专利名称：跟踪式电子保险器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种紧急保护装置，具体地说是一种对异常电气工况出现时动作的保护开关。
目前各类用电器如电动机，变压器，照明系统，家用电器等的过流保护装置普遍采用的是高低压熔断器、各类断路器、空气开关及过流继电器等。这些保护装置的保护值均是固定的，不能随负载的变化而调整。而由于各类用电器的起动电流一般均高出正常运行电流几到十几倍。为适应该情况，保护装置的保护值就设置得很高。但在电器运行过程中，由于局部故障的扩散或者局部短路打火情况的出现，因其作用时间短，过电流值往往达不到保护装置的动作值。因而在保护装置动作之前，就已经造成火灾事故或者用电器的损毁，这种事故隐患既明了，但又无法避免。
本实用新型的目的就是提供一种能够对用电器实现全过程跟踪保护的电路保护装置，以有效地防止电气故障的扩散和因短路打火而引起的火灾事故的发生。
本实用新型是这样实现的在交流负载回路中接有电子开关电路，开关电路中的取样输出端分别接在开环放大电路、线性放大电路、过载保护电路和短路保护电路的各输入端上，开环放大电路和线性放大电路的输出端分接在信号识别电路的两输入端，信号识别电路的输出接过载保护电路后，过载保护电路和短路保护电路的两输出端并接到电子开关电路的控制端。由电子开关电路中的取样输出端取出的运行电流信号经两放大电路放大和信号识别电路识别后，对于异常运行情况则由两保护电路发出控制信号，经电子开关电路的控制端使开关电路动作，切断主回路，从而避免事故的发生。
以下结合附图对本实用新型做进一步详述。
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
在图1中，电子开关电路1接在负载Rfz主回路中，取样输出端在采样电阻R6的上端。开环放大电路2、线性放大电路3、过载保护电路4和短路保护电路5的输入端均与取样输出端相接。信号识别电路6有两输入端分别与开环放大电路2和线性放大电路3的输出端相接，信号识别电路6的输出接过载保护电路4。
图2给出了本装置的一种具体实现方式的电路原理图。其中，电子开关电路1是在主回路中串接二极管D3－D6组成桥式整流器，整流器两直流输出端分别串接可关断可控硅GTO和电阻R6后接地，与电阻R6连接的整流器直流输出端即为取样输出端A。可关断可控硅GTO的触发端串接电阻R2后接由三极管BG1、BG2和电阻R1、R3靠背连接组成的自锁机构，即BG1的基极串接电阻R1后接BG2的集电极，BG2的基极串接电阻R3的二极管D7后接BG1的集电极。在R3一端一路接电阻R4和启动按钮AN1，另一路接三极管BG3的集电极，BG3基极接电阻R5和停止按钮AN2。
按下启动按钮AN1，＋9V电流经过R4和R3给BG2提供短时基极电流使其饱和导通，此时BG1基极电位下降，使BG1导通。BG1的导通又经D7和R3给BG2提供了维持基极电流，使BG2持续导通。由此实现了电路自锁，并一直保持开通状态。此时自锁机构也为可关断可控硅GTO提供了开通信号，使GTO导通，主电路经过负载Rfz、整流器、可控硅GTO、电阻R6后，再经整流器回电源，以此构成用电器闭合回路，使负载启动工作。当按下停止按钮AN2，＋9V电源通过R5给BG3提供基极电流，BG3饱和导通，迫使BG2关断，BG1也随之关断。同时由于BG3发射极接－9V电源，在其短时饱和导通瞬间也为GTO提供了负向关断信号，从而使GTO关断，主电路断开。
在电子开关电路1中的整流器两交流端之间还并接有两反相二极管D1、D2，以防止感性负载断路时产生反向高压脉冲，损坏电路元器件。
在图2中，开环放大电路2由运放IC1及外围电阻R7－R10，电位器W1接成，电子开关电路1的取样输出端串接电阻R7后接至IC1的反相输入端。设定主负载回路的启动电流为正常运行电流的10倍，取样输出端A的电位可调整为启动峰值时为1伏，正常运行时为0.1伏。由此对开环放大电路2的参数调整是调节电位器W1，使当A点从零起步即A点电位(VA)略大于0伏时，其输出端B点电位≥10V；当VA＝1V时，B点输出降为0伏。这样，本放大电路的作用是当负载由关断到启动状态时，在其输出端B点输出一个由大到小的电压变化曲线。
线性放大电路3由运放IC3及外围电阻R11－R15，电位器W2接成，电子开关电路1的取样输出端串接电阻R11后接至IC2的反相输入端。反馈电阻R13从运放IC2的输出端C点回接到IC2的反相输入端。依据上述同样的设定，对线性放大电路3的参数调整是调节电位器W2，使当A点电位为0.1伏时，C端输出为10伏；调节反馈电阻R13，使当VA＝1伏时，VB≤1V。再反复调整W2和R13，直至线性化为止。这样，本放大电路的作用是当负载由启动状态到运行状态变化时(即在启动电流的下降段A点电位从1变为0.1伏时)，C端输出一个由小到大线性变化的电压曲线。
过载保护电路4由运放IC1和外围电阻R21－R25、电位器W3接成。短路保护电路5由运放IC4和外围电阻R26－R29、电位器W4接成。两保护电路的结构与开环放大电路2的结构基本一致，四个电路中的四运放IC1－IC4可采用一块LM124芯片实现。过载保护电路4的参数调整是，正常运行态VA＝0.1V时，其输出端D点电位小于等于0.2伏；当负载电流超过正常运行电流10％以上后，即VA＝0.11V，D端输出一个高电位。本过载保护电路的作用是当负载电流超过正常运行电流的10％后，输出一个高电位信号。短路保护电路5的参数调整是，当A点电位超过1.5伏时，其运放输出端E点输出一个由低变高的电压阶跃信号。本短路保护电路的作用是当负载电流超过最大起动电流的50％(可认为发生短路故障)时，迅速输出一个高电位信号。两保护电路4、5的输出端并接于电子开关电路1的控制端，即串接稳压管D8后，接至三极管BG3的基极。
信号识别电路6的结构中在其两个输入端上分别接有耦合电容C1、C2，再各串接电阻R16、R17后接至两三极管BG4、BG5的基极，BG4的集电极串接电阻R18后与BG5的发射极共接BG6的基极，BG5、BG6的集电极并接于NE555集成芯片IC5的第6脚和第2脚，IC5的第3脚输出串接电阻R20后接于三极管BG7的基极，BG7的集电极接于过载保护电路4的输出电阻R21和R22之间。
当负载正常启动时，根据电流起动特性，负载电流迅速由零升至最大，此时开环放大电路的输出端B点电位由高变低，并经电容C1耦合，给信号识别电路中的三极管BG4提供基极电流，使BG4、BG6均饱和导通，NE555芯片的2、6脚为低电平，第3脚翻转输出高电平，使BG7饱和导通。在启动过程中，过载保护电路的输出端D点也输出一个高电位，由于BG7的饱和导通，使该高电位不能输出到电子开关电路的控制端(BG3的基极)。当起动电流达到最高点时，A点电位等于1伏，开环放大电路输出高电位，使BG4截止。在起动电流迅速由最高点回落到正常运行值时，线性放大电路的输出端C点电位由小到大，经电容C2耦合，使信号识别电路中的三极管BG5趋向饱和，维持BG6继续饱和导通，BG7维持饱和，过载保护电路的高电位输出仍不能加到BG3的基极，从而使负载完成启动运行状态，并顺利过渡到正常运行状态。
如果在启动后出现故障，即起动电流一直向上增高穿过最高点而不能回落，此时线性放大电路的输出端C点就不会产生由小到大的电压输出信号，BG5不能导通，信号识别电路中的三极管BG6截止，NE555片子的第2、6脚输入高电平，第3脚翻转输出低电平，使BG7截止，则此时的过载保护电路的D点高电位输出就会直接加到电子开关电路中的BG3的基极，使BG3导通，给可关断可控硅GTO一个关断信号，使之关断，切断负载回路。如果该关断没有及时实现，且负载电流超过了最大起动电流的50％后，短路保护电路的输出端E点就会输出高电平加到BG3基极，使电子开关动作，切断负载回路，实现双重保护。
当负载正常运行时，BG5、BG6、BG7均截止，过载保护电路输出低电位，BG3截止，锁定电路，保持开通状态。当在运行过程中出现电路故障或短路打火等情况而使负载电流迅速升高时，取样输出端A点电位便会出现高于0.11或1.5伏的取样电压，该信号会被过载保护电路或短路保护电路放大并向BG3输出动作信号，使之动作，关断负载回路。由此即构成了全过程的跟踪式保护，防止了电气故障的扩散，避免了短路打火造成的火灾事故。
本实用新型由于全部取样电压均由同一个取样电阻产生，故此调整较为方便。为适应不同的负载，只要改变取样电阻的数值，即可得到不同的保护整定值。实验结果表明，本装置可有效地防止木质结构或一般可燃材料结构的建筑物火灾的发生，可对各种用电器实现快速保护，防止故障的扩散及短路着火。
权利要求1.一种跟踪式电子保险器，其特征在于在交流负载回路中接有电子开关电路1，开关电路中的取样输出端分别接在开环放大电路2、线性放大电路3、过载保护电路4和短路保护电路5的各输入端上，开环放大电路2和线性放大电路3的输出端分接在信号识别电路6的两输入端，信号识别电路6的输出接过载保护电路4，过载保护电路4和短路保护电路5的两输出端并接到电子开关电路1的控制端。
2.根据权利要求1所述的电子保险器，其特征在于电子开关电路1是在主回路中串接二极管D3－D6组成桥式整流器，整流器两直流输出端分别串接可关断可控硅GTO和电阻R6后接地，可关断可控硅GTO的触发端串接电阻R2后接由三极管BG1、BG2和电阻R1、R3靠背连接组成的自锁机构，在R3一端一路接电阻R4和启动按钮AN1，另一路接三极管BG3的集电极，BG3基极接电阻R5和停止按钮AN2。
3.根据权利要求1所述的电子保险器，其特征在于开环放大电路2由运放IC1及外围电阻R7－R10，电位器W1接成，电子开关电路1的取样输出端串接电阻R7后接至IC1的反相输入端。
4.根据权利要求1所述的电子保险器，其特征在于线性放大电路3由运放IC3及外围电阻R11－R15，电位器W2接成，电子开关电路1的取样输出端串接电阻R11后接至IC2的反相输入端。
5.根据权利要求1所述的电子保险器，其特征在于信号识别电路6的两个输入端上分别接有耦合电容C1、C2，再各串接电阻R16、R17后接至两三极管BG4、BG5的基极，BG4的集电极串接电阻R18后与BG5的发射极共接BG6的基极，BG5、BG6的集电极并接于NE555集成芯片IC5的第6脚和第2脚，IC5的第3脚输出串接电阻R20后接于三极管BG7的基极，BG7的集电极接于过载保护电路4的输出电阻R21和R22之间。
6.根据权利要求2所述的电子保险器，其特征在于在电子开关电路1中的整流器两交流端之间并接有两反相二极管D1、D2。
专利摘要本实用新型是一种电路紧急保护装置，该装置包括有电子开关电路，开环放大电路，线性放大电路，过载保护电路，短路保护电路以及信号识别电路，电子开关电路接于交流负载回路中，本装置由于全部取样电压均由同一取样电阻产生，调整方便，并实现了电气运行全过程的跟踪式保护，可有效地防止木质等可燃材料结构建筑物的火灾发生，并对用电器实现了快速保护，避免了故障扩散及短路着火。
文档编号H02H3/08GK2200247SQ9421632
公开日1995年6月7日 申请日期1994年6月28日 优先权日1994年6月28日
发明者丁建民 申请人:丁建民