CN100468904C

CN100468904C - 微漏电动作多功能安全保护装置

Info

Publication number: CN100468904C
Application number: CNB021146861A
Authority: CN
Inventors: 易善堃
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-07-18
Filing date: 2002-07-18
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: CN1469521A

Abstract

本发明提出了一种微漏电流动作的多功能安全保护装置，它能将漏触电保护灵敏度满意地控制在1.0mA·S，并具有过压、欠压、短路及过流保护功能。使用元件常规，且为数不多，便于小型化、通用化制作，现已实现为86系列墙壁暗插座，使用方便可靠。

Description

微漏电动作多功能安全保护装置

技术领域

本发明是一种用在供电线路末端的电源安全保护装置，如安全电源插座。它具有高灵敏的漏触电保护功能，同时还具有短路、过载、过压与欠压保护作用，其输出端提供AC220V的安全电源。

背景技术

至今市售的电源保护装置，如自动空气断路器、漏电保护开关或继电器，以及各类电源插座，它们的保护功能不全或不够理想，特别是涉及漏电保护的灵敏度与可靠性均不能尽人满意。如漏电动作电流普遍都在10mA以上，能达到4～6mA的，国外也不多，甚至将动作电流为30mA的列为高灵敏度产品。经验和资料表明，10mA以上的电流可以使人手脚发麻、强烈刺痛；20～30mA的电流，大部分人已经不能摆脱，呼吸困难等。现有产品功能也往往是单打一，能综合集成的缺乏。跟据国家标准GB13955—92《漏电保护器安装和运行》的规定：“宾馆、饭店、招待所的客房插座回路”、“学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路”都必须安装漏电保护装置。又BG50096—1999《住宅设计规范》要求“除空调电源插座外，其它电源插座电路应设置漏电保护装置”。但现有的电源插座产品自身很少带“漏电保护装置”，几乎都是在一大堆没有漏电保护能力的插座上端方仅指望一个进户线开关来起保护用。

发明内容

本案的目的在于致力于高灵敏度的漏、触电保护以及短路、过载、过压、欠压保护等多功能集成一体并实现整体结构小型化，以便实施于电源插座等安全保护装置，为切实贯彻上述国标提供有效的技术保障。该案的关键在于保证功能要求的前题下实现装置小型化。无疑，在现有技术基础上必须进行创造性的发挥、对公知的电子电器元件特性进行巧妙的组合与匹配，实现功能突破；设计高效而可行的原理与简练而小巧的结构，并确保性能隐定可靠，才能实现上述目标。

本发明是由熔断器RD、剩余电流互感器B、功率继电器J、硅晶体三极管前置放大器BG、单向可控硅SCR1、双向可控硅SCR2、电容器C1、负阻特性指示灯LD、按钮A以及二极管D和电阻R1-R4等元件组成。其接线如图1所示。互感器的一次并绕双线圈之一端L与N分别接电源进线的火线与零线；其另一端则对应接输出端L`与N`。在火线进出端子L与L`中间先后串入熔断器RD与继电器之常开触点JK。装置工作直流电源由二极管D等提供。互感器之二次线圈接前置放大器BG之输入端。BG以射极输出方式接可控硅SCR1之控制极，SCR1之阳极接直流电源，阴极通过电阻R4接SCR2的控制极G。可控硅SCR2之T2脚与继电器线圈J、电容器C1、二极管D、指示灯LD、按钮A与经济电阻R1连成一公共点M，其中C1、SCR2、LD与线圈J之另一端接入零线NN`。当输入端送上AC220V后，撳下按钮A，继电器吸合，其JK闭合，点亮LD，指示输出端L`N`有电，工作正常。此时结点M有交流100V以上的电压，BG、SCR1、SCR2均处于截止壮态，但却监视着输出线路的安全运行。一旦出现触电或漏电现象时，互感器B检测出此信号，经前置级BG筛选放大后触发SCR1导通，输出高电平强行触发SCR2。由于SCR2双向导通，公共点M电位迅速降低，趋向于零，当降低到继电器J的释放电压值时，继电器便自动返回，触头JK断开电源，实现安全保护。当故障消除后，再揿下按钮A，即可恢复供电。装置的起动、停止与漏电试验都由A来完成，它是一只自复式的普通按钮。

当触及电源火线时极为危险，此时希望保护动作越快越好，但因触电行为的突然性与触电电流的不确定性，却往往被认为是保护死区而出现拒动现象。本设计中的SCR1，其阳极接直流电源，一旦被触发就可维持导通直至断开阳极电源。亦即，它可以抓住首发脉冲而替换成高电平持续输出，去强力触发SCR2。因此本发明能可靠抓住突然的触电信号脉冲，实现最终的保护动作，不存在保护死区而“拒动”，并具有最高保护灵敏度。

前述，10mA的电流对人体是危险的，人体真正的无感电流小于1mA。本人认为，将漏电保护动作电流再降低一个数量级，即1mA是有积极意义的。为此，本发明设计了一个偏置电路，即将电容器C1接于公共点M与电源零线端子N之间，正常工作时，流经C1的交流电流避开了双线圈之一的NN`，而在互感器B之铁芯中产生交变磁场，它将我们关注的磁化工作点移至磁化曲线的最大值附近，又由于该磁场与实际漏电流产生的磁场取向一致而使之加强。因此，调整C1的容量值，便可绝对有效地控制漏触电保护动作值的大小。实际中在C1回路加装电位器，即可方便地连续调节动作电流至1mA以下。本发明已经可靠地将动作灵敏度控制在1.0mAS左右。顺便说明，C1还可以用阻性元件代替。

下面阐述一下本装置的可靠性与稳定性。首先，请注意本发明没有采用多级放大器或集成块，而只是用一只稳定性极高的硅晶体三极管BG作前置放大兼射极输出，有着较高的输入“门坎”与稳定性能；第二，装置正常送电时，BG、SCR1、SCR2均处截止状态，只有几个电阻电容流过微量电流，继电器线圈与工作指示灯消耗功率为1W左右，因此，产生温漂的影响很小；第三，工作指示灯LD是选用具有负阻特性的气体放电管一氖泡，它具有良好的稳压作用，能有效地吸收电源浪涌与电压“毛刺”；第四，可控硅SCR1的微触与挚住特性，能将首发脉冲改造为高电平持续强力触发SCR2。这样一来，本发明有效地解决了下述问题：A、排除了来自信号方面的杂散干扰；B、放大环节稳定可靠，几乎不存在特性漂移问题；C、排除了来自电源方面的干扰；D、排除了“拒动”现象。由此可见，本发明基本排除或最大限度地削弱了外来干扰和不稳定因素，较好地解决了高灵敏度与可靠性、稳定性之间的矛盾，取得了较好的效果。

本发明虽然达到了多功能集成，实现了全面的保护作用，但所用元件不多，整机功耗低，这就为本装置的小型化、通用化创造了条件。并成功地使用于电源插座之中。

附图说明

图1为本发明的电气原理图。它的电器元件及电路连接与动作原理均已在前文作了阐述。

图2是本装置实施为墙壁暗插座结构型式的86系列面板布置图。其中：1.面板 2.保护罩 3.安装螺钉 4.銘牌 5.输出电源插孔 6.按钮 7.指示灯 8.保险管。

实施方式

基于本案的高灵敏、多功能、与小型化的特征，它除了可作为安全电源插座外，还可方便地实施为多功能保护继电器和进户电源开关。其技术方案(图1)看起来很简单，但却能够简捷地集成了本案特征。实施时，只要充分发挥电路功能，即可达到目的。

实施的最佳方式是安全电源插座。图2是墙壁暗插座结构型式的86系列面板布置图。其中，1为塑料面板，装置中的电子元件与继电器通过印刷电路板组装为一体与互感器均安装于面板背面，同时面板背面还备有专用的电源进线端子L和N。在用户现场安装时，埋墙的接线盒一般已预先埋好，此时，只要松开安装螺钉3，取开保护罩2，接上电源线，盖好面板，然后再固定好安装螺钉3即可。注意，火线L与地线N不要接错了，保险管即容芯的规格应按照要求使用。

Claims

1.一种微漏电动作多功能安全保护装置，由剩余电流互感器(B)、前置放大器硅三极管(BG)、单向可控硅(SCR1)、双向可控硅(SCR2)、继电器(J)、电容器(C1)、负阻特性指示灯(LD)、按钮(A)和第一电阻(R2)与第二电阻(R4)组成，其中，剩余电流互感器(B)二次线圈的两端分别接前置放大器硅三极管(BG)的控制极与发射极，同时，该发射极又接单向可控硅(SCR1)的控制极，单向可控硅(SCR1)的阳极接直流电源，其阴极通过第二电阻(R4)接双向可控硅(SCR2)的控制极(G)；又双向可控硅(SCR2)的第二脚(T2)、继电器(J)、负阻特性指示灯(LD)、电容器(C1)、按钮(A)有一个公共结点(M)，其中前三个元件的另一端都接在电源零线的输出端(N`)上，而电容器(C1)的另一端接到电源零线的进线端(N)上，按钮(A)通过第一电阻(R2)也接到电源零线的输出端(N`)上，其特征是：以前置放大器硅三极管(BG)的输出触发单向可控硅(SCR1)，而单向可控硅(SCR1)以其微触与挚住特性，将首发脉冲改造为高电平，并持续强力地触发双向可控硅(SCR2)。

2.如权利要求1所述的装置，其特征是：电容器(C1)连接在公共结点(M)与电源零线的进线端(N)之间，流经它的电流在剩余电流互感器(B)的铁芯中建立偏置磁场.

3.如权利要求1所述的装置，其特征是：作为工作指示的负阻特性指示灯(LD)是一个能起到稳压并吸收电源毛刺作用的具有负阻特性的元件。

4.如权利要求1所述的装置，其特征是：前置放大器硅三极管(BG)就是一只硅晶体三极管，并采取射极输出方式，以排除来自信号方的杂散干扰，同时提高了前置放大器的稳定性与可靠性。

5.如权利要求1所述的装置，其特征是：继电器(J)线圈的一端同双向可控硅(SCR2)的第二脚(T2)连接于公共结点(M)，而继电器(J)线圈的另一端与双向可控硅(SCR2)的第一脚(T1)接在电源零线的输出端(N`)上，当输出回路出现漏电或触电信号时，双向可控硅(SCR2)立即饱和导通，继电器(J)随之释放，其触点(JK)则断开电源火线输出端(L`)。

6.如权利要求1所述的装置，其特征是：正常工作时，公共结点(M)有交流100V以上的电压，一旦出现触电或漏电现象时，双向可控硅(SCR2)双向导通，公共结点(M)电位迅速降低，趋向于零。

7.如权利要求1所述的装置，其特征是：在正常工作状态下，前置放大器硅三极管(BG)、单向可控硅(SCR1)、双向可控硅(SCR2)都处于截止状态，从而大大降低了整机功耗。

8.如权利要求1所述的装置，其特征是：一只按钮(A)实施起动、停止及漏电试验三项功能。