专利名称：多功能用电保护器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及用电安全保护装置，尤其是一种多功能用电保护器。
目前，漏电、断相、过荷等用电保护电器很多，但多数功能单一、成本高、动作敏灵度低、动作参数不合格。如山东栖霞、浙江杭州等地的漏电保护器，其漏电流动作值均为30mA，没有达到人体触电电流为0.5～1.5mA(即感知级)就应动作的指标，30mA动作值仍属危险等级，它已近致命等级。
本实用新型目的在於针对目前同类产品存在的问题，提供一种成本很低、结构简单、体积小、动作灵敏的多功能用电保护器。
本实用新型是这样实现的通过零序互感器CT1检测到的漏电信号，通过电流互感器CT2、CT3、CT4检测到的断相和过荷信号、通过上下限比较器分别检测到的正向超压和负向超压(比标称电压高时为正超，低时则为负超)信号后，它们分别通过相应的电路触发可控硅，使与可控硅相连的执行元件切断供电回路，达到用电设备及有关人员安全目的。其具体连线结构为可控硅SCR的控制端(触发极)与二极管D1、D5、D6、D7、D8的负端触发极相连，二极管D1的正极与漏电保护运放器1的输出端相连、二极管D5的正极与运放器A3的输出端相连，二极管D6的正极与运放器A5的输出端相连，二极管D7的正极通过可调电阻R12与电阻R9～R11的并联端相连，电阻R9～R11的另一端分别与电流互感器CT2～CT4和二极管D9～D11的正极相连，二极管D9～D11的负端向均通过可调电位器W6与二极管D8的正极相连，运放器A3和运放器A5的正向端分别与运放器A2、运放器A4的输出端相连；定时导通电路2的一端经脱扣线圈TQ与可控硅SCR的正向相连，另一端与电源相连。
本实用新型优点一种多功能用电保护器，解决了目前同类产品功能单一、动作灵敏度低、结构复杂、成本高、易出故障等问题，尤其漏电流动作灵敏度高，起始动作值为1mA而且线性可调，经反复测试其动作值为≥1mA，不动作值为＜1mA，当人体触电时，稍有麻刺感电源便会立即切断。按装本保护器后，再也不会有用电中因触电而伤亡的现象产生，达到安全用电目的。它具有电路结构新颖、成本很低、功能多、动作灵敏度高、动作值符合有关规定等优点。
以下结合附图详述实现上述方案的最佳实施例。
附
图1为本实用新型应用在三相电路中的电路原理图；附图2为应用在单相电路中的电路原理图，因三相电路基本囊括了单相电路的全部工作原理，所以只叙述图1的工作原理。
附图1中，K为电源开关，TQ为与K联动的脱扣线圈，SCR为微型可控硅，AN为漏电自诊试钮，D12、D18为双向二极管(或压敏电阻)，CT1为零序互感器，由回路线圈L1～L3和检测线圈L4组成，CT2～CT4为电流互感器，由回路直通导线和检测线圈L5～L7组成，2为可调定时导通电路，A1～A5为运放器。其中A1组成漏电保护放大器，A2、A4分别组成上、下限比较器，A3组成反相器，A5组成跟随器，R1～R11为电阻，R12为可调电阻，C1～C4为电容，W1～W6为可调电位器，D1～D11为二极管，T为变压器，ZL为整流桥，DW为稳压二极管。在该实施例中在可控硅SCR正向端与定时导通电路2之间串接与电源开关K联动的脱扣线圈TQ。所述的可调定时导通电路2三极管G的基极与可调电位器W3、电容C4和二极管D2的正极相连，电容C4的另一端与地相连，二极管D2的负向端与二极管D8正向串接后又与三极管G的发射极相连，可调电位器W3的另一端与三极管G的集电极相连，三极管G的发射极为定时导通输出端。
以下结合附图详述其工作过程。
图1为本实用新型应用在三相电路中的电原理图，而图2则为应用於单相电路中的电原理图，下面分析图1的工作原理，图2便不言而喻。
1、漏电保护图1中T为变压器，ZL为工作电源整流桥，C2、C3为滤波电容，A1及其外围元件组成反相放大器；其中R1为输入电阻，R2为反馈电阻，C1用以衰减干扰信号，W1用以静态调零，W2用以漏电流起始动作值调整(整定)、D1为输出隔离二极管，TQ为脱扣线圈，SCR为微型可控硅。
晶体三极管G、电容C4、电位器W3二极管D2、D3组成可调延时电路。用以避免起动冲击和电源接通时的跳变冲击引起的误动作。
按钮AN和R8组成保护器工作正常与否的诊断装置，使用者可随时进行诊断。
合上电源开关K，正常情况下，假定用电线路和用电设备的漏电流为0，不论有无负荷电流，L1、L2、L3并绕的零序互感器CT1中产生的合成磁场均为0，其次级绕组L4自然也不会有电流(电压)感生，放大器A1无信号输入自然也不会有足以能触发可控硅SCR的信号输出，电源开关K也自然得不到动作的能量，用电正常。
但是，实际上任何用电线路都有不同程度的漏电存在，只不过漏入大地而已。而且各用电线路因长短、所处环境不同各有所异。这种微小的漏电流只要在国标限额之内是允许的，国标限额(指合格)为1000Ω／V(实质为1mA)，这个允许范围内的漏电流会在L3中感生出电流(电压)来。为此，必须将放大器A1的漏电流不动作值I整按下式调整W2即可达到最佳效果I整＝I总式中I总－各种漏电流的总和(mA)。I总＝I线＋I新I线－按规程验收实测绝缘值用欧姆定律换算出的电流值mA。
I新－用电设备或用电线路可能新产生的漏电流值 mA。取人体触电时开始有麻刺感的电流值0.5～1.5mA。
当用电线路或用电器或有人触电时，产生新的漏电I总便会增大即I总＞I整，放大器A1必然能输出足以触发可控硅SCR导通的信号(因用电前是按I总＝I整进行整定的)，SCR导通后，与电源开关K联动的脱扣线圈TQ得电，TQ得电后吸动开关K的制动衔铁使K即刻将电源切断，自然免去由于漏电可能产生的触电、火灾等种种危险。
如果在出厂前将起始动作值I整固定为1.5mA(其中1mA为国标电力规程的限额；0.5mA为人体触电开始有麻刺感的最小值)，不仅对人身而且对防火和迫使用户提高用电线路及用电设备质量大有益处。
本保护器之所以设计为可调(W3)，是为了适应目前仍然在运行中的还无力马上大修的用电线路和用电设备能够继续使用。完全无碍于对漏电保护的高指标性能。
2、正、负(向)超压保护由于目前的供电质量还不能全部达到国标的规定，以及种种意外原因，电源电压有时距其标称值相差甚远，其升(谓之正向)降(谓之负向)往往超到用电设备(用电器具)难以承受的程度，正超时形成超压运行，负超时形成低压运行。本保护器可将用电电压限定在一定的范围之内，而且正、负向限定值可任意整定。不论正向还是负向电压超限时均可立即切断电源。
工作电源经接入三相的超小型变压器T和整流桥ZL取得。之所以接入三相是为了监视三相电压的升降。由A2、A3、A4、A5及其外围元件组成双限比较器，其中A2为上限比较器，A4为下限比较器，A3为反相器、A5为跟随器。本电路不必另设基准电源，而是从自身的工作电源中经二极管D4、电阻R3、稳压管DW取得电压V1作为基准电压，由双限比较器鉴别自身工作电压的升降。根据需要限定的用电电压的上限值和下限值可算得电源电压的上限相应值V2和下限相应值V3，而后，调整W4取得V2；调整W5取得V3。当供电网电压波动时，电压V2和V3也将相应升降，然而，在A2、A4正向输入端建立的电压V1却十分稳定。当电压升至V2≥V1时，上限比较器A2经反相器A3、隔离二极管D5输出正向电压触发SCR导通，同时，脱扣线圈得电并吸动与电源开关K联动的衔铁使K将电源切断。反之，当电压下降至V3≤V1时，下限比较器A4经跟随器A5、隔离二极管D6输出正压触发SCR导通，TQ得电使K将电源切断。从而不论电源电压升得过高或下降得过低(即正、负向超压)都将自动切断电源，用电设备得以保护。
由于上、下限值经W4、W5分别任意可调，所以，本保护器可应用于任何对电压质量要求较高的场所。
由于超压运行危害极大，所以图中还设计了第二套保护电路D12、D13为漏电流仅有1uA双向保护二极管(或用氧化锌压敏电阻)，当正向超压至限定值时，便有较大的电流(相当于漏电电流)流过，该电流的作用使零序互感器的合成磁场不再为零，并在L4中感生出较大的电流(电压)来，如同漏电流保护所述一样，必然经放大器A1，隔离二极管D1、可控硅SCR、脱扣线圈TQ使开关K将电源切断，达到双重保护的目的。
3、过荷保护过荷保护由电流互感器CT2～CT4，二极管D10～D12、电位器W6二极管D8、可控硅SCR、脱扣线圈TQ和电源开关K组成。
当有负荷电流时，CT2～CT4的次级线圈L5、L6、L7中便会有电流(电压)感生，负荷越大其感生值也越大，其感生值经D8输出的大小可调节W6来实现。根据一次侧的工作电流和所选SCR的特性整定W6的输出值即可达到负荷电流超限时触发SCR导通切断电源的目的，起动时，起动电流的冲击、和冲击时间长短引起的问题，由晶体管G、二极管D2、D3、电容C4和可调电位器W6组成的延时电路来解决，需延时的长短可调节W6来实现。
4、断相保护本实施方案可使如果送电时缺相，电源开关K将自动拒绝合闸，一合即掉；如果在运行中断相，电源开关K将自动切断电源。同时均设计了双重保护系统，使其更加可靠。
①、由微小的变压器T、整流桥ZL、下限比较器A4、隔离二极管D6、可控硅SCR、脱扣线圈TQ组成第一套保护系统。
由于变压器T接入三相，当任何一相无电时，变压器T的次级电压必然会大幅度下降，如同正负超压保护所述原理，下限比较器A4经跟随器A5和二极管D6必然输出正压触发SCR导通、脱扣线圈TQ得电、直至使开关K将电源切断。
②、由电流互感器CT2、CT3、CT4电阻R9、R10、R11、可变电阻R12、隔离二极管D7、可控硅SCR、脱扣线圈TQ组成第二套保护系统。
当不缺相时，开关K合上后，三相负荷电流便分别在电流互感器CT2、CT3、CT4的次级线圈L5、L6、L7中感生出电流(电压)来，它们经电阻R9、R10、R11在Y点合成的矢量和为0，经R12、D7也就没有信号输出，SCR也就得不到触发信号，运行正常。当缺掉任何一相时，其矢量和在Y点不再为0，便会经R12、D7向SCR输出触发信号，使SCR导通，致使TQ得电并使K将电源切断。触发信号输出的大小可根据SCR的性能指标调整可变电阻R12来适应。
同理，当电机绕组等三相负荷断线或接点松动(接触不良)时，三相负荷电流在Y点合成的矢量和也不为0，同样可以使K将电源切断，使用电设备得以保护。
权利要求1.一种包括零序互感器、电流互感器及电子元器件的多功能用电保护器，其特征a、可控硅SCR的控制端均与二极管D1.5～D8的负端相连；二极管D1的正极与漏电保护运放器1的输出端相连；二极管D5的正极与运放器A3的输出端相连；二极管D6的正极与运放器A5的输出端相连；二极管D7的正极通过可调电阻R12与电阻R9～R11的并联端相连，电阻R9～R11的另一端分别与电流互感器CT2～CT4和二极管D9～D11的正极相连，二极管D9～D11的负极均通过可调电位器W6与二极管D8的正极相连，运放器A8的负向端和运放器A5的正向端分别与运放器A2、运放器A4的输出端相连；b、定时导通电路2的一端与可控硅SCR的正向相连，另一端与电源相连。
2.如权利要求1所述的多功能用电保护器，其特征a、在可控硅SCR正向端与定时导通电路2之间串接脱扣线圈TQ；b、所述的定时导通电路2三极管G的基极与可调电位器W3、电容C4和二极管D2的正极相连，二极管D2的负向端与二极管D3正向串接后，又与三极管G的发射极相连，可调电位器W3的另一端与三极管G的集电极相连，三极管的发射极为定时导通输出端。
专利摘要一种多功能用电保护器，解决了目前同类产品功能单一、动作灵敏度低、结构复杂、易出故障等问题。其主要技术特征通过零序互感器漏电流产生时动作灵敏度高，起始动作电流为≥1mA，而且线性连续可调，不动作值为＜1mA。当人体触电时，稍有麻刺感电源便会立即切断，安装本保护器后再也不会有因触电而伤亡的现象产生，真正达到安全用电目的。它具有电路结构设计新颖，成本很低、功能齐全、动作灵敏、动作值符合有关规定。
文档编号H02H3/08GK2148415SQ93205320
公开日1993年12月1日 申请日期1993年3月2日 优先权日1993年3月2日
发明者王万荣 申请人:王万荣