專利名稱：多功能用電保安器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對偏離正常供用電的有害變化直接起反應的自動斷開緊急保護電路裝置，適用于低壓單相電力用戶。
中國實用新型專利公開了一種申請?zhí)枮?7210506的多功能防竊電裝置，它由串接在負載電路中的2組互感線圈和開關電路構成。每組線圈是由兩個同端相同的兩個感應線圈所組成。常態(tài)下，同組內的線圈的磁感應相互抵消，當有竊觸漏電發(fā)生時，同組內的兩個感應線圈就因失去平衡而產(chǎn)生信號，該信號通過開關電路的傳遞切斷電源。這種防竊電裝置的不足是，二個感應線圈是通過導線與控制電源的開關電路相連接的，如果切斷連接導線，該裝置就不能起防竊電的作用。該裝置雖然具有防竊、觸、漏電功能，但不具有自動復位功能，當發(fā)生竊電切斷電源后，需打開電表的鉛封，合上防竊電裝置的開關后才能繼續(xù)使用，使用不方便。另外上述電路結構的可靠性和抗干擾能力較差，容易產(chǎn)生誤動作。
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種性能可靠、功能齊全、使用方便的多功能用電保安器。
本實用新型的技術解決方案是，多功能用電保安器包括利用磁環(huán)作為傳感器件的防竊電電路，防過荷電路、防觸漏電電路、防過壓欠壓電路、跳電保護電路以及開關電路、穩(wěn)壓電源，其特殊之處在于A、設置在進戶的低壓線上的防竊電傳感磁環(huán)CH6與防竊電電路之間設有電壓一頻率轉換發(fā)射器和頻率一電壓轉換接收器，電壓頻率轉換發(fā)射器的輸出端和頻率電壓轉換接收器的輸入端之間通過低壓線相連，利用低壓線傳遞信號，可防止切斷信號的傳輸線，且便于安裝；B、防竊電電路、防過荷電路、防觸漏電電路、防過壓欠壓電路、跳電保護電路的輸出端與開關電路的輸入端相連接，組成一個五輸入的負或門電路；C、在開關電路中，兩開關管BG1、BG2之間連接有自動復位電路，在負或門動作原因消失后，控制開關電路自動復位。
所述的防竊電電路、防過荷電路、防觸漏電電路、防過壓欠壓電路、跳電保護電路主要由集成電壓比較器構成，電壓比較器的輸出端經(jīng)電阻、二極管與開關電路的輸入端相連，在電阻與二極管之間還連接有接地電容Cs，以提高電路的抗干擾能力。
所述的自動復位電路是由電壓比較器A7，與該比較器A7一輸入端相連的接地電容C7、電阻R22、串接在該輸入端的二極管D14、電阻R20、串接在電壓比較器輸出端的二極管D16、電阻R26構成。自動復位電路的輸入端與開關管BG1的集電極相連接，輸出端與開關管BG2的基極相連。
在開關電路中還連接有限時檢查電路，它包括電壓比較器A8、串接在電壓比較器A8輸出端與開關管BG2基極之間的二極管D15、電阻R26、與電壓比較器A8一輸入端相連的接地電容C8、接地電阻R24，以及電阻R25、與之相連的R23、按鈕開關K，電阻R23的另一端接在電壓比較器的輸出端，按鈕開關的另一端與穩(wěn)壓電源相連。
在磁環(huán)CH6前端的低壓線上設有用來阻止其他載波侵入的電感L。
安裝在電度表一接線端子口上且用來索取電度表電壓線圈上的電流信號的磁環(huán)CH3，其付級線圈的一端經(jīng)半波整流及由電阻Ra、電容Ca組成的延時電路與防竊電電路中一電壓比較器A1的一輸入端相連，該輸入端還通過一條由二極管D17、電阻R29組成的回路與開關電路中斷電時的一高電位接點相連接。
在電度表一接線端子口上安裝有用來索取電度表電流線圈信號的磁環(huán)CH2，其付級線圈與安裝在用電保安器內且用來索取用電保安器電流信號的磁環(huán)CH1的付級線圈的同各端相連接。
跳電保護電路中一電壓比較器A5的一輸入端連接有兩條控制回路。其中一條回路是由與穩(wěn)壓電源串接的二極管D11、電容C6組成，并且在二極管與電容之間連接有接地電阻R17和接地二極管D13。另一條回路是由電壓比較器A6與A6輸出相連的二極管D10，與A6一輸入端相連的接地電阻R16、接地電容C5、以及串接在此輸入端與穩(wěn)壓電源之間的電阻R15、二極管D12構成。
本實用新型與現(xiàn)有技術相比具有如下特點1.功能齊全，不但可防止竊電、觸電、漏電，而且還具有防過壓、欠壓、防過荷及跳電保護、自動復位等功能。一機多能，基本能滿足安全用電的全部要求。
2.適應電壓范圍廣，漏電反應速度快，能有效地保障人身安全。
3.利用電壓頻率轉換器，使設在電表外部的防竊電磁環(huán)與電表內用電保安器之間不需設置信號傳輸導線，而是利用低壓線本身作為信號的載波，能有效地防止竊電行為，且安裝方便。
4.電路性能可靠，抗干擾性強，電路結構簡單、功耗低，使用維護方便，成本低。


圖1為本實用新型的電路原理圖。
圖2為本實用新型電壓頻率轉換器的電路原理圖。
以下結合附圖作進一步詳述如圖1所示，本實用新型的信號處理主要由集成電壓比較器來完成。采用六個磁環(huán)CH1～6作為各電路部分的傳感器。
防竊電電路主要由電壓比較器A1、A9、二極管D1、D2、D3、D18、電阻R1、R3、R5、Ra、電容Ca、Cs以及磁環(huán)CH1、CH2、CH3、CH6組成。磁環(huán)CH1、CH3設置在用電保安器內，磁環(huán)CH2安裝在電度表第一或第二接線端子上。磁環(huán)CH6安裝在戶外進戶火線上，磁環(huán)CH1索取用電保安器的電流信號，CH6取得是進戶火線上的電流信號，CH2取得是電度表電流線圈的電流信號，CH3取的是電度表電壓線圈的電流信號，CH1、CH2次級線圈的同各端接在一起，另一端地接，當流過二個磁環(huán)的電流幅度及相位皆相同時，二個磁環(huán)次級線圈的電勢互相抵消，所以沒有信號送到電壓比較器A1的負輸入端，當發(fā)生保安器與電表間接線，電流線圈短接，電流線圈進出線反接時，流過CH1及CH2的電流幅度或相位將不相等，因此產(chǎn)生一個電勢差值，經(jīng)過二極管D1半波整流及延遲電路(由電阻Ra、電容Ca構成)后，施加到A1的負輸入端，當信號值大于正輸入端的門限電壓時，電壓比較器A1將輸出低電位，使BG1導通，開關電路動作，切斷電源。
電壓比較器A1的門限電壓是由CH3的次級線圈上的電勢經(jīng)二極管D2整流之后提供的，如果發(fā)生斷開電壓線圈的竊電行為，CH3的次級線圈將沒有電勢，而使電壓比較器A1的門限電壓等于零，這樣也會使A1的輸出變?yōu)榈碗娢?，導致開關電路動作。但在斷電保護時，電度表的電源被切斷，電壓線圈沒有電流，此時BG3是截止的，集電極為高電位，通過電阻R29、二極管D17給A1提供門限電壓。
為了防止用切斷CH1、CH2二個磁環(huán)與用電保安器連線的方法來進行竊電，通過電阻R3將電源電壓接到CH1、CH2的次級線圈的共同端，在正常情況下，由于CH1、CH2的線圈的直流電阻很小，故電壓比較器A1的負輸入端沒有信號輸入。如將CH1、CH2與電度表的電線剪斷，則P點的電壓將升高，A1的輸出為低電位，從而使開關電路動作。
為防止表前接線，還在進戶火線上安裝磁環(huán)CH6，其輸出端與V／F電壓一頻率轉換發(fā)射器的輸入端相連，V／F電壓一頻率轉換發(fā)射器的輸出端用電容C11耦合到負載線上，如圖2所示，此處的特點是設在進戶負載線上的磁環(huán)CH6與用電保安器之間不用導線連接。而是通過電壓一頻率轉換發(fā)射器將電壓信號轉換為頻率信號，由電力線載波將信號送至用電保安器內，再經(jīng)頻率一電壓轉換接收器將頻率信號轉換為電壓信號后送至防竊電電路的電壓比較器A9的負輸入端，A9的正輸入端是由磁環(huán)CH4經(jīng)整流及同相加法器A12提供比較信號。在磁環(huán)CH6的前端設有一電感L，用來阻止其他載波侵入，提高電壓一頻率轉換發(fā)射器的小信號電平。
電壓一頻率轉換發(fā)射器是由同相加法器A13、壓控振蕩器A14、A15、A16、三極管BG4及電阻、電容等構成。其輸入與磁環(huán)CH6相連，輸出接在負載線上。
頻率一電壓轉換接收器包括由電壓比較器A11構成的整形電路，A10構成的單穩(wěn)電路、由A12，構成的同相加法器、以及耦合電容、電感等，該轉換接收器的輸入端接在負載線上，輸出端接在防竊電電路電壓比較器A9的負輸入端，A9的正輸入端連接有同相加法器A12，同相加法器A12的輸入端與防過荷電路中的磁環(huán)CH14相連接。
本實施例提供了幾種防竊電的方法，防竊措施齊備。
防過荷電路主要由磁環(huán)CH4，電壓比較器A2、延遲電路Ra、Ca、二極管D3、D6、電阻Rs、電容Cs構成。磁環(huán)CH4的初級線圈是火線，次級線圈感應出來的電勢將隨火線中的電流變化而變化。所以次級電勢的大小將反映負荷的大小，次級線圈的電勢經(jīng)二極管D3半波整流及時間延遲電路后，送到電壓比較器A2的負輸入端，當此信號電壓大于門限電壓時，A2輸出為低電位，開關電路動作。調整門限電壓就可以達到設定過負荷動作值的目的。該電路中，延遲電路的作用很大，因為電冰箱、洗衣機等電機在啟動時的電流往往能達到正常電流七倍以上，但啟動電流只要幾秒之后就降到正常值，因此利用延遲電路避開啟動時間，防負荷電路就不會誤動作。
防觸漏電電路是由磁環(huán)CH5、電壓比較器A3、二極管D4、D7電阻Ra、Rs、電容Cs等構成，其輸出端與開關電路中的開關管BG1基極相連。磁環(huán)CH5的初級線圈由火線及零線并繞在磁環(huán)上，正常情況下二線電流相同但相位相反，所以初級線圈的總磁通為零，次級線圈無感應電勢產(chǎn)生。當人體觸電或電路絕緣損壞漏電時，火線上有一部分電流經(jīng)過人體流入大地，火線與零線電流值不相等，次級線圈產(chǎn)生的電勢經(jīng)整流二極管D4，延遲電路送到電壓比較器A3的負輸入端，當它超過門限電壓時，A3將輸出低電位，開關電路動作，觸漏電動作時間可小于20毫秒。
跳電保護電路是由電壓比較器A5、A6及二極管D9～13、電阻Rs、R15～18、電容C5～6、Cs等元件構成。A5的正輸入端接門限電壓，負輸入端與A6的輸出端相連，A5的輸出端與開關管BG1的基極相連，其特點是當斷電馬上又來電時，有延遲送電時間。當?shù)谝淮蝸黼姇r，電源通過R17對C6充電，充電開始時，電阻R17上的電壓降最大，故Q點為高電位。同時電源也通過二極管D12、電阻R15對C5充電，但充電開始時電壓比較器的正輸入端低于門限電壓，A6的輸出為低電平，所以與門的輸出端S點為低電平，A5的輸出為高電平，跳電保護電路不動作。隨著對C6及C5的充電，Q點從高電平變?yōu)榈碗娖剑鳵點則從高電平變?yōu)榈碗娖?，與門的輸出S點還是低電平，跳電保護電路不動作，如發(fā)生停電時，電容C6上的電荷通過二極管D13迅速的放掉，而C5上的電荷則要通過R16慢慢的放掉，故在停電4分鐘之內，C5上的電壓比門限電壓高，在此期間又來電時，因為要對C6充電，故Q點是高電位，而電壓比較器A6因C5的電壓比門限電壓高，A6的輸出也是高電位。Q、R點均為高電位，與門的輸出S點也為高電位，故A5輸出為低電位，使開關電路動作，如果停電4分鐘之后，C5上的電荷通過R16放到已經(jīng)比門限電壓低，A6的輸出也由高電位變?yōu)榈碗娢?，再來電沒有延遲送電時間。
開關電路是由三極管BG1、BG2、BG3、繼電器J1、J2、電阻R26、R27以及自動復位電路組成。自動復位電路則由電壓比較器A7、電阻R20、R21、R22、R26、二極管D14、D16、電容C7構成。電壓比較器的正輸入端接在電容C7上，當BG1截止時，正輸入端為低電位，當負或門動作BG1導通時，通過電阻R20及D14對C7進行充電，因R20阻值很小，故C6很快就能充到門限電壓以上，當正輸入端高于負輸入端時，電壓比較器輸出高電位給BG2提供基極電流，BG2導通，J1的常閉觸點斷開，BG3截止，J2的常開觸點斷開，切斷電源。當負或門電路的輸入皆為高電位時，即動作的原因消失，BG1又從導通變?yōu)榻刂梗谴藭r電容C7的電荷不能很快的放掉，它需經(jīng)R22慢慢的放掉，大約經(jīng)過4分鐘，C7上的電壓低于門限電壓時，電壓比較器A7翻轉，輸出低電位，使BG2截止，BG3導通，電路復位。
限時檢查電路主要由電壓比較器A8、按鈕開關K、電阻R24～25、二極管D15～16電容C8組成。A8的輸出端通過二極管D15、電阻R26與開關電路BG2的基極相連接。A8的負輸入端經(jīng)電阻R25、按鈕開關與穩(wěn)壓電源相連接。正常情況下，電源通過按鈕K對電容C8充電，電壓比較器A8的負輸入端的電壓高于門限電壓，A8的輸出為低電位。如用電保安器動作，電壓比較器A7的輸出為高電位使開關電路動作，切斷電源，如果是因竊電、過荷、漏電等停電的話，因電源被切斷，產(chǎn)生動作的原因也隨之消失，各電路的指示燈都不亮，無從檢查斷電的原因。要想檢查斷電的原因，按動按鈕K，將切斷BG2的基極電流，BG2從導通又變?yōu)榻刂梗瑥娦薪o電路送電，此時相應的指示燈亮，顯示出斷電的原因。為防止竊電者壓死按鈕K進行竊電，當K斷開時，C8就開始通過R24、R25放電，當C8上的電壓低于門限電壓時，A8翻轉輸出高電位，又使BG2導通，J1的常閉觸點斷開，切斷電源。
過壓、欠壓保護電路是由電壓比較器A4、三極管BG5、二極管、電阻、電容等構成，其輸入與電源相連，輸出與開關電路的三極管BG1的基極相連接。
穩(wěn)壓電源是由電容降壓整流濾波電路和穩(wěn)壓管構成。
權利要求1.一種對偏離正常供用電的有害變化直接起反應的多功能用電保安器，主要包括利用磁環(huán)作為傳感器件的防竊電電路，防過荷電路、防觸漏電電路、防過壓欠壓電路，跳電保護電路以及開關電路、穩(wěn)壓電源，其特征在于A、設置在進戶的低壓線上的防竊電傳感磁環(huán)CH6與防竊電電路之間設有電壓一頻率轉換發(fā)射器和頻率一電壓轉換接收器；電壓頻率轉換發(fā)射器的輸出端和頻率電壓轉換接收器的輸入端之間通過低壓線相連，即利用低壓線傳遞信號；B、防竊電電路、防過荷電路、防觸漏電電路、防過壓欠壓電路、跳電保護電路的輸出端與開關電路的輸入端相連接，組成一個五輸入的負或門電路；C、在開關電路中，兩開關管BG1、BG2之間連接有自動復位電路，控制開關電路自動復位。
2.根據(jù)權利要求1所述的多功能用電保安器，其特征在于所述的防竊電電路、防過荷電路、防觸漏電電路、防過壓欠壓電路、跳電保護電路主要由集成電壓比較器構成，電壓比較器的輸出端經(jīng)電阻、二極管與開關電路的輸入端相連，在電阻與二極管之間還連接有接地電容Cs。
3.根據(jù)權利要求1所述的多功能用電保安器，其特征在于所述的自動復位電路是由電壓比較器A7、與該比較器A7一輸入端相連的接地電容C7、電阻R22、串接在該輸入端的二極管D14、電阻R20、串接在電壓比較器輸出端的二極管D16、電阻R26構成，自動復位電路的輸入端與開關管BG1集電極相連接，輸出端與開關管BG2的基極相連。
4.根據(jù)權利要求1所述的多功能用電保安器，其特征在于在開關電路中還連接有限時檢查電路；它包括電壓比較器A8，串接在電壓比較器A8輸出端與開關管BG2基極之間的二極管D15、電阻R26，與電壓比較器A8一輸入端相連的接地電容C8、接地電阻R24，以及電阻R25，與電阻R25相連的電阻R23、按鈕開關K，電阻R23的另一端與電壓比較器A7的輸出端相連，按鈕開關K的另一端與穩(wěn)壓電源相連。
5.根據(jù)權利要求1所述的多功能用電保安器，其特征在于在磁環(huán)CH6前端的低壓線上設有用來阻止其他載波侵入的電感L。
6.根據(jù)權利要求1、2所述的多功能用電保安器，其特征在于安裝在電度表接線端子口上且用來索取電度表電壓線圈上的電流信號的磁環(huán)CH3，其付級線圈的一端經(jīng)半波整流及延時電路與防竊電電路中一電壓比較器A1的一輸入端相連，該輸入端還通過一條由二極管D17、電阻R29組成的回路與開關電路中斷電時的一高電位接點相連接。
7.根據(jù)權利要求1所述的多功能用電保安器，其特征在于電度表一接線端子口上安裝有用來索取電度表電流線圈信號的磁環(huán)CH2，其付級線圈與安裝在用電保安器內且用來索取用電保安器電流信號的磁環(huán)CH1的付級線圈的同各端相連接。
8.根據(jù)權利要求1、2所述的多功能用電保安器，其特征在于跳電保護電路中一電壓比較器A5的一輸入端連接有兩條控制回路，其中一條回路是由與穩(wěn)壓電源串接的二極管D11、電容C6組成，在二極管與電容之間連接有接地電阻R17和接地二極管D13；另一條回路是由電壓比較器A6、與A6輸出相連的二極管D10，與A6一端輸入端相連的接地電阻R16、接地電容C5以及串接在此輸入端與穩(wěn)壓電源之間的電阻R15、二極管D12構成。
專利摘要本實用新型涉及一種對偏離正常供用電的有害變化直接起反應的多功能用電保安器，它主要包括利用磁環(huán)作為傳感器件的防竊電電路、防過荷電路，防觸漏電電路、防過壓欠壓電路、跳電保護電路、開關電路、穩(wěn)壓電源、以及自動復位電路和限時檢查電路，同時在防竊電傳感磁環(huán)CH
文檔編號H02H3/08GK2094139SQ91209800
公開日1992年1月22日 申請日期1991年6月5日 優(yōu)先權日1991年6月5日
發(fā)明者戰(zhàn)積義, 沈笑影, 王剛 申請人:戰(zhàn)積義, 沈笑影, 王剛