值高于穩(wěn)壓器4的穩(wěn)壓值，外供電電壓正常時，即在180V～250V范圍之內(nèi)，a點的電壓小于該穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，故該穩(wěn)壓管中沒有穩(wěn)壓工作電流流過，當(dāng)誤接380伏電壓時，該穩(wěn)壓管反向擊穿，開始通過穩(wěn)壓工作電流起到分流作用，從而保證了電源電路輸出正常的工作電壓，使保安控制電路能正常地執(zhí)行過壓保護功能；過壓檢測器由電阻6、7、電位器8構(gòu)成，從電位器8的中心抽頭輸出檢測信號；欠壓檢測器的結(jié)構(gòu)與過壓檢測器相同，由電阻9、10、電位器11連接構(gòu)成，其中電容12、13起濾波器抗干擾作用；漏電檢測器由零序互感器14，旁路電容15、整流二極管16濾波器17、18和負(fù)載電阻19連接構(gòu)成；所述的檢測信號處理電路包括一個參考電壓源、過壓信號比較器20、欠壓信號比較器21、漏電信號比較器25和兩端輸入或門22、23及輸出比較器24，其中欠壓比較器和過壓比較器的輸出端接一個兩端輸入或門22，在該或門的輸出端接有一個聲光報警電路和RC延時器，RC延時器的輸出端和漏電信號比較器25的輸出端接另一個兩端輸入或門23，或門23的輸出端接比較輸出器24的輸入端，在比較輸出器24中接有一個顯示正常供電的發(fā)光二極管26。聲光報警電路由顯示非正常供電的發(fā)光二極管27和電阻28、29及事故音響器41構(gòu)成，RC延時器由電阻30和電容31構(gòu)成，該延時電路起抗干擾作用，以避免保安開關(guān)產(chǎn)生誤動作，該電路特別對外供電電壓的沖擊脈沖具有良好的抗干擾作用，所述的參考電壓源是由分壓電阻32、33、34、35和穩(wěn)壓管36構(gòu)成，其中分壓電阻33、34、35依次串聯(lián)，并與穩(wěn)壓管36并聯(lián)后再與分壓電阻32串聯(lián)。該參考電壓源通過分壓電阻33、34的串聯(lián)接點d為過壓信號比較器20和欠壓信號比較器21提供參考電壓Vd，通過分壓電阻34、35的串接點e為漏電信號比較器25提供參考電壓Ve，選穩(wěn)壓管36的穩(wěn)壓值等于Vb／2，Vb是電源電路提供的穩(wěn)定的直流工作電壓值，選分壓電阻33、34、35的阻值之和略大于分壓電阻32的阻值，即可保證穩(wěn)壓管36通過穩(wěn)壓工作電流，使參考電壓Vd、Ve穩(wěn)定，該參考電壓的穩(wěn)定保證了比較器20、21、25的正確判斷；所述的執(zhí)行電路由可控硅37、二次電流脫扣線圈38和RC積分電路構(gòu)成，RC積分電路中的電容39是一個儲能元件，它的作用是在執(zhí)行支路導(dǎo)通時為二次電流脫扣線圈38提供一個沖擊的工作電流，由它提供的沖擊電源即能保證足夠的跳閘能量，又不致于損壞脫扣線圈，同時，根據(jù)它的儲能特性，在失壓時，也能保證提供這個個工作電源，使開關(guān)跳閘。電源電路中的電容3和欠壓檢測器中電容13除了完成他們的濾波和抗干擾作用外，還同時具有儲能作用，它們在失壓時為欠壓檢測器和檢測信號處理電路提供一個短暫的工作電壓。
本電路的工作過程如下一、過壓、欠壓保護在外供電電壓正常時，即在180V～250V范圍內(nèi)，過壓檢測器通過電位器8的中心抽頭輸出的電壓值低于參考電壓Vd，過壓信號比較器20輸出零電平，而欠壓檢測器通過電位器11輸出的電壓值高于Vd，欠壓信號比較器21也輸出零電平，則或門22輸出零電平，聲光報警電路不報警，如果漏電檢測器無漏電信號輸出，則漏電信號比較器25輸出為零電平，或門23輸出零電平，比較輸出器24輸出零電平，顯示正常供電的發(fā)光二極管26亮，執(zhí)行電路中無電流通過主供電回路控制開關(guān)40，即是前述的兩個聯(lián)動的單極空氣開關(guān)此時可以合閘正常供電；當(dāng)外供電電壓達到過電壓保護動作值時，即達到250V以上時，則電位器8輸出的電壓值高于Vd，比較器20輸出高電平，或門22輸出高電平，聲光報警電路發(fā)出“電壓異?！钡穆暪鈭缶盘?，與此同時，由電阻30和電容31構(gòu)成延時電路開始充電，經(jīng)過約0.5秒時時間后，或門23輸出高電平，比較輸出器24也隨即輸出高電平，使執(zhí)行電路中的可控硅37觸發(fā)導(dǎo)通，電容39放電，單極空氣開關(guān)的二次電流脫扣線圈38通過工作電流，導(dǎo)致主供電回路控制開關(guān)40脫扣跳閘，從而完成了過壓保護動能，隨著比較輸出器24輸出高電平，顯示正常供電的發(fā)光二極管26滅；如果外供電電壓降低至欠壓保護動作值時，即降至180V以下時，則電位器11輸出的電壓值低于Vd，欠壓信號比較器21輸出高電平，或門22輸出高電平，以后執(zhí)行的保護過程與過壓保護過程相同；當(dāng)外供電電壓恢復(fù)正常時，檢測信號處理器輸出零電平，即比較輸出器的輸出端為零電平，聲光報警信號停止顯示正常供電的發(fā)光二極管26又重新發(fā)亮，這時，方可重新開閘供電、二、漏電保護在無漏電情況時，零序電源互感器14中的電源是平衡的，一旦有漏電情況發(fā)生，零序電源互感器14輸出不平衡電源，這時零序電源互感器的二次線圈負(fù)載電阻19上的電壓大于參考電壓Ve，則漏電比較器25立即輸出高電平，或門23輸出高電平，比較輸出器24輸出高電平，可控硅37觸發(fā)導(dǎo)通，開關(guān)40脫扣跳閘，同時顯示正常供電的發(fā)光二極管26滅，從而完成漏電保護功能。三、誤接380伏電壓的保護該保護過程與過壓保護過程相同，主要特點是在電源電路中采取了前述的耐壓和分流保護措施，因此，在誤接380伏電壓時，電源電路的輸出端能保證輸出穩(wěn)定的工作電壓，使檢測信號處理電路能正常工作而不受外供電電壓的大幅度升高的破壞或影響，從而完成其過壓保護功能。四、失壓保護該保護過程與欠壓保護過程相同，主要特點是利用了電源電路中的濾波電容3、欠壓檢測中的抗干擾電容13和執(zhí)行電路中的電容39的儲能特性，即在失壓時，電容3為檢測信號處理電路提供了短暫的工作電壓使檢測信號處理電路能在一個短暫的時間內(nèi)正常工作，與此同時，電容13開始放電，使欠壓檢測器的輸出端電壓很快降低，輸出低于Vd的欠壓信號則欠壓信號比較器輸出高電平，使檢測信號處理電路執(zhí)行欠壓保護過程而輸出高電平信號，觸發(fā)可控硅37導(dǎo)通，電容39為線圈38提供工作電流，使開關(guān)40脫扣跳閘，從而完成其失壓保護的功能。
參見圖2，DZ系列單極空氣開關(guān)主要由雙金屬片48撥桿42、電磁線圈43、脫扣機構(gòu)44、動觸頭45和靜觸頭46組成。過載時雙金屬片48受熱變形或電磁線圈43有很大電流(如短路時)流過時銜鐵動作，都將推動撥桿42轉(zhuǎn)動，使脫扣機構(gòu)動作，將動、靜觸頭分開。本實施例采用了兩個機械聯(lián)動的DZ系列單極空開關(guān)(即圖1中的40)。第一個單極空氣開關(guān)的雙金屬片、電磁脫扣線圈與動觸頭是串聯(lián)在主供電回路中的，直接對主供電回路起過載和短路保護。第二個單極空氣開關(guān)的雙金屬片48通過導(dǎo)線47與動觸頭45連接后再串接在主供電回路中，它仍起過載保護作用。而將其電磁脫扣線圈43改為二次電流線圈(即圖1中的線圈38)接在圖1可控 硅37的主回路中，實現(xiàn)過壓、欠壓漏電以及誤接380V電源和失壓保護。
本實用新型的保護功能齊全。在主供電回路中采用空氣開關(guān)作為控制開關(guān)，避免了現(xiàn)有技術(shù)中采用可控硅作為主供電回路開關(guān)的缺陷，因而其工作安全可靠。
權(quán)利要求1.家庭用電保安開關(guān)，由主供電回路控制開關(guān)40和該開關(guān)的保安控制電路構(gòu)成，其特征是a所述的保安控制電路包括一個由降壓器1、整流器2、濾波器3和穩(wěn)壓器4接成的電源電路和接在該電源電路中的過壓檢測器、欠壓檢測器及接在主供電回路中的漏電檢測器，還包括一個檢測信號處理電路和執(zhí)行電路，在電源電路中還接有一個起過壓分流作用的穩(wěn)壓管5，在電源電路、欠壓檢測器和執(zhí)行電路中均設(shè)有儲能元件，b所述的主供電回路控制開關(guān)40由兩個機械聯(lián)動的具有熱脫扣裝置和電磁脫扣裝置的單極空氣開關(guān)組成，其中一個單極空氣開關(guān)的電磁脫扣線圈仍接在主供電路中，另一個單極空氣開關(guān)的電磁脫扣線圈接在保安控制電路的執(zhí)行電路中。
2.如權(quán)利要求1所述的保安開關(guān)，其特征是所述的檢測信號處理電路包括一個參考電壓源、過壓信號比較器20、欠壓信號比較器21、漏電信號比較器25和兩端輸入或門22、23及比較輸出器24，其中欠壓比較器和過壓比較器的輸出端接有一個兩端輸入或門22，在該或門的輸出端接有一個指示電壓異常的聲光報警電路和RC延時器，RC延時器的輸出端和漏電信號比較器25的輸出端接另一個兩端輸入或門23，或門23的輸出端接比較輸出器24的輸入端，在比較輸出器24中接有一個顯示正常供電的發(fā)光二極管26。
3.如權(quán)利要求2所述的保安開關(guān)，其特征是所述參考電壓源由分壓電阻32、33、34、35和穩(wěn)壓管36構(gòu)成，其中分壓電阻33、34、35依次串聯(lián)，并與穩(wěn)壓管36并聯(lián)后再與分壓電阻32串聯(lián)。
專利摘要本實用新型提出了一種具有七種保護功能的家用保安開關(guān)。其特點是將兩個可以聯(lián)動的且同時具有熱脫扣裝置和電磁脫扣裝置的單極空氣開關(guān)組合在一起，保持其中一個單極開關(guān)的結(jié)構(gòu)不變，而將另一個單極開關(guān)的一次電流脫扣線圈改制為二次電流脫扣線圈，并將改制的線圈接入一個具有過電壓、欠電壓、漏電、失壓及誤接380伏電壓等功能的保護回路構(gòu)成。適合于以交流220伏供電的家庭使用。
文檔編號H02H3/08GK2059277SQ8921681
公開日1990年7月11日 申請日期1989年9月5日 優(yōu)先權(quán)日1989年9月5日
發(fā)明者藺睿林, 王仲香, 岳中玉, 趙效, 劉世鈞 申請人:藺睿林, 王仲香, 岳中玉, 趙效, 劉世鈞