专利名称:家用电器综合保护开关的制作方法
本实用新型设计是关于对家用电器做综合性保护的装置。
目前象电冰箱各种过压、欠压保护器，在质量、性能、使用寿命各方面均存在明显不足。如《电子报》八七年二十三期刊登的“危险的电冰箱保护器”一文，论述了当前过压、欠压保护器电路设计不佳对电冰箱造成极大的威胁。此外还有多种家用触电保安器，如《无线电》八七年第三期第二十六页文中介绍的“自动复位触电保安器”，该电路已向国家专利局申请到专利，专利号为86200454，还有浙江萧山电子开关厂第一分厂生产的TK－C插座式触电保护开关。因缩小产品体积之需，早期使用过的铁芯变压器用来检测漏电信号，由于体积大而不能采用，故使用小体积的铁氧体磁环做铁芯，一般均采用20×10×5mm左右尺寸的磁环。由于选用较小体积的磁环，使初、次级线圈圈数不能绕得过多(初级因通过较大的负荷电流，线径必须较粗。)否则将绕制不下。理论实践证明增加初级圈数，电感量会成平方关系增加，感抗大，同样大小漏电流相对产生比较大的压降。二次圈数多，升压高，所以增加初次级圈数可大大提高漏电检测灵敏度。然而利用此类尺寸(20×10×5mm)磁环，均不能达到要求，虽产品性能介绍漏电动作电流在10mA或15mA，实际情况漏电流在10mA或15mA时不动作，原因是此类零序互感器在漏电流10mA或15mA时二次感应电压只有数毫伏到几十毫伏之间，由于此类触电保安器电路没有采用如附图中类似三极管BG7、BG8及其外围电路组成的交流放大，而是二次感应到的微小(几毫伏到几十毫伏)漏电信号，直接经二极管检波或触发可控硅，所以是不可能推动后级电路动作的，原因是PN结的导通电压必须大于200毫伏(锗管)，或600毫伏(硅管)，故此类漏电保安器根本达不到触电安全切断电源作用。值得注意的是用模拟电阻代替人体试验存在着冲击干扰误动作，之所以此类产品经有关部门检测合格，就是因为用模拟电阻试验时动作，而实际上人体触电时则不动作，因模拟电阻试验与人体触电存在着不相适应的问题。
本设计的目的在于克服上述所存在的问题，在目前流行中的电冰箱保护器欠压、过压、断电延时功能基础上，改进电路供电形式；增加触漏电保护，并对目前流行中的触电保护加以改进，当发生触漏电时确实能起到安全保护作用，触漏电灵敏度提高到漏电流∠3mA；此外还增加有负载短路、过载保护功能。所有这些保护综合为一体，使家用电器得到较完善的综合性电气保护，能大大减小电器受损机会、避免人身触电事故发生。
当前，如电冰箱过压、欠压保护电路供电采用变压器降压供给，为克服长期处于工作状态，特别是电源电压比较高时，变压器容易烧坏，使寿命大大减小，中电路整机供电采用电风扇电容降压供给，此种形式虽有过使用，但在整流滤波后供电电流高达150mA电压约15V情况下使用，电容及整流滤波后稳压二极管的选用在设计中是个问题，如果采用大功率稳压二极管体积不但大，成本亦高。本实用新型利用四只中功率三极管发射结反向串并联使用，收到良好效果，从而使体积大大减小，使用寿命长，漏电检测使用当前几种产品使用的小体积磁环做磁芯的零序互感器，为解决此类灵敏度远远不足的缺点，加入由三极管组成的两级放大量可调电路，用于调整漏电灵敏度，为解决按动试验按钮产生冲击干抗脉冲误动作，电路中加入阻容输入吸收回路、短路、过载、欠压、过压三路保护采用发光二极管组成或门，这种连接不但元器件数目大大减小，而且最大优点是该三路无论在故障或不是故障时，各路始终有10mA电流消耗，这对整流滤波后稳压二极管的功耗及选用问题是一个有利的帮助，同时这种发光连接法，从过压、欠压发光指示的发光明暗程度，能判定电源电压是否太高或太低。本实用新型基本构成是以555时基集成块(如美国Slgnetics公司生产的NE555)作终端执行电路，故障时驱动继电器切断电源，故障排除5分钟后自动恢复送电，是在几种较成熟电冰箱保护基础上，电源供电电路加以改进，使得体积减小、寿命长，同时增设有灵敏的漏电保护及过载、短路保护功能，具有各种故障指示、音响报警。
本实用新型所解决的方案，可以进一步用如下附图进行说明电容C一端接在～220V电源火线上，一端接在由二极管D1－D4组成的整流桥交流输入端，整流桥交流输入另一端接～220V电源零线，DW1－DW4四只稳压二极管由四只三极管发射结反向串、并联使用，接在整流桥直流输出两端，用于稳定直流电压，再经并联在稳压管两端的电容C3滤波给整机供电，本实用新型的几种保护回路，下面将分别描述(1)、过载、短路动作回路电流互感器B1初级串联在～220V电源零线上，其次级一端接地，另一端与电位器W1相接，三极管BG2、BG3及其外围相连的电阻R6、R7、R8组成双稳电路。当负载电流大于等于6A时，电流互感器B1次级感应电压经电位器W1、电阻R3、R4、二极管D6整流，C4滤波使三极管BG2导通BG3截止，三极管BG3输出高电位，过流发光二极管LED2亮。电位器W1用来调整动作电流，电阻R3及稳压二极管DW5起保护作用，防止当负载短路或大电流冲击时互感器B1次级会感应高电压，使电路元件受损。二极管D5并联在电阻R4两端，其作用是在发生短路故障时，能缩短电容C4的充电时间，使电路迅速动作，电阻R4及电容C4的时间常数可避免电冰箱、洗衣机之类起动时产生误动作。按钮K1与电阻R5串联后接在直流电源正端与三极管BG2基极上，作为过载、短路动作回路试验用。按钮1K5接在三极管BG2基级与地之间，其作用是一复位按钮。
(2)过压、欠压动作回路电阻R10、R11、R12串联后再与二极管D串联并接在～220V电源两端，二极管D负端接直流电源地端，正端接在～220V电源零线上，组成半波分压整流检测回路，电容C5并联在电阻R12两端起滤波作用。
三极管BG4及其外围元件组成欠压保护动作回路，电位器W2与电阻R13串联后并接在滤波电容C5两端，其电阻R13两端的电压经电阻R14及稳压二极管DW6至三极管BG4基极，～220V电源电压正常时，调整电位器W2使三极管BG4导通，三极管BG4集电极经电阻R15连接在直流电源正端，导通后将输出低电位，发光二极管LED3不亮。～220V电源电压低于175V时，三极管BG4截止，其集电极输出高电位，使发光二极管LED3导通发光。按钮K3做欠压试验之用。
三极管BG5、BG6及其外围元件组成过压保护动作回路，电位器W3与电阻R16串联后并接在滤波电容器C5两端，其电阻R16两端取得的电压经电阻R17及稳压二极管DW7至三极管BG5基极，～220V电源电压正常时调整电位器W3使三极管BG5截止，三极管BG6导通，发光二极管LED4不亮，当～220V电源电压高于245V时，三极管BG5导通BG6截止，三极管BG6通过电阻R19连接在直流电源正端将输出高电平，使发光二极管LED4导通发光。按钮K2做过压试验之用。
上述三种动作回路，即短路、过载、过压、欠压保护电路输出端，采用发光二极管LED2、LED3、LED4正极连在一起组成或门电路，经二极管D8连接在三极管BG9的基极，从而使后级执行电路动作。二极管D7及电阻R9串联后接在发光二极管LED2、LED3、LED4正极相连的一点与地之间，其作用是只有发光二极管LED2、LED3、LED4发光时后级电路才动作，这种连接方式可大大简化电路元器件，勿需再另加设各种执示的放大推动三极管。
(3)、漏电保护动作回路零序互感器件B2组成漏电检测部件，它是目前几种产品较流行的一种，初级两组对称绕组分别串接在～220V电源零线与火线上，漏电时其B2次级感应到的微弱交流电压，经三极管BG7、BG8及其外围元件组成的两级放大，从三极管BG8集电极输出，经电容C2、二极管D9整流C8滤波后至三极管BG9基极，从而使后级电路动作。电阻R1与C1串接后并联在零序互感器B2次级线圈两端，其作用可以防止试验时按钮所产生的冲击干扰带来的误动作，从电容C1两端取得的漏电信号经电容C6至三极管BG7基极，稳压二极管DW8并联在三极管BG7基极与地之间，起保护作用，该两级放大直流工作点的建立是以电阻R21、R26、R23及电容C7提供，电阻R24、R25为交流负反馈电阻，电位器W为调节两级放大增益所设，调节电位器W可调整漏电灵敏度。电阻R2一端连接在电容C2负极。另一端接地，电阻R2的作用为电容C2的负半周放电电阻，放大了的漏电信号正半周经电阻R22、二极管D9及三极管BG9发射结对电容C2充电，负半周则经导通的三极管BG8集电极至发射极、电阻R24、R26到地再经R2对电容C2放电，从而避免漏电时信号只有数个半周对电容C2充满电后而不再推动后级执行电路。漏电时的发光指示电路由三极管BG10、发光二极管LED5、电阻R27、二极管D10组成。电阻R20与按钮K4串联后接于B、C两点，作为漏电试验之用。
以IC1555时基集成块及其外围元器件组成终端执行电路，其555集成块1脚接地，2脚为输入触发端，接在三极管BG9集电极上，3脚为输出端，继电器J接在3脚与地之间，二极管D11起保护作用。4脚为复位端，4脚与地之间接一按钮2K5，电阻R28接在直流电源正端与4脚间，同时4脚与地还接有电容C9，电阻R28与电容C9的作用是电源送电时优先复位，5脚通过电容C10接地。电阻R29与电容C11串联后分别接在直流电源正端与地之间，6、7两脚连接在一起接在电阻R29与电容C11串联后的接点上，电阻R29及电容C11组成时间常数5分钟左右的延时环节，8脚接直流电源正端。
当发生过载、短路、过压、欠压、漏电其中之一现象时，三极管BG9有基极电流流过，其集电极电位下降，即IC1555时基集成块触发端2脚电位下降，3脚输出高电平，继电器J吸合，其两常闭接点J1、J2将立即切断电源，同时串接在555时基集成块3脚与地之间的电阻R30、二极管D12、D13将有电流流过，即D12、D13导通，其A点对直流电源地端有1.5V左右电压，A点连接在音响集成块IC2的2脚，其2脚为触发端，音响集成块3脚输出音响报警信号，三极管BG1的基极接在IC2的3脚上，其集电极接一喇叭作为报警，该IC2集成块是浙江萧山晶体管厂产品，采用KD－153音乐集成块。
本实用新型的最佳实施方案是电容C采用耐压400V、2uF的电风扇电容，在此条件下，稳压二极管DW1－DW4选用3DG型700mW中功率三极管发射结代用，如3DG12，为解决采用上述供电方式过压、欠压检测回路必须与～220V电源火线与零线连接，如果象有变压器时的直接连接法，必然会造成一个桥臂被短接，从而使整机无法供电，所以采用二极管D正端接在～220V电源零线上，负端接直流电源地，二极管D不但起着隔离作用，而且还兼半波整流，电阻R22R2的比值分配是11，为确保短路、过载、过压、欠压三路保护输出只有在发光二极管LED2、LED3、LED4发光时后级电路才动作，其电阻R9的阻值在200欧姆至620欧姆之间。
权利要求
1.用于对家用电器做综合性保护的装置，由电阻R10、R11、R12串联后跨接在～220V电源火线与整流滤波地之间，经二极管整流后由电容C5滤波为过压、欠压检测回路提供输入模拟量，从滤波电容C5两端取得的电压，一路作为欠压动作回路，经电位器W2及电阻R13分压后从其连接点经电阻R14、稳压二极管DW6至三极管BG4基极，其集电极经电阻R15连接在直流电源正端，当三极管BG4集电极输出高电平时，即为欠压，推动以555时基集成块及其外围元件组成的后级电路，从滤波电容C5两端取得的电压，另一路作为过压动作回路，经电位器W3及电阻R16分压后从其连接点经电阻R17、稳压二极管DW7至三极管BG5基极，三极管BG5集电极连接在BG6基极上，三极管BG6集电极输出高电平时，即为过压，推动以555时基集成块及其外围元件组成的后级电路，以IC1555时基集成块及其外围元器件组成的后级执行电路，其555集成块1脚接地，2脚接在三极管BG9集电极上，继电器J接在3脚与地之间，电阻R28接在直流电源正端与4脚上，同时4脚与地还接有电容C9，5脚通过电容C10接地，电阻R29与电容C11串联后分别接在直流电源正端与地之间，6、7两脚连接在一起接在电阻R29与电容C11串联后的接点上，8脚接直流电源正端，继电器J的两常闭接点J1、J2分别串联在～220V电源火线与零线上，零序互感器B2初级两组对称绕组分别串接在～220V电源火线与零线上，次级一端接地，另一端连在二极管D9负极，二极管D9正极接在三极管BG9基极上，其集电极接555时基集成块2脚，发生漏电时，推动以555时基集成块及其外围元件组成的后级电路，本实用新型的特征是电容C一端接在～220V电源火线上，一端接在由D1-D4组成的整流桥交流输入端，整流桥交流输入另一端接交流220V电源零线，DW1-DW4四只稳压管由四只三极管发射结反向串、并联使用，接在整流桥直流输出两端，采用这种稳压供电方式，二极管D正端接在～220V电源零线上，负端接直流电源地端，起着隔离及半波整流作用，用于检测触漏电信号的零序互感器B2次级经三极管BG7、BG8及其外围元件组成两级放大，电阻R1与电容C1串联后并联在零序互感器B2次级线圈两端，电容C6跨接在电阻R1与电容C7串联后的接点及三极管BG7的基极上，稳压二极管DW8并联在三极管BG7基极与地之间，三极管BG7发射极通过电阻R25接地，其集电极通过电阻R21接在直流电源正端，三极管BG8基极接在三极管BG7的集电极上，其集电极通过电阻R22接在直流电源正端，发射极通过两只串联的电阻R24、R26至地，电容C7并联在R26两端，电阻R23跨接在电阻R24与R26串联后的接点与三极管BG7基极之间，电容C2正极接三极管BG8集电极，负极接二极管D9负极，电阻R2接在电容C2负极与地上，电位器W跨接在电容C2负极与三极管BG7发射极之间，用于检测过载、短路信号的电流互感器B1初级串联在～220V电源零线上，其次级一端接地，另一端接在电位器W1一端，电位器W1的另一端接地，其中同抽头接电阻R3，电阻R3另一端通过电阻R4、二极管D6至三极管BG2的基极，三极管BG2的发射极接地，集电极通过电阻R6接在直流电源正端，三极管BG3的基极接在三极管BG2的集电极上，其发射极接地，集电极通过电阻R7接在直流电源正端，电阻R8跨接在三极管BG2的基极与三极管BG3的集电极之间，电容C4正极接三极管BG2基极负极接地，稳压二极管DW5正极接在电阻R3与R4的接点上，负极接地，二极管D5并接在电阻R4两端，过载、短路试验按钮K1与电阻R5串联后跨接在直流电源正端与三极管BG2基极之间，其复位按钮1K5接在三极管BG2基极与地之间，短路、过载、过压、欠压三路保护输出端，采用发光二极管LED2、LED3、LED4正极接在一起组成或门电路，其发光二极管LED2负极接三极管BG3集电极，LED3负极接三极管BG4集电极，LED4负极接三极管BG6集电极，二极管D7及电阻R9串联后接在发光二极管LED2、LED3、LED4正极相连的一点与地之间，发光二极管LED2、LED3、LED4正极连接点经二极管D8连接在BG9的基极，故障时使后级执行电路动作。
2.根据权利要求
1中的家用电器综合保护开关电路，其特征是电容C采用耐压400V、2uF的电风扇电容。
3.根据权利要求
1和2中的家用电器综合保护开关电路，其特征是四只稳压二极管DW1至DW4选用3DG型、700mw中功率三极管发射结代用。
4.根据权利要求
1中的家用电器综合保护开关电路，其特征是电阻R22R2的比值分配是11。
5.根据权利要求
1中的家用电器综合保护开关电路，其特征是电阻R9阻值在200欧姆至620欧姆之间。
专利摘要
家用电器综合保护开关，是关于对家用电器做综合性保护的装置。是在目前流行中的电冰箱保护器欠压、过压、断电延时功能基础上，改进电路供电方式，并对目前触漏电保护器加以改进，使触漏电灵敏度提高，其触漏电动作电流＜3mA，除增设可靠灵敏的漏电保护外，还增设有过载、短路保护功能，其负荷动作电流6A。以上过压、欠压、过载、短路、漏电保护均设有发光显示及相应的试验按钮。所有这些保护综合为一体，其用途可使家用电器得到完善的综合性电气保护，大大减小电器受损机会，同时还可避免人身触电事故发生。
文档编号H02H3/10GK87201683SQ87201683
公开日1988年10月12日 申请日期1987年7月18日
发明者潘振利 申请人:潘振利导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan