专利名称：家用电器超电压报警器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种在家用电器所接的电压超出220伏或230伏时能响铃报警并自动拉开电源的装置。
在三相四线制的供电系统中，火线有三个相，相与相间电压为380伏，任何一相同零线间的电压为220伏，每一家庭中引入的馈电线有两条，一为火线，即相线，二为零线或地线，三个相分别引入不同的人家，零线是共通的。在正常情况下，每一相的交变正弦波在时序上相差120度，所以三个相到达波峰不是同时的。例如，A相到达波峰后，B相要在电机的转子再转120度后才到达，C相又在B相之后的120度时间到过，A、B、C三相的负载如果是平衡的，也就是相等的话，举例说，都是2000瓦，可以在数学上用矢量计算证明，通过零线的电流每时每刻为0，也就是ABC三相通过零线流过的三股电流相互间有进有出，有增有减，结果相互中和为0瞬时值。但是，在实际的供电网路中，三个相所供的不同组的家庭电器负荷，例如a、b、c三组，不可能相等，所以零线电流不可能为0，电流量的大小由三组用户相互间电负荷的差异程度所决定。
随着经济的发展，家用电器的增多，使都市的电负荷加大，不平衡的程度有可能增大(家用电器的添置是不均等的)，再加上如果有人偷电，常使流过零线的电流变幻莫测，稍老的线路，本来设计的容量就小，零线往往经不起电流巨增的冲击，很容易烧断，造成室内的电压不降即升，最高可接近380伏，产生烧毁电器的灾难性后果。现利用
图1和图2作简要说明。
为了简化说明，只画出a、b两组用户作为举例。由图1可看出，a组的4家和b组4家在零线未断时，都并联在火、地两线间，电压都是220伏，电流由于有零线存在都抄这条近路返回电源；但零线一旦中断，电流就失去了这条返回通道，不得不相互冲撞走A、B两条相线，这就使得图1中原来a、b二组人家都并联在火、地220伏间的局面一变而成图2中a组与b组相互串联在380伏两条火线间的情况。这时候，假定两组的电器负荷和开用状态大致相当，则两组中的每家只得到380伏电压的一半190伏，并不构成危险，但这种情形是很少的，如果a组有三家都关断了电器，熄灯就寝，只剩下一家仍在开用，负荷为220瓦，而b组的四家这时全开着，总负荷为2000瓦，会发生什么情况呢？我们看一看，容易算出负荷为200瓦电器的阻抗约为242Ω，负荷为2000瓦电器的阻抗为24.2Ω，将功率因数略去不计，因是串联的，马上可算出总电流为380÷(242+24.2)＝1.43安。那末，当这电流流过200瓦负荷的家时，产生1.43×242＝346伏的电压降，而b组的四家产生24.2×1.43≈34伏的电压降，这等于说，b组的四家每家的电压只有34伏左右，灯暗只留下红丝，a组的那家开着的电器得到的电压为346伏，时间稍长就会烧毁。
家用电器超电压的危害性就在于不易被人发现。本发明人在电视新闻中看到，某城市有一家被烧毁两台电视机和一台冰箱，他住的那条街上那晚共烧毁200多台电器，本发明人住的社区最近3-4年来，发生室内电压超过300伏的情况有近20次，就在撰写此文的当月，家中的电压两次超出300伏，时隔不到半月，因本人警觉性高，每次总能拉掉电闸，幸运地躲开灾难。被烧电器的人家有时要求供电部门赔偿，供电部门一般难负此责，让人向保险公司索赔，但只有保过电险的人才能艰难地获得部分赔偿。
本实用新型的目的就在于提供一种能在电压一高马上警铃鸣响，叫人马上采取行动，也可一边报警，一边自动断开电源的家用电器超压报警器。
本实用新型的技术解决方案一种家用电器超电压报警器，其特征是它由特制电压表1和两个交流接触器3、4及一个交流电铃2构成，该特制电压表1的刻度盘22上开有窗口14，并装有指针释放器7和一对不锈钢丝触弓6及一根镀铬细钢丝的指针33。
本实用新型为达到电压高就报警的目的，设法使超值的电压本身直接触发警铃的鸣响，灵敏迅速。为做到这一点，在电铃的电路上设一断开的空隙，这空隙就是电压表上加装的两触弓，指针一到就碰触两弓，闭合此空隙而接通警铃。指针和电压表都不受损。其电路会马上自动断开。为此设置了两个交流接触器，互相搭配动作。本实用新型线路紧凑，结构简单，造价低廉，重量轻，可在零线中断电压升高的当时发出报警信号，同时自动拉闸。本实用新型平时能起到指示电压的作用，不发热，没有电力消耗。
图1是零线未断时用户负载在电网中连接的示意图；图2是零线中断时的示意图；图3是本实用新型与火表的连接示意图；图4是本实用新型的原理结构图；图5是本实用新型电压表中表针与触弓关系的示意图；图6A、6B、6C是本实用新型电压表的三视图；图7是本实用新型电压表中内阻等效分布图；图8A是本实用新型触弓、励磁线圈与电压表接线柱的不正确接线图；图8B是本实用新型触弓、励磁线圈与电压表接线柱的正确接线图。
如图3，本实用新型的家用电器超电压报警器可接装在火表下面，让它同时管理电源的通断，由一单刀或双刀双掷闸刀来作只起报警作用或兼作电源自动断路器的切换。图中27为火表，28为报警器，29双刀双掷闸刀，30单刀双掷闸刀，A为接成火、地两线同时切断，B只切断单条火线。图4中，1电压表，2电铃，3第一接触器，4第二接触器，5常通按钮，6装在电压表上的双触弓，7电压表指针释放器，8电压表刻度盘下的下凹部分，9触弓的一对常通接点，10电压表接线柱，11电压表开关，12电铃开关，13报警器总开关，31第二接触器4的第二对常通接点，备接入火表下的一根火线用，34第一接触器的励磁线圈，35第二接触器的励磁线圈。图5中，33表指针，6触弓，22刻度盘及窗口，其中A为立体示意图，B为断面视图。图6为电压表的外观及内部结构图，其中A为带有透明盖板及刻度盘时的外观，B揭去透明盖及刻度盘后露出表底壳和其上的装置，C为B图的下视剖面图，其中7指针释放器，8刻度盘下面底壳的下凹部分，6触弓，14刻度盘上所开的窗口，约6×14mm，15电压表背部的高阻盒，16指针释放器限位铁，17指针释放器下弹簧套螺丝，18透明盖板螺丝及电压表安装螺丝，19电压表接线柱，20触弓引线接线柱，21指针释放器下弹簧套，22刻度盘，23电压表底壳剖视，24触弓枕，25透明盖板，26刻度盘螺丝，33电压表指针，图7中，R1为接线柱A至表指针33间的直流电阻，R2为接线柱B至指针间的直流电阻，R内为两接线柱A和B间总直流电阻，图8中，A方式不可取，会使电压表线圈32流过短路电流，接成B方式较好，十分安全，图7和图8中R内经测定为260KΩ，R1＜260K，R2约5-6K，6触弓。
本实用新型中两触弓6的两峰均伸出窗口14之外，处于刻度盘22的上方并略高于表指针33的底部，处于刻度盘22下部的两端有一端向右侧引，终止于指针释放器7的弓枕的槽中，另一端向左引，经表1的背部伸出形成外引线。本实用新型中，电压表1、交流接触器3、4和交流电铃2三者间的关系为触弓6的一条外引线接电源线，另一接第一接触器3的励磁线圈34，线圈的另一端经第二接触器4上的一对常通接点9返回到电源线的另一条，第一接触器3上的一对接点之一接电源线，另一接第二接触器4的励磁线圈35，线圈的另一端经一常通按钮5返回到电源线的另一条，第二接触器4上有四对接点，其中两对为通常接点9、31，9已如上所述，联在第一接触器3的励磁线圈34和电源线间，另一对31备接火表27下方的一根火线用，其他两对常断接点中一对中的一个接点联向第二接触器4本身的励磁线圈35，线圈的另一端经常通按钮5联在电源线上，另一接点接电源线的另一条，另一对常断接点中的一个接点接电铃开关12，开关12的另一端接电铃2，电铃2的另一端接电源线，另一接点接电源线的另一条。
本报警器的动作是这样的在图4中，当电压达到230伏并逐渐上升时，电压表的指针开始碰触两触弓之一或两触弓，指针继而沿弓上滑，停止或越过，停在当时的电压值上。一旦两触弓被导电的指针接通，第一接触器的线圈34通电，将磁芯吸下，由其上的两个接点的闭合而接通第二接触器的线圈35，第二接触器的磁芯被吸下，由其上的接点的闭合使电铃2通电鸣响，同时也接通了本身线圈的另一条供电通路和断开第一接触器线圈电路上的一对常通接点9，从而立即切断第一接触器线圈34的供电源，使第一接触器的磁芯上弹，断开第二接触器线圈35的初始供电回路，这时已不影响第二接触器处于吸下磁芯的状态，因为它的励磁电流已自己供给，这时流过触弓的电流早已由于常通接点9的断开而中断，所以这时不论指针是否停在触弓的左侧，卡在弓的峰上或早已滑越到触弓的右方指在了更高的值上，第二接触器的线圈35总在自己供电，维持电铃鸣响不停，直到有人来关闭电铃开关12或按动常通按钮5。可以看到第二接触器4上的另一对常通接点31这时也被拉断，这是接火表下的一根火线用的，参见图3中的B，所以室内的供电就断开了，从而保全了室内的电器不被高压烧毁。家中有人在时，也可使电源不受报警器的控制，把图3B中的闸刀30掷向右侧，就使火线脱离了报警器，这时报警器只响电铃而不拉断电源。这时用户的正确处理法是，一听到铃响就关闭所有的家用电器的电源开关，也可先看一眼电压表所指的数值再决定关不关闭，如果指针这时候被阻于触弓上，就按动指针释放器按钮7(参见图6)再看读数，如果读数处在危险的高电压上，就拉断电源并关闭报警器的总开关，电铃停响，电压表指针返回到0。等候供电部门修复后再开。从图上可以看出，只要不去按动按钮5，第二接触器的线圈35永远断不了自己供的电，常通接点9也永远合不上，触弓上经第一次碰触后再不会有电流流过，不论表指针是否再上升回落多次触动触弓，都不起作用。电铃一经初次触发，以后就不会停。临时让电铃停响，可关闭开关12，但一定不要忘记事后再开，否则会使报警器失效。如果经电压指示值的核对，发现并不太高，指针这时又已回落至触弓的左侧，当时有急事要用电，或有重要电视要看，则可按动按钮5，电铃会停响报警器便恢复到未触发状态，等待第二次报警再作处理。
如果没有人在家，家中的电器又需开着，如冰箱冰柜、鱼缸、程序录相等，就把图3B中的单刀双掷闸刀30掷向左侧，并关闭电铃开关12，则报警器会在电压超值时，只拉断电源而不响铃，回家后不要忘记先接通开关12，查看电压值是否正常，若已正常，就按动按钮5，电铃停响，第二接触器的励磁线圈35由于按动5后断电而弹上铁芯，常通接点31再次接通，室内的电又再次送上；如果经读数指示说明电压仍然超出正常数值，则将闸刀30拉到中间位置，使火线脱离报警器又不接通右侧，关闭报警器的总开关，使电压表指0，通知供电部门来检查修理，纠正电压超值的故障。
图4中的触弓6在电压表上的安装和同指针释放器7的关系详见图6。因所用的电压表的量程在450伏，故230伏-240伏的报警电压约处在中间位置，在刻度盘上此中间部位开一窗口14，窗口的横向中心线不妨靠近指针的中点或稍上的地方，以使指针在此位置上与触弓相遇时，遭到的反向力矩不致太大。在窗口下部底壳下凹部位的左侧，安装两根不锈钢丝(Ni-Cr)或镀铬钢丝，直径不大于1mm，沿窗口部位向右侧平行引过，使通过窗口时平滑上弯，出窗口，再平滑下弯复入刻度盘下，使在窗口14的上方形成一对峰状触弓，图6C中的6，两弓相距3mm，弓的两峰高度一样，约高出指针底部0.5-1mm，参见图5，以确保滑动碰触。复入窗口后继续右引，最后终止在指针释放器的触弓枕24(图6)的槽中。释放器的详图及装配图略去。为保证表针同两触弓同时碰触，要使两弓峰顶的联线的上视投影同指针运行所画的弧的半径重合。安装时应注意不使两弓与刻度盘碰触并且互不相碰。触弓引线在枕槽中同上下弹簧绝缘并互相绝缘。释放器的按钮伸出电压表的透明盖。当按动时，先使柔软的上弹簧压缩，渐使上弹簧套下沉，触及触弓枕后，迫使弓枕带动枕槽中的触弓引线下降。因弓枕始终遭受下弹簧较强的压力，一直上浮停留在两限位铁所限定的位置上，上下弹动的范围约在2-3mm，足够保证触弓的下降，对指针放行。
从图6c中可看到，电压表的背部有一高阻盒其中串并联有多枚高阻值的电阻。表的指针系联焊于表的线圈32上(图7、8)。因触弓是经与表针的接触而被接通的，为确定表的两根接线柱相对于表线圈32的方位，经用万用表测量直流电阻值，得以画出电压表内阻关系的等效图如图7示，第一接触器3的励磁线圈34接在图4中的同表内阻的相互关系有图8中的A、B两式，其中A方式不可取，因电流会经过触弓→表针将高内阻全部短路，对表线圈32构成损害；B式则可避免，因电流短路高内阻的同时必须通过一高交流阻抗的励磁线圈34，使电流量大减，可以保护表线圈32不致受损。在接线时为接成B式，需小心地用万用表检测内阻找出接线柱A与B的方位，再依相对关系接入图4的线路中。
权利要求1.一种家用电器超电压报警器，其特征是它由特制电压表(1)和两个交流接触器(3)、(4)及一个交流电铃(2)构成，该特制电压表(1)的刻度盘(22)上开有窗口(14)，并装有指针释放器(7)和一对不锈钢丝触弓(6)及一根镀铬细钢丝的指针(33)。
2.按权利要求1所述的家用电器超电压报警器，其特征在于所述两触弓(6)的两峰均伸出窗口(14)之外，处于刻度盘(22)的上方并略高于表指针(33)的底部，处于刻度盘(22)下部的两端有一端向右侧引，终止于指针释放器(7)的弓枕的槽中，另一端向左引，经表(1)的背部伸出形成外引线。
3.按权利要求1所述的家用电器超电压报警器，其特征在于电压表(1)、交流接触器(3)、(4)和交流电铃(2)三者间的关系为触弓(6)的一条外引线接电源线，另一接第一接触器(3)的励磁线圈(34)，线圈的另一端经第二接触器(4)上的一对常通接点(9)返回到电源线的另一条，第一接触器(3)上的一对接点之一接电源线，另一接第二接触器(4)的励磁线圈(35)，线圈的另一端经一常通按钮(5)返回到电源线的另一条，第二接触器(4)上有四对接点，其中两对为通常接点(9)、(31)，(9)已如上所述，联在第一接触器(3)的励磁线圈(34)和电源线间，另一对(31)备接火表(27)下方的一根火线用，其他两对常断接点中一对中的一个接点联向第二接触器(4)本身的励磁线圈(35)，线圈的另一端经常通按钮(5)联在电源线上，另一接点接电源线的另一条，另一对常断接点中的一个接点接电铃开关(12)，(12)的另一端接电铃(2)，电铃(2)的另一端接电源线，另一接点接电源线的另一条。
专利摘要家用电器超电压报警器是用来指示室内用电的电压，并在由于供电网的零线因过载或其他原因断开而使电压暗中升高时，能及时响起电铃给出警告，使家中人可以有时间立即拉断电闸，避免电器烧毁的损失。也可以直接装在电表下面的一根火线上，或两条线上，由一单刀或双刀双掷开关来控制切换、选择其只起报警作用或兼作电源管理，后者能在报警的同时，自动切换供电回路。
文档编号G08B21/00GK2271735SQ9623243
公开日1997年12月31日 申请日期1996年7月29日 优先权日1996年7月29日
发明者陶冠群 申请人:陶冠群