專利名稱：一種過流短路過壓漏電保護開關的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種改進的帶有保護功能的電源開關，特別是一種同時具有過流、短路、過壓和漏電保護功能的自動空氣開關。適用于220V電壓，5A～20A電流。
現(xiàn)有的保護開關主要是過流保護開關和漏電保護開關。前者又分為過流保護式和過流/短路保護式。過流/短路保護開關是由雙金屬片過流檢測裝置、帶鐵芯的過流線圈和空氣開關組成，雙金屬片在過流時彎曲，使開關鎖定裝置動作，導致開關開路。過流線圈的作用是在發(fā)生短路時產生一個足夠大的磁力，使鐵芯動作，連帶鎖定裝置動作，使開關開路，實現(xiàn)在短路時迅速切斷電路的作用。漏電保護開關則由信號檢測、執(zhí)行器件和自動空氣開關組成，當發(fā)生漏電時，檢測電路能夠檢測出信號，經放大后驅動執(zhí)行電路(脫扣線圈)動作，從而使自動空氣開關開路，實現(xiàn)漏電保護。過流保護開關可以保護用電設備和線路的安全，但不能保護人身安全，而漏電保護開關雖能保護人身安全，但不能保護用電設備和線路。市場上出售的保護開關均屬這兩種之一。由于結構設計的原因，它們都不能同時提供這兩種保護功能。由于供電系統(tǒng)的故障，有時會使供電電壓超過安全值，造成用電設備損壞，因此，供電開關還需要具有過壓保護功能。而目前市售產品要同時提供過流、過壓和漏電保護功能，則需要多個不同的保護開關串接在一起。這顯然不是一種現(xiàn)實的解決方案?，F(xiàn)在市場出售的產品，有的過流保護動作遲緩，誤差大，容易造成用電事故；有的產品體積很大，給安裝使用造成不便；有的產品的保護控制電路使用分離器件，產品可靠性低；有的產品結構復雜，造價很高。目前，市場上除了少數幾種過流保護開關外，其他所有保護開關的基本部件——自動空氣開關均非現(xiàn)代化工業(yè)生產線制造，因而具有可靠性低、使用壽命短等弊病。這說明目前市場上的保護開關尚不能完全適應安全用電的需要。
本實用新型的目的是提供一種同時具有過流、過壓，短路和漏電保護功能的自動空氣開關，它具有體積小，可靠性高，動作靈敏，外形和安裝尺寸與標準自動開關一致的特點，可以確保用電安全。
本實用新型的任務是以如下方式完成的在一個帶殼體的附有過流/短路保護電路、開關手柄、入線壓線端子和出線壓線端子的過流/短路保護自動空氣開關的一側附加過壓和漏電保護電路印制板、漏電保護測試開關按鈕開關和過壓與漏電保護電路部分的殼體，其中的過壓和漏電保護電路印制板上面裝有過壓檢測電路，漏電檢測電路，放大與驅動電路及執(zhí)行電路，并且其過壓檢測電路和漏電檢測電路相連通；漏電檢測電路與放大與驅動電路和執(zhí)行電路相連通；執(zhí)行電路與過流保護電路相連通；另外，過壓檢測電路分別與出線壓線端子的相線L和入線壓線端子的零線N相連接，入線壓線端子的相線L和零線N共同穿過漏電檢測電路的互感器M分別與出線壓線端子的相線L和零線N相連接；漏電測試按鈕開關與漏電檢測電路相連接。交流電源經自動空氣開關的入線壓線端子輸入后，從其輸出壓線端子輸出。當供電電壓升高達到保護設定值時，過壓檢測電路動作，將電壓限制在規(guī)定值以內，同時送出漏電信號，漏電檢測電路將信號送放大與驅動電路，通過執(zhí)行電路驅動過流/短路保護電路動作，使自動空氣開關開路，最終切斷電源；當發(fā)生漏電或觸電時，漏電檢測電路檢測到漏電情況發(fā)生，經放大與驅動電路產生驅動信號使執(zhí)行電路輸出過流信號，驅動過流/短路保護電路動作，使自動空氣開關開路，切斷電源。由于自動空氣開關本身具有快速過流/短路保護功能，當發(fā)生過流或短路時，過流/短路保護電路迅速動作，使自動空氣開關開路，切斷電源。由于采用了快速動作開關，上述過程是瞬間完成的，因而不會對用電器和人體造成損害或不良感覺。
本實用新型由于采用了具有過流/短路保護功能并且符合工業(yè)標準的新型快速自動空氣開關成品為主體，因此該實用新型具有開關性能好，符合工業(yè)標準的特點；本實用新型由于集過流/短路、過壓和漏電保護以及自動空氣開關于一體，解決了目前市場上的產品不能同時提供全部保護功能的問題；本實用新型由于漏電檢測電路的靈敏度設計合理并且是可調整的，因而消除了目前市場所售保護開關誤動作率高的問題；本實用新型由于信號放大和驅動電路采用了高可靠性專用集成電路和新型過壓檢測器件，并且在設計上重復利用各功能部件，因而具有體積小，結構簡單，成本低以及可靠性高的特點。
以下將結合附圖對本新型作進一步的詳細描述。


圖1是本新型一種具體結構的示意圖。
圖2是本新型的原理方框圖。
圖3是本新型的原理電路圖。
圖1所示，1是一個帶殼體的快速過流/短路保護自動空氣開關，2是空氣開關手柄，3是漏電保護測試按鈕開關，4是附加在空氣開關一側的過壓及漏電保護電路印制板，5是過壓及漏電保護電路部分的殼體，6是入線壓線端子，7是出線壓線端子。
圖2和圖3所示，8是過流/短路保護自動空氣開關1的開關部件，9是過流/短路保護電路，它們是S1的組成部分；10是過壓檢測電路，由壓敏電阻P1構成；11是漏電檢測電路，由互感器M，電容器C1、C2，電阻器R5和電位器R1構成；12是信號放大與驅動電路，由集成電路U1及電容器C3、C4、C6構成；13是執(zhí)行電路，由單向可控硅SCR和電阻器R3構成；圖3中的S2是測試按鈕開關3的開關部件。過壓檢測電路10和漏電檢測電路11相連通；漏電檢測電路11和放大與驅動電路12、執(zhí)行電路13相連通；執(zhí)行電路13與過流保護電路9相連通；另外，過壓檢測電路10分別與出線壓線端子7的相線L和入線壓線端子6的零線N相連接，入線壓線端子6的相線L和零線N共同穿過漏電檢測電路11的互感器M分別與出線壓線端子7的相線L和零線N相連接；測試按鈕開關3與漏電檢測電路11相連接。其工作原理如下開關部件8的作用是，閉合時接通供電回路，開路時斷開供電回路；過流/短路保護電路9的作用是檢測通過開關部件8的電流值，當電流超過額定值時，過流/短路保護電路9的雙金屬片動作，使開關部件8開路，切斷電源；另外，當發(fā)生短路時，過流/短路保護電路9的過流線圈中的鐵心迅速動作使開關部件8開路，切斷電源；過壓檢測電路10的作用是檢測供電電壓的峰--峰值，當電壓峰--峰值超過保護設定值時，過壓檢測電路10進行削波，將電壓限定在規(guī)定的安全值以內；當過壓檢測電路10削波時，通過適當的連接，使之產生一個漏電信號，由漏電檢測電路11檢測到，送放大與驅動電路12放大并驅動執(zhí)行電路13動作，執(zhí)行電路13通過過流/短路保護電路9使開關部件8開路，切斷電源；漏電檢測電路11的作用是當開關部件8的出線側發(fā)生漏電或觸電時，檢測出這個微弱信號，經放大與驅動電路12放大并產生驅動信號使執(zhí)行電路13動作，產生過流信號，繼而通過過流/短路保護電路9使開關部件8開路，切斷電源。
通過上述描述可以看出，該實用新型由于在現(xiàn)有的新型過流/短路保護自動空氣開關的基礎上增加了過壓和漏電保護功能，各功能電路之間存在相當大程度的共用和層次關系，而且增加的功能是通過原有功能器件起作用的，因而具有體積小，結構簡單和可靠性高的特點。
擴展檢測電路，可方便地用此原理構成具有同樣保護功能的三相自動開關。
參照圖3和圖2，該新型的工作原理如下S1是帶過流/短路保護功能的快速自動空氣開關，M是互感器，與電阻器R1、R5、電容器C2、C1組成漏電檢測電路11，電阻器R1的作用是調整檢測靈敏度，U1是用于漏電檢測信號放大與驅動的集成電路，型號為M54123L或SF54123，與電容器C3、C4、C6構成放大與驅動電路12，SCR是單向可控硅，與電阻器R3構成過壓和漏電保護部分的執(zhí)行電路13，D1是整流器件，與電阻器R4、電容器C5構成集成電路U1的直流電源電路，P1是起電壓限幅與過壓檢測作用的壓敏電阻，S2是測試按鈕開關，與電阻器R2組成測試電路。當發(fā)生過流或短路情況時，自動空氣開關S1中的過流保護電路9驅動自動空氣開關S1開路，實現(xiàn)過流和短路保護功能；當供電電壓超過規(guī)定的安全上限時，壓敏電阻P 1對電壓進行削波，壓敏電阻P1與互感器M的連接方式使得互感器M檢測到漏電信號，送入集成電路U1的1、2腳，經放大后由集成電路U1的4腳輸出，送入5腳，集成電路U1的驅動電路產生自鎖信號經7腳輸出，驅動可控硅SCR導通，由于SCR的設計導通電流大于自動空氣開關S1的過流保護設定值，因此使自動空氣開關S1產生保護動作，從而切斷電源；當發(fā)生用電器漏電或人身觸電時，由于經過互感器M的相--零電流失去平衡，互感器M檢測到這一不平衡電流信號，其后的工作過程與發(fā)生過壓保護情況時完全一樣。由于過壓和漏電部分的檢測與執(zhí)行電路完全是以電磁方式工作，因而速度很高，可在一個電源周波(20毫秒)內完成動作，最終開關開路的速度取決于自動空氣開關S1。本新型采用的自動空氣開關S1的動作時間小于0.1秒。
權利要求1一種過流短路過壓漏電保護開關，包括一個含有過流/短路保護電路(9)并帶殼體的過流/短路保護自動空氣開關(1)，開關手柄(2)，入線壓線端子(6)和出線壓線端子(7)，其特征是在所述的過流/短路保護自動空氣開關(1)的一側附加了過壓和漏電保護電路印制板(4)，漏電保護測試按鈕開關(3)和過壓與漏電保護電路部分的殼體(5)，其中的過壓和漏電保護電路印制板(4)上面裝有過壓檢測電路(10)，漏電檢測電路(11)，放大與驅動電路(12)及執(zhí)行電路(13)，并且其過壓檢測電路(10)和漏電檢測電路(11)相連通；漏電檢測電路(11)與放大與驅動電路(12)和執(zhí)行電路(13)相連通；執(zhí)行電路(13)與過流保護電路(9)相連通；另外，過壓檢測電路(10)分別與出線壓線端子(7)的相線L和入線壓線端子(6)的零線N相連接，入線壓線端子(6)的相線L和零線N共同穿過漏電檢測電路(11)的互感器M分別與出線壓線端子(7)的相線L和零線N相連接；漏電測試按鈕開關(3)與漏電檢測電路(11)相連接；當供電電壓升高達到保護設定值時，過壓檢測電路(10)動作，將電壓限制在規(guī)定值以內，同時送出漏電信號，漏電檢測電路(11)將信號送放大與驅動電路(12)，通過執(zhí)行電路(13)驅動過流/短路保護電路(9)動作，使自動空氣開關(1)開路，最終切斷電源；當發(fā)生漏電或觸電時，漏電檢測電路(11)檢測到漏電情況發(fā)生，經放大與驅動電路(12)產生驅動信號使執(zhí)行電路(13)輸出過流信號，驅動過流/短路保護電路(9)動作，使自動空氣開關(1)開路，切斷電源。
2如權利要求1的過流短路過壓漏電保護開關，其特征在于所述的過壓檢測電路(10)中的元件P1采用了壓敏電阻。
3如權利要求1的過流短路過壓漏電保護開關，其特征在于所述的執(zhí)行電路(13)中的元件SCR采用了單向可控硅。
4如權利要求1的過流短路過壓漏電保護開關，其特征在于所述的漏電檢測電路(11)中的元件M采用了磁環(huán)互感器，信號放大與驅動電路(12)采用一片M54123L或SF54123集成電路，過流/短路自動空氣開關(1)采用C45N型或其他型號具有過流/短路保護功能的自動空氣開關。
專利摘要一種過流短路過壓漏電保護開關,適用于交流220V電壓,5A～20A電流。它的特點是在符合工業(yè)標準的具有過流/短路保護功能的快速自動空氣開關成品上面附加過壓和漏電保護電路。當發(fā)生過流、短路、過壓、漏電其中的任何一種情況時,開關都能夠迅速動作,切斷電源,保證用電安全。可以應用于單相或三相供電回路。
文檔編號H02H3/08GK2283941SQ9521402
公開日1998年6月10日 申請日期1995年6月6日 優(yōu)先權日1995年6月6日
發(fā)明者王劍 申請人:王劍