专利名称:一种家用电器人、机自动保护器的制作方法
随着电冰箱、彩电、空调、洗衣机等高档家电的越来越普及，各种触电事故大量增加，其中首当其冲的是妇女、老人和小孩。据统计，全国每年触电伤亡事故近万起，其中约80％是因使用家电引起的，大都是由于家电漏电、外壳带电所致。现在国内生产的多种家用有触点触电保护器，能在触电事故发生后的0.1S时间内切断电源，起到了触电保护作用。但它们有以下的缺点(1)、它不能避免触电，仅能在触电后起断电保护作用，无法使事故者免遭电击带来的身心痛苦；(2)、使用不方便，要固定安装在小火表下，且时有因用户线路漏电导致触保器动作而无法供电的现象产生，而使用户弃而不用；(3)、至今国内产品性能可靠、完全符合国家标准的不多。近二年，国内有厂家生产了有触点保安插座，它需能避免触电且使用方便，但有以下缺点(1)、其触头和脱扣机构设计简陋而不可靠，不符合低压电器的国家标准，因而保安性能差；(2)、使用有触点电压继电器，其寿命短、性能差。
各种高档家电，尤其是电冰箱，会因电源电压过高、过低、瞬间断电引起压缩机电机的烧毁或因受损而缩短了其实际使用寿命。市售的电冰箱电压自动保护器由有触点继电器构成，其成本高、使用寿命短、体积大，且不同程度地存在着在欠压动作临界点反复起动的问题。
本发明旨在克服现有有触点家用触保器、有触电保安插座及电冰箱电压自动保护器的缺点，提供一种能有效地避免触电、性能可靠、成本低、寿命长、体积小、人机保护兼备的新型家电自动保护器。
附图是家用电器人、机自动保护器的电原理图。图中〔1〕为双向可控硅，〔2〕为单向可控硅，〔3〕、〔4〕、〔5〕为三极管，〔6〕运算放大器，〔7〕干簧继电器，〔8〕、〔9〕为发光二极管，〔10〕、〔11〕为微调电阻，〔12〕、〔13〕、〔31〕为电介电容，〔14〕涤纶电容，〔15〕、〔16〕为二极管，〔17〕、〔18〕为稳压管，〔19〕、〔20〕、〔21〕、〔22〕、〔23〕、〔24〕、〔25〕、〔26〕为电阻，〔27〕为家电外壳端，〔28〕为氖泡，〔29〕金属触摸端，〔30〕为按钮，〔32〕为拨动开关，〔33〕为保险丝。
本发明的要点在于它是一种家用电器人、机自动保护器，由家用电器外壳带电自动报警、断电器(保护人)及电源过压、欠压、瞬间断电自动保护器(保护机)两部分组成。两者均使用了一个由双向可控硅〔1〕为主构成的无触点开关电路。
它的家用电器外壳带电自动报警、断电器(保护人)可以由双向可控硅〔1〕、单向可控硅〔2〕、干簧继电器〔7〕、发光二极管〔8〕等构成。
它的电源过压、欠压、瞬间断电自动保护器(保护机)可以由双向可控硅〔1〕、四运算放大器〔6〕及三极管〔3〕、〔4〕，发光二极管〔9〕等构成。
它的电源过压、欠压、瞬间断电自动保护器中，可以设置由三极管〔5〕及电阻〔2〕构成的电压回差电路。
它的电源过压、欠压、瞬间断电自动保护器中，可以设置由干簧继电器〔7〕和保险丝〔33〕等构成的过载、短路保护电路。
交流220V市电经电阻〔24〕限流、电容〔14〕降压、二极管〔16〕整流及稳压管〔17〕、〔18〕稳压、电容〔13〕滤波后，分别得到12V及6V二组直流电源。12V直流电源电压调整率较差，仅供双向可控硅〔1〕的控制极回路用；6V电源电压调整率较好，供运算放大器〔6〕用及提供较精确的过、欠压保护基准偏置电压。由于1μf的降压电容通过〔17〕直接並在市电二端，故本保护器兼有提高功率因数、降低线路损耗的节能作用。
本保护器的家用电器外壳带电自动报警、断电器(保护人)部分原理如下当家电漏电致使其外壳带电超过36V安全电压时，该电压由端子〔27〕(接家电金属外壳)送入，经电阻〔25〕限流后瞬时驱动干簧继电器〔7〕。〔7〕触点一闭合即引入一触发电流至单向可控硅〔2〕，则〔2〕及红色发光二极管〔8〕导通，于是〔1〕因控制极电压被限制在其触发电压以下而阻断，电源火线断开，则起到了家电外壳带电自动断电保护的作用。〔8〕导通，则发出了红色告警信号，起到了家电外壳带电的自动报警作用。按钮〔30〕是家电外壳带电模拟试验之用，需要每月定期检查以确保动作的可靠性。触摸端〔29〕及电阻〔26〕用来辩认火、零线的进线位置。若手触〔29〕，氖泡〔28〕亮，则表明进线位置接对；不亮，则表明火、零线位置接错，需调头改接。本保护器属单极型保护器，故必须认相，以确保火、零线进线位置的正确无误，否则不能起到断电保护作用。
本保护器的动作时间极短，能在家电外壳带电后的2～10ms时间内断电(火线)，故能有效地避免家电用户的触电，对电冰箱、洗衣机、电风扇等家电尤为适用。
本保护器的过压、欠压、瞬间断电自动保护器(机保护)部分原理如下市电经二极管〔15〕半波整流、电阻〔21〕降压、电容〔31〕滤波后得到一与市电值成正比的直流电压，此电压经微调电阻〔10〕调节后作为输入电压与过压、欠压基准偏置电压相比较。
当输入电压低于〔B〕运算放大器正相端欠压偏置电压U3时，〔B〕输出低电平，三极管〔3〕饱和导通，绿色发光二极管〔9〕熄灭，双向可控硅〔1〕的控制电压低于触发电压，则〔1〕阻断，负载失电，从而起到了欠压保护作用。调节微调电阻〔10〕能调整欠压保护动作电压的阀值，可在165V至180V间调整。
当输入电压高于〔C〕运算放大器反相端过压偏置电压U6时，则〔C〕输出为低电平，与上同理，〔9〕熄灭，〔1〕阻断，起到过压保护作用。调节微调电阻〔11〕可调整过压保护动作电压的阀值，可在240V至250V之间调整。
当市电在正常工作范围时，〔B〕、〔C〕输出端均为高电平，〔3〕截止，电流经电阻〔22〕、发光管〔9〕后提供〔1〕控制极触发电流，〔1〕导通，负载得电，〔9〕发出绿光。
当市电接入本保护器或电源瞬间断电又复通时，电容〔12〕被充电，运算放大器〔A〕的反相端电压U12随之升高，其增长速率与〔12〕、〔19〕的时间常数成正比，此时〔A〕输出为低电平，〔1〕未导通，负载未通电。待U12高于〔A〕正相端延时偏置电压U13时，〔A〕反转为高电平，〔1〕导通，负载得电，起到了延时启动和瞬间断电保护作用。
当市电过压或欠压，本保护器断电动作时，运放〔B〕或〔C〕输出为低电平，则三极管〔4〕饱和导通，电容〔12〕上的电压被短接放电，待市电恢复正常后，〔12〕才会按其时间常数重新被充电，到设定的延时时间本保护器才能对外供电。本保护器的设定时间为5～8分钟。
本保护器的瞬间断电保护专用于电冰箱，因电冰箱运行时有瞬间断电现象发生(如雷击，电源插座接触不好、插拔电源插头、换保险丝等)，此时电冰箱压缩机电机会因负载过重而无法启动(其电流为20至30倍的额定电流)，结果不是电机被烧毁，便是电机严重受损，造成用户的重大经济损失。若使用的是其它家电，则可用拨动开关〔32〕来切除该部分电路。
本保护器为确保在市电低压时能避免负载反复启动，正常供电，设置了专门的电压回差电路。
当市电电压略高于欠压保护动作阀值时，若所接的家电(尤其是电冰箱)启动，则由于用户线路的内阻及感性负载启动电流较大，线路压降增大导致保护器的输入电压低于欠压动作阀值电压，欠压保护动作，切断负载。负载失电后使保护器输入电压复高于欠压动作阀值电压，延时5至8分钟后负载又启动，为此周而复始，使负载反复启动、停止，直至市电变得较高为止。这对电冰箱等负载是不允许的，故设置了电压回差线路。
若市电低于欠压保护阀值电压，此时虽因负载失电而使保护器输入电压上升，但由于运放〔B〕输出低电平而使三极管〔5〕截止，电阻〔20〕接入回路，使欠压偏置电压U3上升更多(相当于交流欠压动作阀值电压上升近10V)，故保证了负载的失电。亦即当欠压保护动作以后，仅只有当市电上升至较欠压动作阀值电压高10V以上时，负载才会重新延迟启动，即有10V的回差电压。
当本保护器因长期使用导致某些元件失效而引起过载时(如双向可控硅单相导通)，或家电故障引起过载或短路时，则〔7〕得电动作，切断供电，或保险丝〔33〕烧断，起到断电作用。
本发明的优点在于1.能够有效地避免因家电漏电、外壳带电所引起的触电，防止了大部分触电伤亡事故的发生。
2.断电保护动作时间短暂，为2～10ms，为市售触电保护器动作时间的几十分之一。
3.使用方便，无须固定安装在电度表下，且不会产生家用触保器因旧电线漏电动作导致用户设而不用的现象。
4.采用无触点电路及集成电路，故使用寿命长、动作可靠、性能先进，且能防火、防爆。
5.人、机保护共用一个无触点开关电路及直流电源，能对家电起到过压、欠压、瞬间断电、过载、短路等自动保护作用，成本低廉，性能价格比较高。
6.由于直接使用220V市电、电容降压，故体积小，成本低，价格仅为只有保护机功能的电压保护器的 1/2 。
7.使用范围广，可用于电冰箱、洗衣机、电风扇、电视机、空调等各档家电。
权利要求
1.一种家用电器自动保护器，其特征在于它是由家用电器外壳带电自动报警、断电器及电源过压、欠压、瞬间断电自动保护器两部分组成，它们使用了一个由双向可控硅[1]、电阻[22]、三极管[3]、单向可控硅[2]为主构成的无触点开关电路。
2.按照权利要求
1所述的家用电器保护器，其特征在于所说的家用电器外壳带电自动报警、断电器，它主要由双向可控硅〔1〕、单向可控硅〔2〕、干簧继电器〔7〕、发光二极管〔8〕构成。
3.按照权利要求
1所述的家用电器保护器，其特征在于所说的电源过压、欠压、瞬间断电自动保护器，它主要由双向可控硅〔1〕、四运算放大器〔6〕及三极管〔3〕、〔4〕，发光二极管〔9〕构成；三极管〔5〕与电阻〔20〕构成电压回差电路，干簧继电器〔7〕和保险丝〔33〕构成过载、短路保护电路。
专利摘要
一种家用电器人、机自动保护器。它能在家电漏电、外壳带电后2至10ms内自动切断电源及报警，它还能对家电进行过压、欠压、瞬间断电自动保护及过载、短路保护。它主要由无触点开关电路及集成电路组成。本实用新型能有效地避免家电用户触电、可靠地防止高档家电突遭损毁及提高其实际使用寿命。本设计新颖，价格低廉，人、机保护兼备，可广泛地应用于冰箱、电视机、洗衣机、空调、电风扇等各类家电。
文档编号H02H3/20GK87200492SQ87200492
公开日1988年5月11日 申请日期1987年1月15日
发明者张钧男 申请人:张钧男导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan