专利名称：电器保护电路的制作方法
技术领域：
本发明属电器保护技术，主要涉及单向交流负载的工作保护。
公知交流负载保护电路，多采用变压器降压整流供电来满足其电子电路的工作要求，这种型式可使保护器在设计区间内可靠工作，但却难于同时适应电源电压变化较大的情况;电容降压整流供电虽能适应较大的范围，但又难于维持电子电路的可靠工作。
本发明目的是提出用继电器控制供电通断，从被监控电路直接取样、触发继电器吸合，兼用电容降压整流电路维持其吸合状态的保护电路方案，以满足在较大工作范围内可靠工作的要求。
本发明的目的是这样实现的，电器保护电路包括控制电网电源与负载联通的继电器、依取样信号决定继电器工作状态的控制电路，与被监控电路及控制电路信号接受端相联、拾取被监控参量的取样电路，以及相关联接附件。其中，继电器触点是在负载正常工作时以常通状态串联接入电源。控制电路包括联接所述常通继电器常闭触点和电源另端、含串联触发导通元器件、单向导通元器件和继电器线圈的启动支路;联接所述常通继电器常开触点与电源另端的电容降压整流滤波电路，该支路作为继电器吸合状态的维持支路，继电器线圈两端同时与维持支路的整流输出端相联。各元器件及参数的选配应保证启动支路在设定取样信号触发下导通、并产生足以启动继电器吸合的电流，维持电路应能产生足以维持继电器吸合状态的电流。以上即是本发明的基本方案。方案中取样、触发启动、维持是继电器及时切断电源完整连续的工作过程，负载通路时启动支路与电源相联，使其能在被触发时呈导通状态;断电后电源又与维持支路相联，以确保断电情况得到维持。将维持支路一端与继电器常开触点相联，可以使该支路在负载正常工作，即继电器不吸合，其常开触点无电时不参与工作、不耗电;在负载非正常工作条件时，取样电路触发启动电路使继电器启动吸合，常开触点闭合带电、维持支路得以工作，产生维持吸合电流，维持继电器的断电保护状态;与此同时，继电器常闭触点断开，启动与取样支路立即被断电，使其仅工作在导通取样、触发启动保护动作的短暂瞬间;这种联接为降低保护电路的消耗、增加其适应电压范围、延长其使用寿命提供条件，并增强动作可靠性。由于启动与维持电路能选用适应较宽的工作范围、并较容易满足继电器线圈启动与维持吸合要求的组成元器件，故本发明的目的可以实现，即可以由较简单的电路、在较宽的工作范围内提供对负载的保护;由不同的电路完成不同工作任务(启动与维持)，将为电路设计、元器件及参数选配提供更便利的条件，有利于简化结构并保证工作可靠。
上述发明方案中，取样支路是含压敏元器件与电阻的串联支路，其两端分别与所述继电器常闭触点、和启动支路触发导通元器件的控制极相联，所选参数应保证该支路在设定过压值时才被导通，并产生足以触发所联启动支路导通的信号。以此为本发明的过压保护方案。压敏元器件可保证适时准确导通，且有很大选择范围，容易实现发明要求。
本发明的电流保护方案是在基本方案或过压保护方案中，取样支路还有含电流敏感元器件的支路，并亦与启动支路触发导通元器件的接受触发端相联，同时还有维持电流敏感元器件正常工作的辅助电路，各元器件及其参数配选应保证在电流达设定值时，本取样支路便可产生信号，并足以触发所联启动支路导通启动。这样电流敏感元器件可以感受被监控的电流变化，其辅助电路能保证电流敏感元器件正常工作，一旦本支路拾取到信号，电路便可如前给出保护动作，实现负载的电流保护。
本发明的防干扰过压保护方案，是在过压保护方案中，其取样支路的压敏电阻，还经防干扰电容与另一端电源相联。如此，可以吸收电源工作时的瞬间尖峰电压干扰、防止瞬间取样信号不必要地触发启动支路导通，减少误动作，改善本保护电路的工作性能。
本发明延时恢复的方案是在所述维持支路的整流输出端是经延时反置电路、及其辅助电路，与继电器线圈相联，其元器件及参数选配应保证在设定时间内截断对继电器线圈的输出，使其恢复原继电器的状态。这样，可适应一过性异常情况，使电路自动恢复。如在瞬间过载时的短暂断电保护后，电路可自行恢复导通供电。
本电路上述带延时的控制电路中，还含有联接延时电路中充放电路的阻容节点与相应电源端的可通断取样分流支路;其元器件及参数选配范围应保证;所接取样电路在设定范围内导通分流支路，且由分流支路有效阻止延时电路中充放支路上的电量积蓄;在被监控参量恢复常值后，取样电路应恢复关断、截断分流支路。这样，取样分流支路可使单向导通支路在设定取样值时导通，有效控制延时电路的反置过程，确保维持电路维持继电器的吸合的状态，且当被监控电路参量恢复常值时，终止分流支路的分流，使继电器适时恢复常态。即有条件的延时恢复。
本发明在有延时恢复电路的方案中，还可提出延时供电的方案。该方案是以两个继电器串联接入电源，常通继电器常闭触点与另一继电器动触点联接后，接入电源的一端，常断继电器的常开触点为电源与负载相联的接点，常通继电器动触点与电源相联。控制电路中增加常继电器相应的启动、维持支路和继电器线圈相联。常通继电器动触点和两启动支路供电端及常断继电器维持支路的一输入端相联，两启动支路的导通方向相反。取样电路中，在常通继电器常闭触点与另一端电源间，还联有单向导通的电阻支路，其导通方向与常断继电器的启动支路的导通方向一致;在常断继电器常闭触点与两继电器启动支路控制极间还联有可变阻值的电阻支路，为常压取样支路。其元器件参数选配应使常压下常通继电器启动支路被触发;所联单向的导通支路与常断继电器的常压取样支路所形成的联合取样支路，亦应在常压下触发该启动支路导通。本方案两只继电器串联参与电源一端通路控制，为增加电路控制能力的设计提供了条件，常压取样电路为启动支路提供又一启动设定条件。本方案各部电路的联接，可以为两个继电器提供不同的动作模式通-断-复通，和断-通。即以常通状态接入的继电器可在常压下导通启动、截断、延时后复通;而以常断接入的继电器，亦可在常压下借助导通支路取样启动、由断变成通路，并维持在通路状态，两串联的通路继电器则为最终接通电源、向负载供电建立了条件。本方案继电器在初始供电的动作逻辑，起到了延时供电的作用，延时过程又为电路引入所需控制功能提供条件。
在本发明延时供电或有限延时供电方案中，还可以提出含欠压保护方案。即在常断继电器线圈两端还联有含可变电阻的电阻性分流支路，该支路的参数应保证，在电源欠电压时该分流支路使所联继电器线圈不足以维持该继电器触点的吸合状态，使该继电器恢复常态;同时常断继电器的常压联合取样支路亦应满足在电源欠压时无力导通该启动支路。该取样支路，在此应称为常、欠压取样支路。这样，本方案除延时或有限延时外，常、欠压取样支路在欠压时亦无力导通该启动支路，使常断继电器在接通电源时即截断通路，负载不会得到欠压的电源供电;在运行中的欠压供电，则会由本方案可变阻抗的分流支路使常断继电器线圈失去继续维持吸合的能力，导致电源断电，起到保护作用。
本发明漏触电保护方案是在前述电流保护方案中还有常断继电器接入电源另端，常断继电器启动支路与常通继电器启动支路的导通方向相反，两启动支路的供电端与常通继电器常闭触点相联，在常通继电器常闭触点与常断继电器的动触点间，接有常断继电器的维持支路，常通继电器维持支路与其常开触点和常断继电器的动触点相联;本方案的取样电路含与常通继电器启动支路控制极两端相联的线圈，该线圈作为零序电流互感器的次级线圈，其初级线圈为两个分别与电源两端，即常通常闭、常断常开触点，和负载两相应端相联的线圈，在常断继电器常闭触点与其启动支路控制极间，还接有含电阻的常压取样支路。各元器件及参数选配原则是零序电流互感器足以感知负载端有触漏电状态，其输出应能触发启动常通继电器;常压取样支路应在正常工作电压范围触发常断继电器启动支路导通，并使该继电器启动。这样，本方案的取样电路可以感受电源电流的失衡情况，继电器的联接方案则可控制电源两端的通断，控制电路可分别控制各继电器，常压取样支路则为常断继电器的取样支路、使其与常通继电器在正常工作时同步导通。如此则为本发明提供用于电源电流失衡情况的可靠保护。
综上基本、过压防干扰、过流，触漏电和欠压保护方案，可得一复合方案，兼有如上各种功能。在该方案中选用两只继电器，两继电器及两套启动、维持支路和触漏电取样电路均按触漏电保护方案构成和联接，过压取样支路一端接于常通继电器常闭触点并与其启动支路相联，过流取样支路还含有干簧管，其上绕有串联接入电源的感应线圈，所含干簧管的工作电压由维持支路的整流电路提供，干簧管和零序电流互感器次级线圈的输出分别经延时和放大后、由单向导通元件与常通继电器启动支路的控制端相联，在常断继电器线圈两端联有含可变电阻的电阻分流支路，常断常闭触点与该启动支路控制极间亦联有含可变电阻的常压取样支路，两支路分别为运行和初始通电时的常欠压取样支路，如常欠压保护方案。这里，触漏电与过流取样支路还接有单向导通元器件或支路，其目的，在于防止支路间的互相影响，保证正常运行。
本发明过流延迟断路保护电路方案是在电流保护方案中，其电流敏感元器件是可感受过流的元器件或线路，其输出与启动支路受控端间，还接入延迟导通元器件或线路。这样，取样电路可经拾取负载中的过流信号;而这一信号的输出，则需经延迟元器件或线路后，以延迟触发启动支路，从而使本方案的保护动作按要求的延迟程度作出，满足涉及过流保护的需要。
本发明实现涉及电流方面的综合方案是其基本线路结构与漏触电保护方案相同，其中取样含有干簧管，串联接入电源供电线路之中、缠绕于干簧管上的感应线圈，及充放电阻的工作电路;控制电路中维持支路输入端电容分别接于各自继电器触点所在端电源，其常断继电器维持支路整流输出端还同时接有延时反置电路、和串联单向可控硅、充放电容的开关支路，该支路可控硅收集极与电容间的节点和延时反置电路受控端相联;零序电流互感器输出端经电容、单向导通元件，与上述串联开关支路单向可控硅的控制极和收集极相联;干簧管工作支路接于常断继电器维持支路两整流输出端，工作支路中的阻容节点与维持支路中延时反置电路的受控端相联;延时反置电路输出端经含电阻、隔离双向可控硅，与常通继电器启动支路受控端相联，双向可控硅控制极与该维持支路整流输出相应端相联，形成常通继电器启动支路的触发支路;在常断继电器线圈与其维持支路整流输出端间还接有单向导通元件;这样，绕有线圈的干簧管可感受负载的过大电流，干簧管的工作支路不仅提供干簧管的工作电压，而且可给出其拾取信号的延迟输出;两继电器维持支路输出端以相反方向的接入电源，可使其整流输出分别处于压差接近电网电压的不同电位;延时反置电路是出于过流保护的需要;可控硅开关电路可对漏触电取样的微弱信号作出反应;在常通继电器触发支路前接入隔离双向可控硅，既建立了常通继电器的导通触发通路，又隔离了两维持支路间的压差。如此，取样支路过流与电流不平衡时的信号输出，能够容易可靠地触发启动支路，使本电路作出相应保护性动作、及时断电。
为实现额定功率限定保护，并在电路关断后自动恢复的保护电路，本发明在前述基本方案中，取样支路引入含过流敏感元器件的电路，其输出端是经延时导通元器件或线路与启动支路受控端相联，电网电源一端经热敏电阻与负载相联，继电器的常闭触点两端及其维持支路输入端皆并联于热敏电阻两端。其中热敏电阻参数选择应保证在流过负载电流时呈截止状态。这样，过流敏感电路可拾取过流信号，延迟导通是功率限定正常保护的需要，触点并联在热敏电阻两端能控制热敏电阻的工作状态，维持支路的输入端的联接方式则可在热敏电阻截断状态出现时得以维持之，同时热敏电阻又是继电器触点的灭弧元件。如此，信号一旦使继电器启动，热敏电阻即流过负载电流并迅速减少，直至升温进入截断状态，同时建立起维持支路的输入电压，并以继电器的吸合状态维持已形成的热敏电阻截断的电路条件;要改变这种状态，只有切断电源或负载电路，该电源便可自动恢复供电状态。从而实现功率限定保护，并在切断电路后自动恢复正常状态。
为增加功率限定保护电路的延时功能，使动作更可靠，本发明提出时序延迟过载断电保护电路，它是在上述功率限定保护方案的启动支路内引入转换继电器，其常开触点串接于该支路之中，常闭触点和原继电器线圈正端相联，在由该常闭触点所联通支路动触点侧串联接入转换继电器线圈，并在上述电路内附以限流电阻和滤波电容。
这样，启动支路经延时启动后，只能首先启动转换继电器，而控制电网供电的常通继电器只能在转换继电器动作后，才被接入启动通路之中，经电路本身重新导通延迟，方产生截断供电继电器的保护动作。从而实现可靠延时，正常保护。
为适应单向电机工作的保护电路，本发明是在上述基本方案或过压保护方案中，于取样支路含有干簧管及其延时工作支路，干簧管上绕有串接于电源供电线路中的感应线圈;电源输出端经常通继电器常闭触点与负载电机工作主线圈相联，同时继电器动触点还经热敏电阻与负载电机的起动线圈相联;该继电器维持支路输入端电容接于常通继电器常开触点、其另端与上述热敏电阻的另端相联;启动支路接于常闭触点与继电器线圈正端之间;干簧管工作支路的工作电压是由热敏电阻的压降提供。这样，由热敏电阻联通的电机起动支路，可使电机在供电时起动，又在起动后由热敏电阻关断;干簧管工作支路可拾取信号、延时输出;由继电器和热敏电阻共同形成的截断状态，自电网提供了维持支路的输入。至此形成本发明单相电机的起动和保护供电电路，只要器件和参数选配得当，本方案可以实现单相电机负载的过流延时，过压、欠压的可靠保护，而且在切断电源或取下负载后供电状态能自动恢复。
综合前述各方案，可组合成多种型式的保护电路，皆可具有不同侧重点的保护功能，以多种途经实现本发明的目的。
本发明经触发电路，继电器控制和电容降压整流供电以至热敏电器件等简单电路的合理组合，实现了对电器保护电路的改进，不仅可在较大范围适应工作环境，而且配合多种取样支路，可满足控制不同参量的要求，容易实现多种功能和自动化控制，其工作逻辑严密，动作可靠、大部分电路在被监控电路正常工作时皆不直接带电、消耗很低;电路结构简单，便于自动化生产，所有元器件可全部从市场上购得、使用、调整、维修皆较容易，是极具特点的创新电路。本发明不仅可以用来生产不同功能不同用途的独立产品，还可以应用于需要保护的设备和高档家用电器上。由于用件少，成本低，工作可靠，工作范围宽，过载能力强，因此有广泛的应用前景。
附图提供了本发明实施例的电路图。
图1为过电压(错相)保护电路;
图2为过流保护电路;
图3为过电压(错相)抗干扰保护电路;
图4为自动恢复通电的过压(错相)抗干扰保护电路;
图5为有限自动恢复通电的过压(错相)抗干扰保护电路;
图6为具有过压欠压错相断电保护及有延时通电抗干扰功能的全自动保护电路。
图7为触漏电保护电路;
图8为过欠压、过流、触漏电保护电路;
图9为超宽电压范围过压过流漏电触电保护电路;
图10灭弧过载自动保护电路;
图11高可靠灭弧过载自动保护电路;
图12电冰箱、空调压缩机过载自动保护电路。
下面结合具体实施例，对本发明内容作进一步说明。
第一实施例为过电压(错相)断电保护开关，如图1。可用作过电压保护电源插座，或作为负载中有保护功能的工作部件。工作电压范围0-380伏、50HZ、过电压断电保护值大于260伏。本例选用DC12-18VJZC-22F-15A继电器J1，其动触点与电源相联，常闭触点J1-1与负载相联，在常闭触点与继电器线圈正端间联有串联的470Ω1/2W或200Ω1/8W×3电阻R6，1A/500V的双向可控硅BCR-1，1N4007的二极管D3，以及在常闭触点J1-1和可控硅BCR-1控制极间，串联的YMG7-331压敏电阻RY-1和10KΩ电阻R7;在继电器常开触点J1-2与另端电源间，接有0.47μF/630V的降压电容C1，220KΩ的泄放电阻R1，1N4001×4桥堆ZL-1和100μF/35V的滤波电容C2，桥堆ZL-1的两输出端与继电器线圈相联。
工作时，由开关接通电源后，若电压正常，则压敏电阻RY-1不导通，本开关保护电路不工作。
若电源电压超过设定值，RY-1立即导通，触发双向可控硅BCR-1导通，使继电器线圈得电，其动触点离开常闭触点J1-1，与常开触点J1-2闭合;此时起动电路BCR-1支路立即断电，而继电器的线圈又得到来自闭合的常开触点所联通，由降压电容C1、电阻R1、整流桥堆ZL-1及滤波电容C2支路提供的直流工作电流。前者继电器线圈经BCR-1支路与电源直接联通，可产生较大的初始起动电流，但时间很短，待足以产生吸合动作时即因常闭触点J1-1断开而被截断;后者经降压整流滤波，提供维持继电器吸合状态的恒定电流，即维持本开关的断路状态，从而起到过压保护作用。因启动电路工作在被触发工作状态，继电器J1一旦吸合、触发即停止;而维持继电器吸合的电路也十分简单。从而使本例开关有可能在较宽的范围内可靠工作。当需要再接通电源时，只要先断后通一次串联在本电路前的电源开关即可。
第二实施例为过流保护器，如图2。其工作电压范围150-380伏，过电流断电值1-15A，过电流断电延迟时间1-3秒。其继电器、电容降压、脉冲触发启动电路皆与第一例相同。本例在电源两端之间联有47KΩ电阻R13、1N4007二极管D7、30KΩ电阻R14组成的半波整流支路。该支路二极管D7负极与BCR-1的控制极间还串联JAG-4型干簧管GH-1、20KΩ电阻R12和双向二极管2CTS，在2CTS与R12的节点与半波整流支路的负端电源端间还联有20μF/35V电容C8，在干簧管GH-1上绕有2-15匝，φ0.51的漆包线圈L1，线圈L1是串联在电源与负载之间。负载电流在规定范围内时本例线路不耗电，当电流超过设定值后干簧管GH-1吸合导通、直至使2CTS导通、可控硅BCR-1被触发导通，继电器J1吸合，负载被断电。此后继电器及其维持支路C1、R1支路工作情况与前例相同。
第三实施例相应部分与第一实施例相同如图3，仅在压敏电阻RY-1端接有0.1μF/160V电容C5。以此吸收瞬间尖峰过压干扰，减少本保护器不必要的频繁动作。
第四实施例是自动延时恢复的过压错相抗干扰保护器，如图4。其技术指标(1)工作电压范围0-380伏。(2)过压保护值大于260伏。(3)延时供电时间5-8分钟。除相应部分与第三例相同外，继电器线圈是经由2CW56×2稳压二极管DW-1、DW-2、3DG6C三极管BG-1、发光二极管LED-1和电阻R2组成的直流稳压电路和保护指示电路，和1MΩ的电阻R3和220μF/16V的电容C3，470μF/16V电容C4，以及由NE555集成块IC1及其外围器件D1等组成的支路，接受整流桥堆ZL-1输出端提供的工作电压。
本电路具有延时恢复功能，当继电器J1吸合时，设定时间后，可使继电器线圈失电，从而释放继电器的吸合，使电路恢复供电。本电路适用于一过性的短暂过压干扰情况，可简化操作，但应选择适用场合。
第五实施例为改型的有限自动恢复的过压错相抗干扰保护电路，如图5。除与第四例相应部分相同外，在第四例延时充放支路R3C3中，又引出与继电器常开触点J1-2间相联的分流支路，该支路由470KΩ的电阻R4、YMG7-331的压敏电阻RY-2和二极管D2组成。接入本支路后，第四例中的充放支路R3C3的电压积蓄，还要受到新引入分流支路的控制。当电源被继电器切断后仍处于过压情况下时，R4、RY-2、D2支路导通，RC充放支路电量经支路分流无法积累增加，因此延时电路保持延时状态，继电器仍维持吸合，电源无法向负载供电。只有当电源电压恢复正常时，分流支路R4、RY-2截止，延时电路开始计时，电源与负载间的联线可因继电器恢复释放状态而导通，正常供电被恢复。本例有条件地延时恢复，避免了过压存在时保护电路的频繁动作，又保证在电压正常时可恢复供电，即作到正确延时恢复。
第六实施例为具有过压欠压错相断电保护及延时通电抗干扰功能的保护器，如图6。其技术指标(1)功率500W、1000W、2000W。(2)工作电压范围0-380伏、50HZ。(3)输出电压180-260伏。(4)过压保护值大于260伏。(5)欠电压保护值小于180伏。(6)尖峰吸收脉冲电压大于360伏削顶或断电保护。(7)延时供电时间5-8分钟，工作环境-40℃-+55℃。本例是一种很实用的电路，可用作空调、冰箱全自动保护器。本例除相应部分与第五例相同外，另加第二继电器J2，其动触点与原继电器即第一继电器的常闭触点J1-1相联，其常开触点J2-2为电源与负载相联的接点。第一继电器的脉动触发启动电路R6、BCR-1支路与和该触点相联的电源端相联，同时经电阻R6、1A/600双向可控硅BCR-2、1N4007的二极管D4组成的脉动触发电路、由二极管D4正极与第二继电器J2的线圈负端相联，其导通方向与第一继电器的脉动触发启动电路BCR-1支路相反;在第二继电器常闭触点J2-1与第一继电器可控硅BCR-1的控制极间，还联有由51KΩ电阻R9、470KΩ可变电阻RW-1(或20KΩ电阻R9，MYG7D-181K的压敏电阻)、1N4007二极管D6的串联取样触发支路，在J2-1与第二继电器可控硅BCR-2的控制极间，也联有由51KΩ电阻R10，470KΩ可变电阻RW-2，(或10KΩ电阻R10，MYD15-180K压敏电阻)二极管D12的串联取样支路，在与继电器在J1动触点相联的电源与另端电源间，还联有由220KΩ电阻R11、0.47μF/630V电容C6，1N4001×4桥堆ZL-2、470μF/35V电容C7和200Ω电阻R8与330Ω的可变电阻RW-3组成的电容降压整流滤波电路、和分流支路，两继电器触点间联线还经1N4007二极管D5，75KΩ电阻R5与电源的另端、即未与继电器触点相联的一端相联，在两继电器触点间联线与延时反置电路充放电阻容R3、C3节点间还联有680KΩ电阻R15。
本例工作过程如下当接通电源后触点J1-1、J2-1通过R9、RW-1、Dθ，触发R6、BCR-1、D3支路导通，J1启动吸合，常闭触点J1-1断开，常开触点J1-2闭合;在J1-2被闭合后，所联C1、R1、ZL-1和C2支路可给出降压整流滤波后的直流电流、经DW-1、DW-2、BG1稳压，由R3、C3充放电路及集成块IC1延时电路继续供给J1的维持吸合电流，使其维持吸合状态。
在滞后R6、BCR-1支路导通半个交流周波之时，由于J1-1断开，负半周电压由R5、D5、R10、RW-2和D12支路，使R6，BCR-2和D4的脉动触发支路导通，直至使J2的受控线圈足以吸合其常开触点J2-2，同时其常闭触点J2-1被截断，从而切断BCR-1，BCR-2的常压取样支路的通路，使两脉动触发支路皆随之停止工作。此后与第一继电器J1上述情况一致，亦相应由C6、R11、ZL-2、C7和R8与RW-3的降压整流滤波和分流电路继续维持J2的吸合状态。此时J2-2常开触点已由被吸合的动触点、经触点间联线与第一继电器的J1-1联通，并由C6、R11的阻容整流支路维持J2吸合，保持这种联通;但此时的J1-1处于断开状态。
当电源电压正常时，R3、C3和充放支路和IC1会使J1在设定延时之后释放原被吸合的触点，使J1-1又重新恢复与电源联通。并经由J2-2联通的通路与负载相联，至此本电路开始向负载供电。
若电源电压超出允许范围，则R4、RY-2和D2导通，充放支路R3、C3无法积蓄送来的电量，IC1无法结束延时阶段，使J1仍处于吸合状态，电源的电路在J1处即被截断，无法经J2向负载输出。当电源初始即为过压，其启动过程如同上述常压启动过程，只是电压越高，启动越快。其恢复过程如前述过压状态下的恢复过程。
当电源电压初始即为欠压，则R9、RW-1、D6和R10、RW-2，D12两支路皆不足以触发各自所联可控硅BCR-1和BCR-2，本电路除R9、RW-1、D6和R10、RW-2二个支路外，皆未投入运行、且不会向负载供电。
综上述，本电路在初始接通电源时，只有电源正常，才会在两继电器协同动作之后，经延时向负载给出合格输出;否则，本电路可保证截止任何过压或欠压的非设定电源输出，保证负载在工作初始就可避免不合格电源的冲击或损害。
若过压发生在供电后的运行期间，则RY-1、R7支路会因过压导通，R6、BCR-1、D3支路被触发导通，此后便如上述过压过程。
若负载运行期间电源出现欠压，由于R8、RW-3分流支路的分流作用，使得由C6等组成的降压整流滤波电路无法继续维持继电器J2的吸合，使J2释放，截断电源经J2-2向负载继续提供的输出。如欠压时，J1吸合J2仍为释放状态，则R15支路通过J2的常闭触点经BCR-2的取样触发电路和接继电器触点的电源端相联，充放电支路R3、C3的充电电流被上述通路所分流，因此无法积累电量，IC1就无法结束延时阶段。这样就减少了在欠压情况下的继电器J1的频繁释放和启动。保证了从欠压升为常压后，仍需延时5-8分钟的稳压过程才会接通负载，使本电路在欠压临界点上工作也十分可靠稳定。以上即本例在负载运行期间工作情况，因其压敏电阻、降压电容，可变电阻皆允许有很宽的选择范围，故本例的适用性极强;因电路的逻辑关系比较严密，故工作十分可靠;因各元器件皆较简单，故成本低廉，使用维护亦很方便。
第七例实施为触电漏电保安器，如图7。技术指标(1)工作电压范围150-380伏。(2)额定输出电流1-15A。(3)其它指标附合国家GB6829-86标准。
本例选用两个JZC-23F、DC、12-18V、15A的继电器J1、J2，分别接入电源相线和零线端，其中由一个常闭触点J1-1通过零序电流互感器BT1与负载相联，另一继电器常开触点J2-2也通过零序电流互感器BT1与负载另端相联。在常通继电器常开触点J1-2、常闭触点J1-1与电源另一端间分别联有电容C1(0.47/630V)、电阻R1(220K)、桥堆ZL-1、电容C2(220μF/35V)，和电容C6(0.47/630V)、电阻R11、桥堆ZL-2、电容C7组成的两个电容降压整流滤波电路，以及与各整流输出端分别相联的两继电器的控制线圈，在继电器J1线圈中还串接有发光二极管LED-1。在常通继电器J1常闭触点J1-1与两继电器线圈间还分别联有由电阻R6(3A/630V)、双向可控硅BCR-1、二极管D3和电阻R6(3A/630V)、双向可控硅BCR-2、二极管D4组成的两个脉动触发启动电路。第一双向可控硅BCR-2控制极两端通过0.1μF/25V的电容C10，1N4001二极管D11，与零序电流互感器BT1的次级线圈L2相联。前述零序互感器BT1与负载相联的两个线圈作为其初极线圈。在第二继电器J2常闭触点J2-1与第二可控硅BCR-2控制极间，还连有起始取样触发电阻R4。以上即本例线路的主要结构和联接。
工作时，接通电源，由电阻R10触发BCR-2导通，第二继电器吸合，电源向负载供电。并由第二电容降压电路C6、R11支路维持第二继电器J2吸合，维持供电状态。
当负载电路漏电或触电时，零序电流互感器次级线圈L2产生感应电流，使第一可控硅BCR-1触发，第一继电器J1吸合，随即J1-1断电;断电使第二电容降压C6、R11支路失电，第二继电器J2亦随之释放，电源的两端皆被断开，以确保触电者或负载漏电处不会再有通电可能。
第八实施例为具有过压、欠压、过流断电保护功能的触漏电保安器，其电原理图如图8所示。其技术特征(1)工作电压范围0-380伏。(2)额定输出电流1-15A。(3)过电压保护值260-280伏(任选)。(4)欠电压保护值150-190伏(任选)。(5)过电流断电保护值1-15A(任选)。(6)触电保安技术标准符合国家GB6829-86标准。
本例选用两个JZC-23F继电器J1、J2，J1的动触点与电源相联，其常闭触点J1-1经市售零序电流互感器BT1与负载相联，即为常通继电器J2则以常断状态接入，其常开触点J2-2亦经零序电流互感器与负载相联。在常通继电器常闭常开触点J1-2、J1-1与电源另一端间分别联有由0.47F/630V的电容C1、C6、330KΩ电阻R1、R11，1N4004×4桥堆ZL-2、220μF/35V电容C2、C7组成的两个电容降压整流滤波电路，及分别与其桥堆输出端相联的继电器控制线圈，在J2线圈两端还并联有100Ω电阻R8，470Ω可变电阻RW-3串联的分流支路，在J1-1与两继电器线圈间，分别联有由1/2W470Ω或1/8W200Ω×3电阻R6、3A600V双向可控硅BCR-1、BCR-2、1N4004二极管D3、D4组成的两个脉动触发电路，其中D3、D4方向不同。在J1-1与另一端电源间联有由YMG7-331J压敏电阻RY-1和0.1Fμ×160V电容C5，其阻容节点与BCR-1的控制极间联有10KΩ电阻R7;在J2-1与BCR-2的控制极间联有47KΩ电阻R10和470KΩ可变电阻RW-2，在JAG-4干簧管GH-1上绕有3-10匝φ0.5mm漆包线的线圈L1，L1串联于与J2触点相联的电源端联线之中，干簧管一端与电容C6、ZL-2整流桥堆等组成的降压整流电路正端相联，干簧管另端经NE555集延时导通电路IC1及其外围电路与该整流桥堆ZL-2另一输出端相联、IC1的输出经1N4004二极管、D9、2.7KΩ电阻、R9与常通继电器启动支路BCR-1的控制极相联。BT1的线圈L2经100Ω的电阻R12、1N4004二极管D10、D11、0.01μF/25V电容C10、LM741运算放大器IC2、1N4004二极管D8与电阻R9正端相联。通过调整RW-2使BCR-2的导通起始点在稍大于欠压设定值。
工作过程如下当接通电源时，由R10、RW-2触发BCR-2支路导通，常断继电器吸合，开始向负载供电，与此同时R10、RW-2支路因常断常闭触点分离而失电、BCR-2支路停止导通;常断继电器J2吸合后即由电容C6、R11支路整流ZL-2输出端提供维持吸合的电流，使负载持续得到电源的输出。工作中若过压情况。则RY-1导通、BCR-1被触发导通，J1吸合电源被截断，此时C1、R1、ZL-1支路随即工作，将J1-2闭合状态维持，与此同时，因C6、R11支路供电被截断，J2-2亦被释放断开。当电源欠压时在支路R8、RW3支路分流作用下，C6、R11支路无法维持J2的吸合，逐释放断电，J2-2恢复常开、负载断电。
当负载电流过大时GH-1导通，经IC1延时后，触发BCR-1，则J1被吸合断电，并维持之;同时BCR-1停止工作，C6、R11支路失电而无法维持J2吸合，J2亦恢复断开状态。
当电路有触漏电情况时，零序电流互感器使L2中产生电流，经IC2放大后触发BCR-1导通断电，且由C1、R1支路维持;随之因J1-1被断电，C6、R11支路失电亦使J2释放，J2-2恢复常开，该端电源亦被截断，即本保护器的两个输出端皆失电，负载段再无任何带电现象，从而绝对防止触漏电继续发生。
第九实施例为适用于超宽电压范围的过压、过流、漏触电保护电路，如图9。其技术指标1)、工作电压范围150-380伏。2)、额定输出电流1-30A。3)、过电压断电保护值260伏、4)、过电流保护值大于额定值。5)、过电流延时断电时间3-10秒(任选)。6)、触漏电技术参数附合国标GB6829-86。可用来制作安全用电开关。
本例基本电路如第七例，其常通常闭触点J1-1经1-15匝φ0.51mm漆包线绕成的线圈L1、与零序电流互感器BT1的一个输入线圈的一端相联，该线圈的另端与负载相接。与常断继电器J2相联电源端，和常断继电器维持支路的电容C6，电阻R11相联。在该支路整流电路ZL-2输出端，还接有NE555集成块的延时反置电路IC1与其外围器件和串联1A/100V单向可控硅SCR-1 1μF/16V电容C3的开关支路，SCR-1与电容C3间的节点与集成块IC1的受控端相联。在桥堆ZL-2输出端与该继电器线圈间还接有1N4007的保护二极管D1。在常闭触点J1-1与另端电源之间，还接有过压取样支路串联的压敏电阻RY-1、电容C5，在其节点处与常通继电器启动支路双向可控硅BCR-1控制极间还联有电阻R7。干簧管GH-1上绕有前述感应线圈L1，干簧管的一端与常断继电器维持支路整流部分ZL-2的输出正端相联，干簧管GH-1另一端经充放电阻R3、电容C3的阻容节点与集成块IC1的受控端相联。零序电流互感器的输出端间还接有二极管D10、D11、0.1μF/16V防干扰电容C10，并与开关支路单向可控硅SCR-1的受控极和收集极相联。在IC1输出端与常通继电器启动支路中BCR-1受控极间联有1.2K限流电阻R20、1A/600V隔离双向可控硅BCR-3、2.7K限流电阻R19、1N4007二极管D6，桥堆ZL-2输出端还与BCR-3控制极相联，共同组成触发支路。此外在常断继电器常开触点J2-2和零序电流互感器与负载另端联线间，联有按钮开关K2和10KΩ试验电阻R18。在常通继电器J1动触点与电网接线间联有供电开关K1。
工作时，一旦干簧管GH-1因过流超限而吸合导通，需经R2、C3延时后触发IC1反置。反置后BCR-3的受控极间形成BCR-3的触发电流，BCR-3因此导通，在ZL-2输出端与BCR-1受控极间电位差作用下，该支路导通使BCR-1所在启动支路导通，J1动作，截断供电电路，并由其维持支路C1、R1支路维持，实现保护。
零序电流互感器BT1的信号输出后，即使输出此较微弱，SCR-1亦立即被触发导通。在ZL-2输出作用下，SCR-1、C3支路可对IC1受控端给出输出，此后情况如前所述。K2可作为实验时使用。
显然本例延时功能增强动作可靠，由于C1、R1与C6、R11接于电网电源不同端，使两支路输出之间电位差很大，为在其间联接的触发支路顺利导通提供可靠条件，因此本例可适应超出一般范围的保护要求，而且工作可靠。
第十实施例为灭弧过载保护自动开关。如图10。技术指标1)、适应电压范围0-380伏，50HZ。2)、额定输出电流1-30A(任选)。3)、过载断电电流大于额定输出电流。4)、过载延时断电时间1-3秒。本例可用作双极自动开关或定量供电器。其线路构成与第2例相似，在电源和负载间联有28-160Ω的热敏电阻PTC和干簧管线圈L1，继电器J1常闭触点J1-1两端及其维持支路电容C1及桥堆ZL-1的另输入端皆分别接于热敏电阻PTC两端。干簧管GH-1的输出端经双向二极管2CTS与继电器启动支路可控硅BCR-1的受控硅极相联。
工作时，干簧管GH-1输出经电阻R13、电容C8和二极管2CTS延时后，才可能触发启动支路的BCR-1导通。在继电器截断常闭触点J1-1后，负载电流便由热敏电阻PTC承担，使电路迅速被升值的电阻截断，电容降压支路C1、ZL-1两输入端便得到与PTC相联电网的相近电压，继电器吸合状态得以维持，即得到本例的延时断电保护。要改变这一状态，只要关断电源，或脱离负载，即可解除热敏电阻PTC两端的电压，继电器的吸合条件随之消失，电源又自动恢复初始的供电状态。显然因电流很小，本电路关断保护状态所耗甚微。由于继电器常闭触点J1-1在截断的同时，与之相联热敏电阻PCT两端已建立起接近由网输出的电压，故可防止该触点工作中的起弧现象，延长其使用寿命，改善工作性能。
第十一实施例为高可靠过载保护自动开关，如图11.技术指标同上例。本例可制作全自动封闭型固体限电器或双极自动空气开关。
本开关在第十例基础上，于启动支路双向可控硅BCR-1与桥堆ZL-1负端之间，还接有DC12-18V4098微型继电器J3的线圈、360Ω限流电阻R6、继电器J3的常开触点J3-2、360Ω的限流电阻R17;在J3线圈两端还并联220μF/16V的滤波电容C11。在J8常闭触点J3-1与桥堆ZL-1的正输出端间，亦接有360Ω的限流电阻R16。
工作时，若干簧管GH-1触发启动BCR-1、R16支路导通，则转换继电器J3，首先启动使常闭触点截断;干簧管若继续输出、启动支路会被继续触发导通，这时的启动电流是经R17、J1的线圈形成回路，在维持J3吸合的同时，将启动J1吸合，使其常闭触点断开，进入保护状态。若干簧管GH-1的输出尚不及维持触发，则J1无法启动，本例不会给出保护动作。此即为本例足够延时、高可靠保护的特点之一。其余与上例一致。
第十二例为冰箱、空调压缩机过载保护电路。可用来代替现有压缩机的过载保护器，如图12。其技术指标1)、工作电压范围150-380伏、50-60HZ。2)、过电压断电保护值大于260伏。3)、额定输出电流1A-30A。4)、过电流保护值大于额定输出电流。5)、电流延迟断电时间2-5秒。
本例以压缩机电机为负载，其电路构成与第十例大体一致。其中热敏电阻PTC是接于常通继电器J1的动触点并和电机的起动线圈LSC相联，常闭触点J1-1经干簧管GH-1上的感应线圈L1，与电机的主线圈LRC相联，过压取样支路RY-1、R7与启动支路中BCR-1的控制端相联，维持支路的降压电容端与继电器的常开触点J1-2相联，桥堆ZL-1的一输入端与热敏电阻PTC的另一端相联。
工作时，由热敏电阻提供起动电流，使压缩机进入正常工作状态，由热敏电阻本身迅速关断起动支路，由常闭触点支路继续满足主线圈工作电流。只要出现过、欠压或过载，造成负载回路过流，都会造成干簧管输出信号，由继电器截断主线圈LRC线路;由于本例也接入过压取样电路，因此在过压出现时，是由该支路首先导通触发，其余与前例一致。
权利要求
1.电器保护电路，属电器保护技术，它包括控制电网电源与负载联通的继电器，与被监控电路相联、拾取被监控参量的取样电路，接受取样信号并依其决定继电器工作状态的控制电路，以及相关联接附件，其特征在于负载正常工作时，继电器(J1)触点以常通状态接入电源；控制电路包括联接所述常通继电器常闭触点(J1-1)和常开触点与电源另端，含有串联限流电阻(R6)、触发导通元器件(BCR-1)、单向导通元器件(D3)和继电器线圈(J1)的触发吸合启动支路，和含降压电容(C1)、整流元器件(ZL-1)、滤波电容(C2)的电容降压整流滤波吸合维持支路，继电器线圈两端同时与维持支路的整流(ZL-1)输出端相联；各元器件及其参数选配原则是触发启动支路在取样支路信号输出时按规定导通、导通后能足以启动继电器，维持支路产生足以维持继电器吸合状态的输出。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于取样电路包括含压敏元器件(YR-1)的支路，其两端分别与所联继电器(J1)常闭触点和启动支路触发导通元器件(BCR-1)控制端相联，压敏元器件应在设定电压值时导通，并产生足以触发启动支路的信号。
3.如权利要求1或2所述电路，其特征在于取样电路还有含电流敏感元器件(GH-1、L1、BT1)及维持其正常工作的辅助电路(R13、D7、R14的支路，其输出与启动支路控制端相联，其元器件及参数选配原则需使本支路在电流设定值时，产生足以触发启动支路导通启动的信号。
4.如权利要求2所述的电路，其特征在于压敏元器件(YR-1)另一端还经抗干扰电容(C5)与电源另一端相联。
5.如权利要求2或4所述的电路，其特征在于维持支路输出端(ZL-1输出端)是经含延时反置电路(IC1)及其辅助电路(DW-1、DW2、BG-1、R3、C3)的支路，与相应继电器(J1)线圈相联，反置支路应在延时后停止输出。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于延时反置支路充放分路的阻容节点与相应电源端之间，还联有含取样电路(RY-2、R4)、单向导通器件(D2)的取样分流支路，分流支路应在设定参量值时才导通、并能相应分流充放支路所接受的电量，有效阻止其电量的积蓄。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于有两个继电器串联接入电源，其中常通继电器常闭触点(J1-1)与所联负载间还接有常断继电器(J2)，其常开触点(J2-2)与负载相联;控制电路中，两继电器各自启动支路的供电端皆与常通继电器(J1)动触点相联，唯其触发导通的方向相反，常断继电器维持支路输入端亦接于常通继电器(J1)动触点与另一端电源之间，在常通继电器常闭触点(J1-1)与其延时反置电路充放支路的阻容节点间还联有分流电阻(R15);取样支路还包括在常断继电器常闭触点(J2-1)与两启动支路(BCR-1、BCR-2支路)控制端间，分别联有两继电器的含可变电阻(RW-1、RW-2)的常压取样支路;在常通继电器常闭触点(J1-1)与电源另端之间，还联有含电阻(R5)和单向导通元器件(D5)串联的附加导通支路，其导通方向应与常断继电器启动支路一致;所述元器件及其参数应保证在电源初始接通时，常通继电器常压取样支路(RW-1)和常断继电器常压取样支路(RW-2)、附加导通支路(R5、D5)分别导通后，应能触发两继电器启动支路(BCR-1、BCR-2)导通、启动，并由两继电器各自的维持支路(C1、R1支路，C6、R11支路)维持之。
8.如权利要求7所述的电路，其特征在于常断继电器(J2)线圈两端还并联接入含可变电阻(RW-3)的分流支路，其参数应保证在电源欠压达设定值时，该继电器(J2)线圈便无力维持吸合;同时其常压取样支路(RW-2)亦应保证，在电源欠压达设定值时，无力触发该启动支路(BCR-2)导通。
9.如权利要求3所述的电路，其特征在于还有常断继电器(J2)接入电源另端，控制电路还包括常断继电器的启动支路(BCR-2支路)和维持支路(C6、R11支路)，但与原启动支路的导通方向相反，两启动支路电源端和常断继电器维持(C6、R11支路)一端、皆与常通继电器的常闭触点(J1-1)相联;取样电路中的电流敏感元器件是零序电流互感器(BT1)，其初级线圈为两继电器的常通常闭(J1-1)、常断常开(J2-2)触点和负载两端对应相联的两个线圈，其次级线圈为与常通继电器启动支路(BCR-1支路)控制端相联的线圈;在常断继电器常闭触点(J2-1)与常断继电器启支路(BCR-2支路)控制端间联有含电阻(R10)常压取样支路;所述元器件及其参数选配应保证在电源初始接通时，常断继电器取样支路(R10)足以启动其启动支路吸合、并由其维持支路(C6、R11支路)维持之;运行中电源电流失衡达设定值时，零序互感器次级所给信号足以启动常通继电器启动支路(BCR-1支路)。
10.如权利要求9所述的电路，其特征在于取样电路电流敏感元件还含有干簧管(CH-1)，其上绕有串联接入电源的线圈L1，干簧管的工作电流是由维持支路中整流电路(ZL-2)输出端同时提供的，干簧管的输出经延时导通电路(IC1)、单向导通元器件(D9)及辅助电路(C3、R3、R9)与常通继电器启动支路(BCR-1支路)控制端相联;所含零序互感器(BT1)的次级线圈经含运算放大器(IC2)及其辅助支路(R12、D10、C10、D8、D11、R9)与常通继电器启动支路(BCR-1支路)控制端相联，在所含常欠压取样支路中串联接入可变电阻(RW-2)。
11.如权利要求3所述电路，其特征在于电流敏感元件是可感受过流的元器件(CH-1、L1)，其输出与启动支路控制端间还接入延迟导通元器件或线路(2CTS、C8、R12、R13)。
12.如权利要求9所述电路，其特征在于取样支路还含有干簧管(GH-1)，串联接入电源供电线路之中、缠绕于干簧管上的感应线圈(L1)，及充放电阻(R3)、充放电容(C3)所组成的干簧管工作支路;控制电路中维持支路输入端电容(C6、R11、C1、R1)端，分别接于各自继电器(J1、J2)触点所在端电源;常断继电器(J2)维持支路整流输出端还同时接有延时反置电路(IC1)，和串联单向可控硅(SCR-1)、充放电容(C3)的开关支路，该支路可控硅(SCR-1)收集极与电容(C3)的节点和延时反置电路(IC1)受控端相联;零序电流互感器(BT1)输出端经电容(C10)、单向导通元件(D10、D11)与上述开关支路中单向可控硅(SCR-1)的控制极和收集极相联，干簧管工作支路接于常断继电器维持支路整流两输出端(ZL-2输出端)，该支路的阻容(C3、R3)节点与延时反置电路(IC1)的受控端相联;延时反置电路(IC1)输出端经含电阻(R20、R19)、隔离双向可控硅(BCR-3)、单向导通元件(D6)所组成的触发支路，与常通继电器启动支路(BCR-1支路)受控端相联;在常断继电器(J2)线圈与其维持支路整流输出端(ZL-2输出端)间，还接有单向导通元器件(D1)。
13.如权利要求1所述的电路，其特征在于取样支路含过流敏感电路(L1、GH-1)，其输出是经延迟导通元器件或线路(2CTS、R13、C8)与启动支路受控端相联，电网电源一端经热敏电阻(PTC)与负载相联，维持支路输入端和常通状态继电器常闭触点(J1-1)皆并联于热敏电阻(PTC)两端，热敏电阻参数选择应保证在流过负载电流时呈截止状态。
14.如权利要求13所述的电路，其特征在于启动支路内引入转换继电器(J3)，其常开触点(J3-2)串联接于启动支路之中，其常闭触点(J3-1)与原常通继电器(J1)线圈的正端相联，转换继电器(J3)线圈接入由其常闭触点(J3-1)联通支路的动触点侧线路之中，在上述电路中还接有限流电阻(R6、R16、R17)和滤波电容(C11)。
15.如权利要求1、2、4或6所述的电路，其特征在于取样支路含有干簧管(CH-1)及其延时工作支路、干簧管上绕有串接于电源供电线路中的感应线圈(L1)，常通继器(J1)的动触点经串联热敏电阻(PTC)和负载单相电机起动线圈(LSC)一端相联，常闭触点和负载单相电机的工作绕组(LRC)一端相接，干簧管工作支路的工作电压由热敏电阻(PTC)的压降提供，维持支路输入端电容(C1)接于继电器的常开触点(J1-2)、维持支路输入端的另一接点与热敏电阻(PTC)的另端相联、启动支路接于常闭触点与继电器正端之间。
全文摘要
电器保护电路包括继电器及其含触发导通、电容降压的控制电路，由被监控电路直接取样的多种取样电路，配以继电器不同联接形式，可实现在较宽工作范围、多种参量及其组合的工作保护，该电路便于使用调整，容易实现多种功能保护和自动化控制，大部分电路在被监控电路工作正常时不耗电，保护工作时消耗也很低。其制品过载能力强，可用于多种场合，多种电器。
文档编号H01H47/22GK1078576SQ9310325
公开日1993年11月17日 申请日期1993年3月20日 优先权日1993年3月20日
发明者王稳忠 申请人:长治市应用技术研究院