专利名称：实用单向漏电有效保护开关的制作方法
技术领域：
本实用新型给出的是一组实用的单向漏电有效保护开关，属家用电器。所谓单向漏电是指仅有交流正半周或负半周的漏电，是脉动直流电。随着电子电器在日常生活中的普遍使用，单向性漏电的潜在因素日益增多。这就需要解决对单向漏电的检测问题。现有技术为了提高灵敏度，采用高导磁，低矫顽的材料作磁芯，这样往往磁芯矩形系数高，剩磁大，在脉动直流漏电情况下，磁通变化率由于磁芯被单向磁化而大大减小，输出电压减小，造成单向漏电检测灵敏度较低。
本实用新型针对这些问题，采用了几个实用有效的方法，解决了单向漏电的检测问题。
图1电路由零序互感器、自锁开关、电磁铁和控制电路组成。其中零序互感器M采用矩形系数较小的磁芯，并在输出线圈两端并联电容C4。使之谐振在电源频率的二倍附近。T1和T3构成放大器、R4、T2用来稳定工作点，R3上的降压和D1构成过电压保护，C5R1吸收电源上的干扰，防止误动作。当有漏电时，零序互感器两初级电流不平衡、产生磁势引起交变磁通，从而在输出线组中感生电压，经过T1T3放大后触发可控硅SCR，使电磁铁DCT吸合，带动脱扣机构，使开关K断开，从而起到保护作用。
矩形系数小的磁芯保证了在单向磁化时仍有一定的磁感应动态范围，二倍电源频率的谐振提高了单向漏电的检测灵敏度，使单向和双向漏电保护灵敏度相差不多。
图2电路也由漏电传感器、自锁开关K、电磁铁和控制电路组成。其中漏电传感器由两个零序互感器构成，它的磁芯应采用矩形系数较大的材料，并且两个零序互感器M1M2的输出线圈反向串联，再通过R4引入恒流偏置，使两个磁芯有相反的偏磁，并且偏磁到饱和。控制电路原理同图1相似，只是因为这种传感器输出电压较高，不需太大放大系数。将图1中C2改为R5了。这里C3为防干扰电容，它使得电路对较窄的电流脉冲不敏感。
当有漏电时，无论单向或是双向漏电流，对每一个半周来说，两个互补的互感器M1M2中总有一个磁芯里磁感应是从负饱和值变化到正饱和值，这样就有较大的磁通变化量。输出电压也较大，而另一个磁芯则进入更深的饱和。磁通变化量较小，两个互感器输出电压的代数和仍然较大。经T1T3倒相放大后，触发可控硅SCR，使开关K断开。
R4既调节偏置电流，也影响漏电检测灵敏度。
图3电路的保护动作原理也同前两种一样，是靠可控硅驱动电磁铁带动自锁开关的脱扣机构，完成保护动作的。这里漏电传感器采用易饱和磁芯制作。互感线圈同比较器A1A2构成多谐振荡器。正常时，磁芯里无附加磁势，磁化曲线对称。多谐振荡器两边对称，占空比相等，经过A3A4整形后，C2C3两端电压都不超过1.3v不足以触发可控硅。当有漏电时，磁芯中附加了漏电流产生的磁势，使振荡器两边不对称，占定比不相等，导致C2C3电压一升一降，升高的电压超过1.3v就可触发可控硅，带动开关脱扣。
图3电路事实上是检测引起磁化曲线不对称的附加磁场，因而可以检测直流漏电流。
图4电路是利用磁放大器原理检测漏电流，它也是将两个相同结构的零序互感器输出绕组反向串联，并且它的磁芯要用高矩形系数低矫顽的材料。D2～D5C2C3构成对称电源，非门电路U1U2同R6C1构成方波发生器。正常时，流过R4的磁化电流较小，C4两端电压不大不足以触发可控硅。当有漏电时，两磁芯有附加磁势，必然导致某一互感器先饱和，电流由另一未饱和互感器定，由磁放大器原理，此时电流的增量符合等安匝原理，可反映漏电流的大小。当C4两端电压增大到0.7v时，触发可控硅带动保护机构。R8C5既能吸收电源上过压尖峰，又能保证在D6不导通的半周有漏电时也能可靠触发可控硅。
图5电路也是利用磁化曲线对称性检测破坏对称性的附加磁势，从而判断漏电流大小的，零序互感器采用矩形系数高的磁芯，正常时磁化电流一定，当有漏电时，两个半周磁化电流不一样，磁化电流的增量按等安匝原理反映了漏电的大小，R1上电压超过0.7v时将使T1导通触发可控硅。图中U1U2构成对称方波振荡器，T2T3作缓冲。
图6电路是利用磁放大器原理的另一种方法。这里的磁放大器MM1M2同图4相同，由U1U2构成的方波振荡器经R1加在磁放大器上，单向的方波电流将磁放大器饱和偏置，形成自饱和式磁放大器。正常时，由于饱和磁放大器输出阻抗很小，C2上电压较小，T1截止，或非门输出低电平，可控硅截止。有漏电信号时，附加的磁势使M1M2中有一个磁芯退出饱和，阻抗增大，C2上电压上升，T1导通，经U3触发可控硅带动保护机构断电保护。
从以上原理可以看出，图3～图6电路对直流漏电也能检测，并且以图6电路灵敏度最高。
权利要求1.一种由漏电传感器、控制电路、电磁铁和自锁开关组成的漏电保护开关，其特征是漏电传感器M采用距形系数较小的磁芯制作，并且在输出绕组上并联电容使之谐振在电源的二倍频率附近。
2.根据权利要求1所述保护开关，其特征是漏电传感器采用两个零序互感器，互感器磁芯矩形系数较高，并且将两互感器输出绕组反向串联，引入适当偏置电流，使互补的两互感器反向偏磁。
3.根据权利要求1所述保护开关，其特征是漏电传感器采用易饱和磁芯制作，利用磁化曲线的对称性，通过L3、L4同A1、A2构成的多谐振荡器占空比的变化，反映磁芯里由漏电引起的附加磁势。
4.根据权利要求1所述保护开关，其特征是漏电传感器是一个磁放大器，它用高矩形系数低矫顽磁芯制作，两结构相同互感器输出反向串联，并且检测它的输出电流大小判断漏电信号。
5.根据权利要求1所述保护开关，其特征是漏电传感器采用高矩形系数磁芯制作，利用磁化曲线对称性，通过在方波电压驱动下对磁化电流的检测，判断漏电流引起的附加磁势。
6.根据权利要求1所述保护开关，其特征是漏电传感器采用自饱和磁放大器，两结构相同互感器输出反向串联，它采用高矩形系数低矫顽磁芯制作，用一单向方波电流对磁放大器偏置，通过检测输出线圈两端电压，判断漏电流大小，为适应过渡过程，采用了延时电路。
专利摘要本实用新型给出的是一组实用单向漏电有效保护开关，属家用电器。它们也由漏电传感器、控制电路、电磁铁和自锁开关构成。其特别之处是采用了几种不同的方法达到了对单向性漏电的有效检测和保护。其中，包括利用谐振在电源频率二倍频上的输出线圈提高单向漏电灵敏度，利用预偏置互补互感器提高互感器单向激磁时的磁通变化量。利用易饱和磁芯的对称磁化曲线，通过振荡器占空比的改变检测漏电信号。利用磁放大器原理检测漏电信号，还有利用检测激磁电流的大小判断漏电信号。
文档编号H02H3/32GK2043020SQ8821934
公开日1989年8月16日 申请日期1988年10月15日 优先权日1988年10月15日
发明者刘豫东 申请人:刘豫东