防雷型单相漏电保护器的制造方法
【专利摘要】一种防雷型单相漏电保护器，产品用于家庭的电力系统中，作雷击防护和漏电防护。本项产品由两大部件组成，第一大部件是单相电源断路器，第二大部件是防雷与漏电检测驱动装置。当雷击情况发生时，自动吸收雷击能量，将雷击能量引入到地下，并自动断开电源；当有触电事故发生或者电器绝缘损坏，电力线路中的剩余电流大于30mA时，产品启动漏电保护，自动断开电源。产品在压敏电阻出现劣化，发生过热的情况时，可通过温控开关及时的驱动脱扣器，断开电源，同时将防雷失效标记由绿色改变为红色，对防雷器件失效故障发出相应的指示信息。
【专利说明】防雷型单相漏电保护器
【技术领域】
[0001]本产品涉及一种新式的防雷型单相漏电保护器，用于家庭的电力系统中，作雷击防护和漏电防护。
【背景技术】
[0002]目前国内的众多家庭中，所安装的电源保护装置，一般有三种，分别为保险丝、空气开关、漏电保护器。漏电保护器一般只提供漏电保护功能，当剩余电流超过30mA时，启动漏电保护，断开电源开关。
[0003]因大容量的专业型防雷保护设备，价格方面较为昂贵，并且安装调试与维护，需要专业人员来进行操作，不便于广大普通民众消费和使用。出于价格等方面的考量，国内很少有家庭主动的安装防雷保护设备。
[0004]现有的行业通用标准对于雷电浪涌，采用的是分级防雷保护措施，一般分为一级防雷、二级防雷、三级防雷。这种雷电防护措施，对于很多重要的城市建筑均有很好防护效果。但对于我国广大的农村居民以及城乡结合部的用户，因民房建筑较为分散，电力线路大部分为露天搭建，电力线路在夏季很容易受到室外的雷击影响，产生感应雷。
[0005]这种单门独户的建筑分布情况，如果按现有的通用型防雷安装标准去实施，让每家每户以一套一级防雷装置，加一套二级防雷装置，再加一套三级防雷装置，进行雷电防护，则防雷配置的价格十分高昂，很不经济。其防雷设备的总价格，会让绝大多数的普通农村家庭难以承受。
[0006]目前广大乡村，家用电器日益增加，而简便有效、价廉物美的防雷装置没有及时跟进和普及，导致国内无数农村用户的家用电器时常被雷击所损坏，有时还发生因雷击导致人死亡的意外事件。在这种现实情况下，很有必要设计一种价廉物美、简便有效的防雷装置，普及到全国的广大乡村中去。给广大乡村中的人民，在用电过程中带来良好的防雷保护。
[0007]国内在近几年内，尚有少数企业设计了防雷型的漏电保护器，但产品的总体结构还不够完善，产品存在原材料造价过高，体积过大等不足；对于防雷器件失效时的过热起火问题，没有采取有效的防护措施。因而当前国内企业所生产的防雷型漏电保护器，不利于全国范围内进行广泛的普及。这类防雷型的漏电保护器，还需作进一步的优化设计，将产品的原材料造价作进一步的降低，进一步简化生产工艺，降低产品的整体价格，同时提升产品的可靠性与安全性。在雷击时，能够有效的吸收雷击能量，同时快速的断开电源；在防雷器件即将失效时，能自动断开电源，防止发生火灾事故。
实用新型内容
[0008]一种新式的防雷型单相漏电保护器，产品的用途以及所解决的技术问题是:本实用新型提供了一种防雷型单相漏电保护器，产品用于家庭的电力系统中，作雷击防护和漏电防护。当雷击情况发生时，自动吸收雷电能量，将雷电能量引入到地下，并自动断开电源；当有触电事故发生或者电器绝缘损坏，电力线路中的剩余电流大于30mA时，产品启动漏电保护功能，自动断开电源。
[0009]防雷型单相漏电保护器的技术方案为:
[0010]产品由两大部件组成，第一大部件是两个一匹的单相电源断路器，第二大部件是一个防雷与漏电检测驱动装置；单相电源断路器和“防雷器与漏电检测驱动装置”具体的电气连接方式为:单相电源断路器的电源输出端，引出两个引线，与防雷与漏电检测驱动装置内部的电源输入接口电路相连，用于给防雷与漏电检测驱动装置提供电源；防雷与漏电检测驱动装置中的脱扣器，与单相电源断路器的内部相接，当出现漏电或雷击情况时，防雷与漏电检测驱动装置通过脱扣器上的脱扣杆，带动单相电源器断路器内部的机械部件，进而驱动单相电源断路器发生动作，让单相电源断路器自动的断开电源。
[0011]本产品的防雷保护电路部分，复用了大部分漏电检测电路，可以有效的对雷击信息进行判定和鉴别，并进行跳闸保护；产品在压敏电阻出现劣化，发生过热的情况时，可通过温控开关及时的驱动脱扣器，断开电源。
[0012]与现有的技术相比，本项产品作了以下优化与改进:
[0013]一是降低了原材料成本，新式的产品，只是在原有的漏电保护器的基础上，增加了三个压敏电阻、一个气体放电管、一个常开型的双金属温控开关、一个微型的“防雷器件失效动作电磁铁”、一根接地线、一个接地端子，这些元件为通用型电子元器件，材料价格低廉；二是因为防雷保护部分，复用了大部分的漏电检测电路，所以大幅度的简化了生产工艺，便于工厂进行大批量、低成本的生产；三是缩小了产品的体积，便于实际现场进行安装和维护；四是产品使用简单，外部没有增加繁复的不便于人们理解操作的功能，便于普通消费者使用；五是能够有效的防止压敏电阻出现过热起火的风险，提高了产品的安全性与可靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为防雷型单相漏电保护器的外形图；图2为防雷与漏电检测驱动装置的内部原理框图。
【具体实施方式】
[0015]本项防雷型单相漏电保护器产品由两大部件组成，其外形如附图1所示。
[0016]产品由两大部件组成，第一大部件是两个一匹的单相电源断路器，第二大部件是一个防雷与漏电检测驱动装置；单相电源断路器和“防雷器与漏电检测驱动装置”具体的电气连接方式为:单相电源断路器的电源输出端，引出两个引线，与防雷与漏电检测驱动装置内部的电源输入接口电路相连，用于给防雷与漏电检测驱动装置提供电源；防雷与漏电检测驱动装置中的脱扣器，与单相电源断路器的内部相接，当出现漏电或雷击情况时，防雷与漏电检测驱动装置通过脱扣器上的脱扣杆，带动单相电源器断路器内部的机械部件，进而驱动单相电源断路器发生动作，让单相电源断路器自动的断开电源。
[0017]上文中所述的单相电源断路器，其内部主要由一个用于电源输入的接线端子；一个用于过流保护的双金属片；一个用于短路保护用的电磁铁；一个在大电流切断过程中起灭弧作用的灭弧罩；一副开关触点；一个电源输出的接线端子；一个塑料材质的开关推动装置；一个阻燃型的塑料外壳组成。
[0018]防雷与漏电检测驱动装置，其内部由电源输入接口电路、雷击保护电路、雷击事件检测电路、压敏电阻失效检测电路、零序电流互感器电路、由“漏电流检测控制芯片”为核心的剩余电流检测电路、可控硅触发电路、脱扣器电路、试跳电路、电源输出接口电路组成。
[0019]附图2为防雷与漏电检测装置的电路原理框图。附图2中的模块电路I为电源输入接口电路；模块电路2为雷击保护电路；模块电路3为雷击事件检测电路；模块电路4为压敏电阻失效检测电路；模块电路5为零序电流互感器；模块电路6为“由‘漏电流检测控制芯片’为核心的剩余电流检测电路；模块电路7为可控硅触发与脱扣电路；模块电路8为漏电试跳电路；模块电路9为电源输出接口电路。
[0020]上文中所述的电源输入接口电路，是由装置内部引出两根导线，这两根导线分别与单相电源断路器输出端的L接线端与N接线端相连。
[0021]上文中所述的雷击保护电路，内部构成为，在火线与零线之间，跨接有一个压敏电阻与一个气体放电管；在火线与地线之间，跨接有一个压敏电阻；在零线与地线之间，跨接有一个压敏电阻。
[0022]上文中所述的雷击事件检测电路，该电路的构成方式为，将与压敏电阻所连接的地线，先穿过零序电流互感器中间，然后再与电源输出接口电路的接地端子相连。
[0023]上文中所述的零序电流互感器电路，零序互感器中间穿过有火线、零线、地线三根线，零序互感器的铁芯材料采用的是矫顽力小的非晶体软磁材料或坡莫合金材料。
[0024]上文中所述的的压敏电阻失效检测电路，其具体的电路构成为，与地线相连的两个压敏电阻，其中间夹有一个常开型热敏温控开关，温控开关与压敏电阻之间涂有导热硅月旨，温控开关与漏电脱扣电磁铁、防雷失效标记驱动电磁铁串联在一起。
[0025]上文中所述的电源输出接口电路，该电路由三个接线端子组成，分别为火线的接线端、零线的接线端、地线的接线端；火线的接线端与零线的接线端，用于输出220V单相电源给家用电器设备；地线的接线端，用于外接地线；通过接地线，把防雷与漏电流检测驱动装置与大地相连，将电力线路中的雷击浪涌电流泄放到大地中，防止用电设备被过高的雷击浪涌电压所损坏，起到对家用电器设备进行雷击防护的作用。
[0026]上文中所述的防雷失效标记，在压敏电阻正常时，该标记在产品外壳上相应的指示窗口中显示为绿色，当压敏电阻失效时，由防雷失效标记驱动电磁铁，带动该标记，将绿色状态永久性的改变为红色状态；在产品外壳上，相应的指示窗口中，由显示绿色改为显示红色。
[0027]下面对照附图2中的结构框图，叙述一下产品的工作原理及防雷保护、漏电保护的工作过程。
[0028]当雷电事件发生时，雷电浪涌电流，流过单相电源断路器后，由附图2中的电源输入接口电路1，进入防雷与漏电流检测驱动装置中，雷击保护电路2启动雷电保护功能。雷击的浪涌电流，经由电源输出接口电路9中的接地线，被导入到地下，雷击能量被泄放到大地中，同时，在L与N线之间所连接防雷器件也被启动，将雷击残压值限制在一个较低的范围内。雷击的浪涌电流在泄放到大地的过程中，流经雷击事件检测电路3，由零序电流互感器5检测到发生了雷击事件，进而被由“漏电流检测控制芯片”为核心的剩余电流检测电路6感应到，“漏电流检测控制芯片”驱动可控硅触发与脱扣器电路7，导致脱扣器发生动作，由此带动单相电源断路器，断开单相电源。
[0029]当“L线与大地相连的压敏电阻”或“N线与大地相连的压敏电阻”出现劣化情况，压敏电阻表面温度过高时，“压敏电阻失效检测电路4”被启动，常开型热敏温控开关的接点闭合，导致漏电脱扣电磁铁与防雷失效标记驱动电磁铁发生动作；由此带动单相电源断路器，断开单相电源，自动的切断电源，同时，防雷失效标记由绿色变成红色，提示用户，防雷器件已经失效，需要更换保护器或对保护器进行维修。通过这种保护措施，可以有效的避免压敏电阻过热起火的风险。
[0030]当出现漏电流时，漏电流经由零序电流互感器5进行检测，产生一个电压信号；该电压信号被“由‘漏电流检测控制芯片’为核心的剩余电流检测电路6”感应到；“漏电流检测控制芯片”将该信号值与芯片内部的预设值进行比较，若此时的漏电流值大于30mA，则“漏电流检测控制芯片”驱动可控硅触发与脱扣器电路7，导致脱扣器发生动作，带动单相电源断路器，断开单相电源，发生漏电保护动作。
[0031]当按下“漏电试跳电路8”中的试跳按钮时，穿过零序互感器的L线与N线之间，产生一个大于30mA的剩余电流，该电流经由零序电流互感器5进行检测，产生一个电压信号；该电压信号被“由‘漏电流检测控制芯片’为核心的剩余电流检测电路6”感应到，“漏电流检测控制芯片”驱动可控硅触发与脱扣器电路7，导致脱扣器发生动作，由此带动单相电源断路器，断开单相电源，发生试跳保护动作。该功能用于试验漏电保护以及防雷保护的动作，是否有效。
【权利要求】
1.一种防雷型单相漏电保护器，其特征在于:产品由两大部件组成，第一大部件是两个一匹的单相电源断路器，第二大部件是一个防雷与漏电检测驱动装置；单相电源断路器和“防雷器与漏电检测驱动装置”具体的电气连接方式为:单相电源断路器的电源输出端，引出两个引线，与防雷与漏电检测驱动装置内部的电源输入接口电路相连，用于给防雷与漏电检测驱动装置提供电源；防雷与漏电检测驱动装置中的脱扣器，与单相电源断路器的内部相接，当出现漏电或雷击情况时，防雷与漏电检测驱动装置通过脱扣器上的脱扣杆，带动单相电源器断路器内部的机械部件，进而驱动单相电源断路器发生动作，让单相电源断路器自动的断开电源。
2.根据权利要求1所述的一种防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的单相电源断路器，其内部主要由一个用于电源输入的接线端子；一个用于过流保护的双金属片；一个用于短路保护用的电磁铁；一个在大电流切断过程中起灭弧作用的灭弧罩；一副开关触点；一个电源输出的接线端子；一个塑料材质的开关推动装置；一个阻燃型的塑料外壳材料组成。
3.根据权利要求1所述的一种防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的防雷与漏电检测驱动装置，其内部由电源输入接口电路、雷击保护电路、雷击事件检测电路、压敏电阻失效检测电路、零序电流互感器电路、由“漏电流检测控制芯片”为核心的剩余电流检测电路、可控硅触发电路、脱扣器电路、试跳电路、电源输出接口电路组成。
4.根据权利要求3所述的防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的电源输入接口电路，是由装置内部引出两根导线，这两根导线分别与单相电源断路器输出端的L接线端与N接线端相连。
5.根据权利要求3所述的防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的雷击保护电路，内部构成为，在火线与零线之间，跨接有一个压敏电阻与一个气体放电管；在火线与地线之间，跨接有一个压敏电阻；在零线与地线之间，跨接有一个压敏电阻。
6.根据权利要求3所述的防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的雷击事件检测电路，该电路的构成方式为，将与压敏电阻所连接的地线，先穿过零序电流互感器中间，然后再与电源输出接口电路的接地端子相连。
7.根据权利要求3所述的防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的零序电流互感器电路，零序互感器中间穿过有火线、零线、地线三根线，零序互感器的铁芯材料采用的是矫顽力小的非晶体软磁材料或坡莫合金材料。
8.根据权利要求3所述的防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述压敏电阻失效检测电路，其具体的电路构成为，与地线相连的两个压敏电阻，其中间夹有一个常开型热敏温控开关，温控开关与压敏电阻之间涂有导热硅脂，温控开关与漏电脱扣电磁铁、防雷失效标记驱动电磁铁串联在一起。
9.根据权利要求3所述的防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的电源输出接口电路，该电路由三个接线端子组成，分别为火线的接线端、零线的接线端、地线的接线端；火线的接线端与零线的接线端，用于输出220V单相电源给家用电器设备；地线的接线端，用于外接地线；通过接地线，把防雷与漏电流检测驱动装置与大地相连，将电力线路中的雷击浪涌电流泄放到大地中，防止用电设备被过高的雷击浪涌电压所损坏，起到对家用电器设备进行雷击防护的作用。
10.根据权利要求8所述的防雷型单相漏电保护器，其特征在于:所述的防雷失效标记，在压敏电阻正常时，该标记在产品外壳上相应的指示窗口中显示为绿色，当压敏电阻失效时，由防雷失效标记驱动电磁铁，带动该标记，将绿色状态永久性的改变为红色状态；在产品外壳上，相应的指示窗口中，由显示绿色改为显示红色。
【文档编号】H02H3/32GK203932972SQ201420207084
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2014年4月27日 优先权日:2014年4月27日
【发明者】章五明 申请人:章五明