短路火烧自断装置兼作空气开关热脱扣的方法与流程

本发明属于消防领域，尤其是涉及一种短路火烧自断装置兼作空气开关热脱扣的方法。

背景技术：

本人的发明专利《一种连爆型短路讯号的提取方法》专利号201310225953.3，此专利简称“短路火烧自断装置”，它是一种必须和漏电断路器配合后才能对电线小电流短路火烧起到防范作用的专利产品，但大多数人没有亲历过电火烧，平时又无法体现其防电火烧价值，所以市场销售不理想，如果能扩大产品功能，使该产品平时也能给用户带来一点方便，而且不能增加成本，则将有利于增加该产品销量，在更大的范围内为防止电火烧作贡献。要实现此种目标，就必须利用产品自身优势，科学地和其它实用电器相结合，尤其是在和其配合使用的漏电断路器中寻找产品结合点。目前家用漏电断路器都带有空气开关，而空气开关中包括一个大电流短路时会跳闸的短路开关和一个受热后会弯曲的热脱扣机构，由于热脱扣机构是用双金属片制成的应变片，线路过载后，应变片弯曲断电，但线路断电后不能马上推闸，而要稍等一段时间，待应变片复原，故障排除后才能推闸上电。由于过电流形成热脱扣机构动作的情况较常见，如果能充分利用“短路火烧自断装置”产品的设计特征，不另加生产成本，将原来断电后需要过一段时间才能上电的热脱扣机构，改为断电后故障排除即能上电的其它形式的过电流保护机构，则人们会将感受到专利产品不但能 防火，而且平时也可给用电带来方便，还节省了原有的双金属片脱扣机构，所以这将有助于“断路火烧自断装置”产品的销售。而其它形式的过电流保护机构中，必须选择最能和本产品结合的那种，只有这样才能充分发挥本产品的优势，化同样的钱，却能变单一功能为多功能产品。

技术实现要素：

本发明的目的是：推出一种用短路火烧自断装置来兼作漏电断路器双金属片热脱扣的方法。

本发明的目的是这样实现的：它包括一个不带热脱扣机构的漏电断路器，一个连爆型短路讯号提取电路，连爆型短路讯号提取电路中的电流互感器的初级是用电电源线，次级接全波整流电路，全波整流电路后面接定值滤波电容器，定值滤波电容器二端接爆点脉冲感应变压器的初级线圈，定值滤波电容器的容值是根据过载保护电流值而设定，不能被“定值滤波电容器”滤平的“溢满电流”脉冲波通过爆点脉冲感应变压器，爆点脉冲感应变压器的次级线圈接有次滤波电容，次滤波电容并联一对光耦，光耦电路的输出端接正脉冲放大器三极管和负脉冲放大器三极管，二个三极管的集电极分别接正、负脉冲与门电路的与门二个输入端，其中一个输入端有延缓电容器，正负脉冲与门的输出端除接多脉冲触发与门电路外，还通过正输出脉冲触发线接双稳态单边触发电子开关，致使原本输出为负的截时式抗干扰延时电路启动，待延时过后，多脉冲触发与门电路接截时式抗干扰延时电路的输入端由负变正，此时如正负脉冲与门电路再次出现脉冲时，多 脉冲触发与门电路即输出正电流，正电流经驱动放大器后使相、地短路继电器动作，相、地短路电流使漏电断路器跳闸，从而在防范小电流短路火烧的同时也对导线电流过载进行断路保护；而截时式抗干扰延时电路在向多脉冲触发与门电路发出触发脉冲的同时也触发周期式抗干扰延时电路，延时过后，双稳态单边触发电子开关从负输出脉冲触发线上获得使其输出端电压复原的电脉冲，致使双稳态单边触发电子开关到达延时后又进入新的脉冲周期；其特征是：代替热脱扣机构的过载电流保护电路是由连爆型短路讯号提取电路来完成。

这样，互感器初级线圈从用电线路负载上获得的50赫交流讯号后通过全波整流；而全波整流后的电流仍然是波动的，故在电路中又用滤波器将波滤平，通过滤波后变成的直流讯号不能再通过爆点脉冲感应变压器；滤波器由爆点脉冲感应变压器的初级电阻抗和滤波电容器组成，因此选用合适的滤波电容器，并在爆点脉冲感应变压器次级设次滤波电容进行细调，使滤波量符合过载电流值(定值)，其定值一般可选额定电流的1.3倍；这样线路一旦过载，在很短时间内就会因电流不能被“定值滤波电容器”滤平，而产生因电容器放不下而溢出的“溢满电流”，该“溢满电流”就燃亮正负脉冲光耦隔离电路中的光敏二极管，由于光耦是一对，它们可以对“溢满电流”的正负脉冲均放大，“溢满电流”讯号放大后输入到正、负脉冲与门电路的与门二个输入端，由于与门至少有一个输入端有延缓电容器，故能使正、负脉冲与门瞬间输出正脉冲；该正脉冲通过双稳态单边触发电子开关，使截时式抗干扰延时电路得电后开始延时，在延时段内(即截时时间)，由于截时式延时电路不能向与其连接的多脉冲触发与门电路的与门一个输入脚输正压，而使其保持原来的负压状态，故这时正 负脉冲与门电路即使向多脉冲触发与门电路的与门另一个输入脚输正压，多脉冲与门电路也不会有输出；由于原短路火烧自断装置的线路，现在兼具空气开关热脱扣功能，因此截时的时间长短是根据家用电器启动电流延续时间而定，家用电器一般为0.5秒。又由于周期式抗干扰延时电路的存在，使干扰脉冲信号数只有在同一个周期中产生才能在多脉冲触发与门电路中作累计(在0.5秒的截时段内的脉冲只算为第1次)，而达到设定累计数2次或3次时多脉冲与门电路即有输出，一般2次即可达到抗干扰要求，如在强干扰场所也可以用3次(当大电流短路产生时，漏电断路器中的短路磁电开关会立即将线路切断，因此不受脉冲次数影响)；本线路还用光耦代替掉原来的低脉冲阻拦器，又将爆点脉冲感应变压器的次级从原专利线路中的二个线圈变为一个，这样既不增加成本，还缩小了线路体积、符合所需的空间尺寸，线路简化、可靠性加强，该种设计既是短路火烧自断装置所必须，又为准确设制上述定值滤波器创造了不可或缺的条件；并且现有其它形式的过电流保护机构，由于不是利用产品中现有装置来实现，所以成本增高，常影响产品竞争力，所以即使技术可行，也都不常采用。而和本专利结合的过电流保护机构，由于是利用连爆型短路讯号提取电路来实现，因此不会增加成本，只会增加产品的竞争力。根据本人观察和有关报道显示，小电流短路是多次碰火后电线才会起火，电线本身也有一定阻燃性，故发生小电流碰火，在二秒钟内若能将电源切断，电线会立即冷却，火烧就不会形成，而平时发现小电流断路至人们拉闸的时间长达数分钟，甚至无人拉闸，故会形成电火烧。

附图说明

图1是短路火烧自断装置兼作空气开关热脱扣的方框图。

图2是本发明的电路工作原理图。

具体实施方式

图1中的1是电源，2是不带热脱扣的漏电断路器，3是电流互感器，4是负载，5是全波整流器，6是定值滤波电容，7是爆点脉冲感应变压器，8是次滤波电容，9是光耦隔离电路，10是正、负脉冲放大器，11是正负脉冲与门电路，12是双稳态单边触发电子开关，13是截时式抗干扰电路，14是多脉冲触发与门电路，15是周期式抗干扰延时电路，16是驱动放大器，17是相地短路继电器。上述的3、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14各件组成连爆型短路讯号提取电路。图1中的电源1是通过不带热脱扣的漏电断路器2和电流互感器3接负载4，电流互感器3将负载4的交流讯号电流经全波整流器5进行整流，然而由定值滤波电容6进行滤波，由于定值滤波电容器6的电容值是根据过载电流值来制定的，超过这个电流值电容就产生溢满电流，所以电流过载或短路均会产生溢满电流，溢满电流经爆点脉冲感应变压器7后，在次滤波电容8中再次滤波，由于再次滤波电容8量很小，故溢满电流将通过光耦隔离电路9进入正负脉冲放大器10将溢满电流的正、负脉冲信号放大，从而触发正负脉冲与门电路11，正负脉冲与门电路11和多脉冲触发与门电路14中与门的一个输入端相连，但由于该与门的另一个输入端和截时式抗干扰延时电路相连，此时延时时间未到，为常态的负压，故多脉冲触发与门电路14这时不会有输出；从图1中可见正负脉冲与门电路11是通过正输出脉冲触发线接双稳态单边触发电子开关12，使得双稳态单边触发电子开关12输出正压，从而启动截时式抗干扰延时电路13工作，使它的输出电压经延时后由负变正，于是截时式抗干扰延时电路13即向和其连接的多脉冲触发与门电路14中的与门另一个输入端输正压；如果0.5秒钟内溢满电流停止，则说明刚才的溢满电流是启动电流或 其它干扰电流，如果是过载电流或连爆型短路讯号电流，则过0.5秒后溢满电流还会继续，此时由于多脉冲触发与门电路14中与门的一个输入端由于截时式抗干扰电压已变正，故再从正负脉冲与门电路11过来的脉冲电流到达另一个输入端时，就能使多脉冲触发与门电路14有输出电流，该输出电流送至驱动放大器16中进行放大，放大后电流使相地短路继电器17动作，于是相地线间产生使不带热脱扣的漏电断路器跳闸的电流。截时式抗干扰电路13还在向多脉冲触发与门电路14输出正压的同时，还触发周期式抗干扰延时电路15，使其延时一个周期的时间(约4秒)周期式抗干扰延时电路15的输出端由负变正，正电压通过负输出脉冲触发线使双稳态单边触发电子开关12的输出回复负值。

图2是本发明的电路工作原理图。图中CH是不带热脱扣机构的的漏电断路器，A表示交流220V电源的相线，箭头表示用电时导线通向负载方向，B1是电流互感器，L1、L2分别是电流互感器的初级线圈和次级线圈，D1、D2、D3、D4是全波整流电路的四个二极管，C1是定值滤波电容器，B2是爆点脉冲感应变压器，L3、L4分别是爆点脉冲感应器的初级线圈和次级线圈，R1是限流电阻，G1、G2是光电隔离电路的二个光耦(如521)，C2接在光耦输入端的次滤波电容器，BG1和BG2二个放大三极管，它们的集电极接与门Y1的二个输入脚，R2、R3是与门接地电阻，在一个脚上还有延缓电容器C3，与门Y1输出端有相互并联的三个二极管D5、D7、D11，W1、W2是二个双稳态单边触发的电子开关，S1、S2、是作为截时式抗干扰延时电路和周期式抗干扰延时电路而存在，S3是和W2配套的第三个延时电路，三个电路的延时方式都是在输入端接收到正电压后延时一段时间后再使输出端由负变正。D6、D9、D10是隔离二极管，Y2、 Y3是与门电路，R5是限制相电流的电阻，C4是干簧继电器P的旁路电容，BG3是驱动放大器三极管，K是转换开关，图中的“+”是直流工作电源的正极，A是相线。其工作原理是：当电流过载或电线短路时，定值滤波电容器C1，产生溢满电流，此电流通过爆点脉冲感应变压器B2后，经光耦的限流电阻R1和次滤波电容C2再次滤波，尚存的短路脉冲电波或交流50赫的溢满电流在光耦G1、G2产生正、负二个方向的电流(故二光耦应相对而接)，此电流使三极管BG1和BG2导通，由于延缓电容器C3的存在，与门Y1的二个输入端，瞬时都为正，故Y1的输出端有正脉冲电流输出；输出电流经由二极管D5使双稳态单边触发电子开关W1的输出由负变正，截时抗干扰延时电路S1从W1输出端得正压后延时0.5秒钟后再向与门Y2输出正压，在延时的0.5秒时间内，不管溢流电流的脉冲强、次数多，由于截时抗干扰延时电路S1的输出端这时为负压，与门Y2不会有输出，延时时间到后，S1由原来的负输出即变为正输出，因此与门Y2右脚得到正压，0.5秒钟延时过后，如再有电流脉冲从与门Y1输出(该脉冲我们称为第二脉冲)，第二脉冲经二极管D7后，使与门Y2的左边输入端也得正压，于是与门Y2输出为正压。输出的正压经转换开关K到达BG3三极管的基极，三极管导通，干簧管P的线圈中有电流，干簧管的簧片由常开至吸合，相线A电流经电阻R5接地，于是漏电断路器跳闸。定值滤波电容器C1和次滤波电容C2调整在1.3倍左右额定电流，超过这个电流值时漏电断路器跳闸，所以原来“短路火烧自断装置”，现又能兼作漏电断路器中的热脱扣机构。为了进一步提高抗干扰性，因此专门设制了周期式抗干扰延时电路S2，当它从截时式抗干扰延时电路S1输出端得到正触发讯号电后，延时4秒钟左右它即向双稳态单边触发电子开关W1发出一个正压，W1连 接S1的输出端即恢复原来的负电压，与门Y2的一个脚就为负电，故与门Y2输出端就负电。如这时Y1再有脉冲讯号电流时，就不会使与门Y2导通，而整个工作周期必须重新开始，这样就提高了电路的抗干扰性。为了抗干扰能力更强，可以把转换开关K转至左边接点，这样与门Y2输出经二极管D8接通第二个双稳态单边触发的电子开关W2，W2输出端再接延时电路S3，延时后使与门Y3的一个输入脚为正，这样在同一个周期中必须在第三个脉冲到来时与门Y3才打开，输出电流经D10二极管后到达驱动三极管基极，三极管导通后，干簧管P工作，使漏电断路器跳闸。