CN100501897C - 防火保护开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能防火保护开关，包括设置在电路板上的电流传感器、零序互感器、试验按钮、复位按钮、控制电路、电磁脱扣器、两个静触片和动触片；其特征在于所述两个动触片一端设置在电路板上，中间设置一个绝缘挂钩，另一端分别设有一个动触头；复位按钮上套装复位弹簧，底部设有与绝缘挂钩相对配置的复位挂钩，复位挂钩与铁芯连接；两个静触片的一端分别设有一个静触点，另一端设置在电路板上；N极穿过零序互感器，L极同时穿过零序互感器和电流传感器。本发明的机械部分通过铁芯直接拉动复位挂钩使之与绝缘挂钩脱扣来实现断开电源，因而具有结构简单、脱扣力大、动作速度快、灵敏度高、工作稳定可靠、使用寿命长、成本低等优点。

Description

防火保护开关

技术领域：

本发明涉及一种高灵敏度的防火保护开关，是一种具有短路保护、过载保护、过压保护、过热保护、漏电保护等多功能的防火保护装置。

技术背景：

随着科学技术的发展，具有防火功能的电源开关逐渐为人们所需求。防火保护开关将为保护人身和电器等财产安全提供可靠性保障。防火保护开关是在所述的电源保护开关上加装过载保护器来实现的。现有的过载保护器主要采用双金属片，通电加热后使其弯曲变形从而实现切断电源的，在过载一倍电流时，一般需要几秒到半小时才能跳闸，因而不能快速断开电源，并且分断时间受环境温度影响较大。当用电器由于某种原因过载时，电器发热、起火，甚至烧毁后，过载保护器还没跳闸的现象时有发生，因而起不到有效的保护作用。特别对于额定电流在1A以下的小型家用电器，其缺陷更为明显。同时，现有的防火保护插座只有单一的过载保护功能。

发明内容：

本发明要解决的现有技术存在的上述缺陷，提供一种脱扣力大、动作速度快、灵敏度高、可靠性高以及兼有漏电保护功能的防火保护开关。

本发明还要提供一种具有过压保护功能的防火保护开关。

本发明还要提供一种具有过热保护功能的防火保护开关。

本发明还要提供一种具有防浪涌保护功能的防火保护开关。

本发明还要提供一种具有短路保护功能的防火保护开关。

本发明还要提供一种具有过压跳闸报警功能的防火保护开关。

解决上述问题采用的技术方案是：防火保护开关，包括设置在电路板上的过电流传感器、零序互感器、试验按钮、复位按钮、控制电路、电磁脱扣器、对应于N极和L极的两个静触片和两个动触片，所述的电磁脱扣器包括骨架、主脱扣线圈、铁芯和弹簧；其特征在于所述两个动触片一端设置在电路板上，中间设置一个绝缘挂钩，另一端分别设有一个动触头；所述复位按钮上套装复位弹簧，底部设有与所述绝缘挂钩相对配置的复位挂钩，所述复位挂钩与铁芯连接；所述两个静触片的一端分别设有一个静触点，另一端设置在电路板上；N极穿过零序互感器，L极同时穿过零序互感器和过电流传感器；所述的控制电路包括用于接收所述零序互感器和过电流传感器绕组的电信号并进行比较、放大、翻转后输出触发信号的控制芯片和在控制芯片触发信号作用下导通脱扣线圈的可控硅；所述的控制芯片IC是单列型号VG54123，所述零序互感器的绕组一端连接到控制芯片的1脚、稳压管的阴极、第三限流电阻的一端、第二滤波电容的一端以及接地电容的一端，另一端连接到稳压管的阳极、防浪涌开关的一端、第二限流电阻的一端、第三限流电阻的另一端、第二滤波电容的另一端以及匹配电阻的一端；所述匹配电阻的另一端接控制芯片的2脚；所述接地电容的另一端接控制芯片的3脚；所述过电流传感器的绕组一端接第二限流电阻的另一端以及功率调节电阻的一端，另一端接功率调节电阻的另一端以及防浪涌开关的另一端；所述的主脱扣线圈的异名端接电源相线，同名端接可控硅的阳极；所述可控硅的阴极接控制芯片的3脚、抗干扰电容的一端、第一滤波电容的一端、第一匹配电容的一端以及全波整流电路的输出负极4，所述可控硅的控制极接控制芯片的7脚、抗干扰电容的另一端以及第二匹配电容的一端；所述全波整流电路的输出正极2接第一限流电阻，第一限流电阻的另一端接发光二极管的阳极，所述发光二极管的阴极接第一滤波电容的另一端和控制芯片的8脚；所述第二匹配电容的另一端接控制芯片的6脚；所述第一匹配电容的另一端接控制芯片的4脚和5脚；所述全波整流电路的输入端1和输入端3分别连接到电源的相线和中线。

本发明的防火保护开关，其机械部分通过铁芯直接拉动复位挂钩使之与绝缘挂钩脱扣来实现断开电源，因而具有结构简单、脱扣力大、动作速度快、灵敏度高、工作稳定可靠、使用寿命长、成本低等优点。

更为重要的是，本发明的防火保护开关，同时采用了过电流传感器和零序互感器，因而兼有过载保护和漏电保护功能。零序互感器用于检测漏电电流，电源的相线和中线均穿过零序互感器，而零序互感器的绕组接入控制电路中。电器在正常工作时，由于相线和中线的电流值相同，磁场方向相反，磁场相互抵消，零序互感器的绕组中的感应电压为零，控制电路不动作。当电路出现漏电流时，电源的相线和中线的电流值不相等，这样就会在零序互感器的绕组中感应出微弱的漏电信号电压，该感应信号电压经控制电路IC放大、比较、翻转为高电平触发可控硅导通，电磁线圈的铁芯产生磁场吸引力使铁芯向里运动，拉动脱扣机构，断开电源。

本发明的过电流传感器与传统的电流互感器也不同，传统的电流互感器是将原边绕组接入电源，在绕组感应出测试电流。而本发明的过电流传感器不设原边绕组，而将电源的相线直接穿过过电流互感器。当电流超过额定工作电流时，就会在过电流传感器的感应出微弱的信号电压。当该感应信号电压达到整定值时，控制电路触发可控硅断开电源。本发明的过电流传感器设计体积可以设计得很小，如6×φ15mm，所以保护插座体积可以设计得非常小，并且由于过电流传感器在零电压以上时就能起到监控作用，因而反应更灵敏，尤其应用于额定电流在1A以下的小型家用电器，其优点更为显著。

所述的防浪涌开关为一与复位按钮同轴的常闭开关，当手按下复位钮前防浪涌常闭开关先断开，当动触点与静触点接触后防浪涌常闭开关又闭合，防止和避免了复位的同时产生的瞬间浪涌电压，对保护开关复位的影响。

作为本发明的进一步改进，所述的骨架上还绕制有一个短路脱扣线圈，所述的短路脱扣线圈串联在主回路的相线上，并且所述主脱扣线圈的异名端与短路脱扣线圈的同名端相连。当电器产生短路时，在短路保护线圈产生瞬间大电流，使铁芯动作带动复位挂钩与绝缘挂钩脱扣，从而产生跳闸动作。

作为本发明的再进一步改进，在零序互感器前面的中线上和零序互感器后面的相线上跨接一个由模拟漏电电阻和试验按钮的开关串联构成的模拟漏电试验电路。所述的试验按钮开关的两端并联热敏电阻和第二压敏电阻。电源电压正常时，试验按钮断开，热敏电阻和第二压敏电阻呈高阻状态；当电源电压高于额定电压时、或有浪涌电压及雷电时，第二压敏电阻瞬间呈低阻状态，相当于按下试验按钮，模拟漏电试验，穿过零序互感器的相线和中线的电流就不相等，在零序互感器的就会感应出微弱的电压信号，经IC放大、比较、翻转为高电平由8脚输出触发可控硅导通，使交流电流的正半周通过电磁脱扣线圈，使铁芯动作带动复位挂钩与绝缘挂钩脱扣，从而产生跳闸动作，断开电源。

当电路产生过热时，相应地，热敏电阻，则模拟漏电试验电路也导通，控制电路可控硅被触发导通，电磁脱扣器迅速脱扣、断开电源。

为了保证控制芯片在过电压时或有雷电时不被烧坏，所述全波整流电路的输入端1和输入端3之间并联第一压敏电阻。

所述的电源相线和中线之间还接入一个由第三限流电阻、压电陶瓷片和起辉器氖泡串联构成的声光报警电路。当电源电压超过正常范围时，压敏陶瓷产生微弱电压，氖泡就会发光，产生报警信号。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明的机械结构示意图。

图2图1的仰视图。

图3是本发明控制电路的电路图。

具体实施方式

参照图1、图2，本发明防火保护开关的机械结构部分，包括过电流传感器1、零序互感器2、试验按钮19、复位按钮16、控制电路17、电磁脱扣器、对于于N极和L极的两个静触片12和动触片3。所述的电磁脱扣器包括骨架21，绕制在包括骨架21上的主脱扣线圈4、绕在主脱扣线圈4外面的短路脱扣线圈5、以及共用的铁芯6和弹簧7。

将电路板13作为基板，把所有电子元器件和其它零部件都焊接在基板13上。将L极、N极两个动触片3与绝缘挂钩9铆接在一起，一端各铆上一个动触点10，另一端穿过零序互感器2后，N极向外弯折，跨过过电流传感器后焊接在电路板13的N极电路上，L极穿过零序互感器2后再穿过过电流传感器1后焊接在短路脱扣线圈的一端，短路脱扣线圈的另一端焊接在电路板13的L极电路上。脱扣线圈4、5的骨架21固定在电路板13的中心。复位按钮16安装上复位挂钩8、套上复位弹簧15、装入电路板13上的孔后，在复位挂钩8上的长孔中装入铁芯6；在铁芯6串上弹簧7，装入线圈骨架21的孔中。试验按钮19，压动焊接在电路板13上的动触片20。两个静触片12的一端分别铆上一个静触点11，静触片12的另一端铆在电路板13上，并分出L极、N极。这样就构成了一个很紧凑且机电一体化的多功能防火保护电子开关。

参照图3，本发明防火保护开关的控制电路，接收所述零序互感器2的电信号和过电流传感器1绕组的电信号，在控制芯片IC进行比较、放大、翻转为高电平，触发接在主脱扣线圈4上的可控硅VT1导通。

所述的控制芯片IC为单列VG54123型，所述零序互感器2的绕组L1一端连接到控制芯片IC的1脚、稳压管D2的阴极、第三限流电阻R5的一端、第二滤波电容C5的一端以及接地电容C6的一端，另一端连接到稳压管D2的阳极、防浪涌开关K2的一端、第二限流电阻R4的一端、第三限流电阻R5的另一端、第二滤波电容C5的另一端以及匹配电阻R6的一端；所述匹配电阻R6的另一端接控制芯片IC的2脚；所述接地电容C6的另一端接控制芯片IC的3脚；所述电流传感器1的绕组L2一端接第二限流电阻R4的另一端以及功率调节电阻R3的一端，另一端接功率调节电阻R3的另一端以及防浪涌开关K2的另一端。

所述的主脱扣线圈L4(即图1中的零件4)的异名端接相线，同名端接可控硅VT1的阳极；所述可控硅VT1的阴极接控制芯片IC的3脚(即整流电源的输出负极4)、抗干扰电容C1的一端、第一滤波电容C2的一端、第一匹配电容C3的一端以及全波整流电路的输出端4，所述可控硅VT1的控制极接抗干扰电容C1的另一端以及第二匹配电容C4的一端；所述全波整流电路的另一输出端2接第一限流电阻R1，第一限流电阻R1的另一端接发光二极管LED的阳极，所述发光二极管LED的阴极接第一滤波电容C2的另一端和控制芯片IC的8脚(即整流电源的输出正极2)；所述第二匹配电容C4的另一端接控制芯片IC的6脚；所述第一匹配电容C3的另一端接控制芯片IC的4脚和5脚；所述全波整流电路D1、D2、D3、D4的输入端1和输入端3之间并联第一压敏电阻RV1后分别连接到电源的相线和中线。

短路脱扣线圈L3(即图1中的零件5)串联在主回路的相线上，并且所述主脱扣线圈L4的异名端与短路脱扣线圈L3的同名端相连。

在零序互感器前面的中线上和零序互感器后面的相线上跨接一个由模拟漏电电阻R2和试验按钮19的开关K1串联构成的模拟漏电试验电路。所述的试验按钮开关K1的两端并联热敏电阻Rt和第二压敏电阻RV2。

所述的电源相线和中线之间还接入一个由第三限流电阻R7、压电陶瓷片Y和起辉器氖泡S串联构成的声光报警电路。

本发明防火保护开关的工作原理如下：

当按下复位按钮时，开关就通电；当按下试验按钮时，开关就断电。当电路回路中由各种不同原因引起短路、过载、过压、过热、漏电时，保护装置就会立即跳闸，断开电源，保护人身安全和用电器设备。

一、通电

按下复位按钮16时，由转轴连接的复位挂钩8，就会在弹簧7的推动下，向动触片3上固定的绝缘挂钩9靠近，并挂接。当手放开时，由于复位弹簧的作用，将动触点10与静触点11接触，电源指示灯18(图3中的发光二极管LED)亮，完成通电工作。

二、断开

当按下试验按钮19时，零序互感器2感应出一个微弱的模拟漏电电压信号，经过IC集成电路17放大、比较、翻转为高电平，由5脚输出，触发可控硅VT、使其导通，同时主脱扣线圈4通电、产生磁场，将线圈内的铁心6向里拉动，挂钩拉开，使脱扣机构脱扣、断开电源，指示灯熄灭。

当电路回路中因导线绝缘老化造成短路、电动机缺油停转或用电设备受潮电流增大时，过电流传感器1就会感应出微弱的信号电压，同模拟漏电电压信号一样，使保护装置迅速脱扣、断开电源。

当电路回路中有漏电或有人触电时，零序互感器就会感应出微弱的漏电信号电压，同模拟漏电电压信号一样，使保护装置迅速脱扣、断开电源。过压保护由RV2控制；过热保护由Rt控制；短路保护由L4控制。同时，防火保护开关因各种故障原因跳闸后，压电陶瓷片Y和起辉器氖泡S将立即产生声光报警。

Claims (6)

1、防火保护开关，包括设置在电路板(13)上的过电流传感器(1)、零序互感器(2)、试验按钮(19)、复位按钮(16)、控制电路、电磁脱扣器、对应于N极和L极的两个静触片(12)和两个动触片(3)，所述的电磁脱扣器包括骨架(21)、主脱扣线圈(4、5)、铁芯(6)和弹簧(7)；其特征在于所述两个动触片(3)一端设置在电路板(13)上，中间设置一个绝缘挂钩(9)，另一端分别设有一个动触点(10)；所述复位按钮(16)上套装复位弹簧(15)，底部设有与所述绝缘挂钩(9)相对配置的复位挂钩(8)，所述复位挂钩(8)与铁芯(6)连接；所述两个静触片(12)的一端分别设有一个静触点(11)，另一端设置在电路板(13)上；N极穿过零序互感器(2)，L极同时穿过零序互感器(2)和过电流传感器(1)；所述的控制电路包括用于接收所述零序互感器(2)和过电流传感器(1)绕组感应的电信号并进行比较、放大、翻转后输出触发信号的控制芯片(IC)和在控制芯片(IC)触发信号作用下导通主脱扣线圈(4)的可控硅(VT1)；所述的控制芯片(IC)为单列VG54123型，所述零序互感器(2)的绕组(L1)一端连接到控制芯片(IC)的1脚、稳压管(D2)的阴极、第三限流电阻(R5)的一端、第二滤波电容(C5)的一端以及接地电容(C6)的一端，另一端连接到稳压管(D2)的阳极、防浪涌开关(K2)的一端、第二限流电阻(R4)的一端、第三限流电阻(R5)的另一端、第二滤波电容(C5)的另一端以及匹配电阻(R6)的一端；所述匹配电阻(R6)的另一端接控制芯片(IC)的2脚；所述接地电容(C6)的另一端接控制芯片(IC)的3脚；所述过电流传感器(1)的绕组(L2)一端接第二限流电阻(R4)的另一端以及功率调节电阻(R3)的一端，另一端接功率调节电阻(R3)的另一端以及防浪涌开关(K2)的另一端；所述的主脱扣线圈(4，L4)的异名端接电源相线，同名端接可控硅(VT1)的阳极；所述可控硅(VT1)的阴极接控制芯片(IC)的3脚、抗干扰电容(C1)的一端、第一滤波电容(C2)的一端、第一匹配电容(C3)的一端以及全波整流电路(D1、D2、D3、D4)的输出负极4，所述可控硅(VT1)的控制极接控制芯片(IC)的7脚、抗干扰电容(C1)的另一端以及第二匹配电容(C4)的一端；所述全波整流电路的输出正极2接第一限流电阻(R1)，第一限流电阻(R1)的另一端接发光二极管(LED)的阳极，所述发光二极管(LED)的阴极接第一滤波电容(C2)的另一端和控制芯片(IC)的8脚；所述第二匹配电容(C4)的另一端接控制芯片(IC)的6脚；所述第一匹配电容(C3)的另一端接控制芯片(IC)的4脚和5脚；所述全波整流电路(D1、D2、D3、D4)的输入端1和输入端3分别连接到电源的相线和中线。

2、如权利要求1所述的防火保护开关，其特征在于所述的骨架(21)上还绕制有一个短路脱扣线圈(L3、5)，所述的短路脱扣线圈(L3、5)串联在主回路的相线上，并且所述主脱扣线圈(L4、4)的异名端与短路脱扣线圈(L3、5)的同名端相连。

3、如权利要求2所述的防火保护开关，其特征在于在零序互感器前面的中线上和零序互感器后面的相线上跨接一个由模拟漏电电阻(R2)和试验按钮(19)的开关(K1)串联构成的模拟漏电试验电路。

4、如权利要求3所述的防火保护开关，其特征在于所述的试验按钮开关(K1)的两端并联热敏电阻(Rt)和第二压敏电阻(RV2)。

5、如权利要求4所述的防火保护开关，其特征在于所述全波整流电路(D1、D2、D3、D4)的输入端1和输入端3之间并联第一压敏电阻(RV1)。

6、如权利要求1-5任何一项所述的防火保护开关，其特征在于所述的电源相线和中线之间还接入一个由第三限流电阻(R7)、压电陶瓷片(Y)和起辉器氖泡(S)串联构成的报警电路。

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