CN103633568B - 一种家用多功能安全防护配电箱 - Google Patents

Abstract

本发明是一种家用多功能安全防护配电箱，包括配电箱壳体，配电箱壳体面板上方设有综合数显告警器，配电箱壳体的前侧的面板左下侧设有烟雾传感器探头，配电箱壳体前侧的面板中下侧设有告警蜂鸣器，配电箱壳体的前侧面板右下侧设有开关接点输出插口，配电箱壳体的内部设有温度检测探头，配电箱壳体内最左侧装有后备保护器，后备保护器的右侧装有电源防雷器，电源防雷器右侧装有过欠压保护器，过欠压保护器的右侧装有漏电保护器总开关，漏电保护器总开关的右侧装有断路器分路开关。采用这些监测、保护器件后的电源配电箱，起到了对家庭用电的全方位安全保护。

Description

一种家用多功能安全防护配电箱

技术领域

本发明涉及防雷和家用电源配电领域，具体的说是涉及一种防护配电箱，尤其是一种家用多功能安全防护配电箱。

背景技术

随着科学技术的进步和电子新器件和新技术的推广应用，人们对家庭用电的安全保护和灾害防护越来越引起重视。众所周知，我们的家庭生活离不开各种各样的电器、通讯和控制设备，因而要由安全可靠的电源系统和防护措施来保证供电。在通常的民居住宅中，由供电部门将单相交流电源线接入户内的电器开关箱中，箱内设有断路器总开关、漏电保护器及多个分路断路器开关等，现实对家用电器的控制和简单保护,对于电网电压较为平稳、没有严重干扰、没有突发事故的供电线路来说，普通家用电源配电箱是可以适用的。然而，现实状况是外界电网的电压经常存在波动的，特别是广大农村地区和工业发达地区，由于输变电设备新旧不一，供电线路距离过长，用电负荷严重不平衡等问题，造成用电高峰和低谷时电网电压的落差很大，如让家用电器在欠电压时勉强运行、在过电压时承受过高电压，都将影响使用寿命，甚至造成损坏；再有，电源线路也可能受到雷电侵袭和干扰，特别是在沿海地区的春夏秋季，经常发生的雷电将引起电源线路上瞬间高压和超大电流的产生，感应雷电如侵入室内配电线路，必将导致家用电器的损毁；还有一些其它原因，如供电设备的老化、电源线路被大风或异物刮断、电源线被盗缺损等造成中性线开路，也可能造成电源电压的突变；还有比较特殊的情况，如用电负荷过大引起线路发热、不慎发生火灾等等，均要对家庭用电造成危害、给居家安全带来不安定因素，因而普通家用电器开关箱就不能起到有效的警示和防护作用。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种家用多功能安全防护配电箱，该配电箱使家庭用电的各个环节乃至居家的安全，都有了全方位、可靠地保障。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明是一种家用多功能安全防护配电箱，包括配电箱壳体，配电箱壳体的前侧的面板上方设有检测和显示电源总线上的电压、电流和温度值的综合数显告警器，配电箱壳体的前侧面板左下侧镶嵌有检测箱体外部环境烟雾浓度的烟雾传感器探头，配电箱壳体前侧的面板中下侧镶嵌有告警蜂鸣器，配电箱壳体的前侧面板右下侧镶嵌有接通外部其它告警设备的开关接点输出插口，配电箱壳体的内部设有检测电源线表面温度变化的温度检测探头，配电箱壳体内最左侧装有后备保护器，后备保护器的右侧装有防护感应雷电对家电设备冲击的电源防雷器，电源防雷器右侧装有自恢复形式的过欠压保护器，过欠压保护器的右侧装有漏电保护器总开关，漏电保护器总开关的右侧装有多个独立控制电器通断并防护电器设备过流或短路的断路器分路开关。

本发明的进一步改进在于：综合数显告警器包括单片微机模块，单片微机模块分别连接获取工作电源和各种采样信号的电压采样接口、电流采样接口、温度采样接口、烟雾采样接口，并连接开关信号输出接口、音响驱动接口和三位LED显示数码管。

本发明的进一步改进在于：电压采样接口通过导线与漏电保护断路器总开关的输出端连接，电流采样接口通过导线与套在漏电保护断路器总开关输出端L线上的电流互感器连接，得到电流采样信号，温度采样接口通过导线与温度检测探头连接，温度检测探头紧贴在漏电保护断路器总开关的出线上，采集电源总线上的温度变化，烟雾采样接口通过导线与烟雾传感器探头连接，检测配电箱箱体外部环境的烟雾浓度，开关信号输出接口通过导线与开关接点输出插口连接，音响驱动接口通过导线与告警蜂鸣器连接。

本发明的配电箱，其壳体的上方装有综合数显告警器，可以检测和显示电源总线上的电压、电流和温度值，并可通过烟雾传感器监测室内环境烟雾的浓度，当电流电压、温度、烟雾超过正常范围值后，能够驱动音响和接点开关报警；进户的电源总线穿入配电箱壳体后，一路电源线串接所述专用后备保护器后连接电源防雷器的上端，所述电源防雷器的下端与接地铜排连接；另一路电源线串接所述过欠压保护器后与漏电保护断路器总开关的进线端连接，所述漏电保护断路器总开关的出线端接断路器分路开关的进线端，所述断路器分路开关的出线端接各种家用电器设备；所述电源防雷器用于防护感应雷电对家电设备的冲击，所述专用后备保护器既能在电源防雷器放电时通过瞬间很大的雷电流，又能在电源防雷器失效时切断工频漏电流；所述过欠压保护器在电源电压正常范围时接通，在过压或欠压时自动切断电源；所述漏电保护断路器总开关既能控制总电源的通断和防护电器设备过流或短路，又能防止家用电器漏电和人身触电；所述断路器分路开关能独立控制各路电器通断并防护电器设备过流或短路。

本发明的有益效果是：通过上述技术方案，本发明中所述综合数显告警器可以通过单片微机软件设定电流、电压、温度和烟雾浓度的正常范围值，可以设定故障音响和接点告警的临界点；所述电源防雷器可以承受最大80kA感应雷电流的冲击；所述专用后备保护器能通过80kA的雷电流但会切断3A以上的工频漏电流；所述过欠压保护器能保证电源电压在176V至264V范围内正常通电，超出正常电压范围时自动切断电源；所述漏电保护断路器总开关既用作电源总线的控制开关，又用于防止用电设备短路过流、漏电和人体触电；所述断路器分路开关用于控制室内的各种电器装置，采用这种家用多功能安全防护配电箱，使家庭用电的各个环节乃至居家的安全，都有了全方位、可靠地保障。

本发明采用这些监测、保护器件后的电源配电箱，可以对家庭用电起到多方面的安全保护，安全性能比普通配电箱更加提高。

附图说明

图1是为本发明实施例所公开的一种家用多功能安全防护配电箱的外形结构示意图。

图2是本发明实施例所公开的一种家用多功能安全防护配电箱的整机电路原理示意图。

图3是本发明实施例所公开的一种家用多功能安全防护配电箱的综合数显告警器的电路原理示意图。

图4是本发明实施例所公开的一种家用多功能安全防护配电箱的实体电气接线示意图。

图5是本发明实施例所公开的一种家用多功能安全防护配电箱的综合数显告警器内部结构连接示意图。

其中：1-配电箱壳体，2-后备保护器， 3-电源防雷器，4-过欠压保护器，5-漏电保护器总开关，6-断路器分路开关，7-综合数显告警器，71-单片微机模块， 72-三位LED显示数码管，73-电压采样接口，74- 电流采样接口，75-温度采样接口， 76- 烟雾采样接口，77-开关信号输出接口，78-音响驱动接口，8-烟雾传感器探头，9-告警蜂鸣器，10-开关接点输出插口，11-电流互感器，12- 温度检测探头。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1-5所示，本发明是一种家用多功能安全防护配电箱，所述配电箱包括配电箱壳体1，所述配电箱壳体1的前侧的面板上方设有检测和显示电源总线上的电压、电流和温度值的综合数显告警器7，所述配电箱壳体1的前侧的面板左下侧镶嵌有检测箱体外部环境烟雾浓度的烟雾传感器探头8，所述配电箱壳体1前侧的面板中下侧镶嵌有告警蜂鸣器9，所述配电箱壳体1的前侧面板右下侧镶嵌有接通外部其它告警设备的开关接点输出插口10，所述配电箱壳体1的内部设有检测电源线表面温度变化的温度检测探头12，所述配电箱壳体1内最左侧装有后备保护器2，所述后备保护器2的右侧装有防护感应雷电对家电设备冲击的电源防雷器3，所述电源防雷器3右侧装有自恢复形式的过欠压保护器4，所述过欠压保护器4的右侧装有漏电保护器总开关5，所述漏电保护器总开关5的右侧装有多个独立控制电器通断并防护电器设备过流或短路的断路器分路开关6，所述综合数显告警器7包括单片微机模块71，所述单片微机模块71分别连接获取工作电源和各种采样信号的电压采样接口73、电流采样接口74、温度采样接口75、烟雾采样接口76，并连接开关信号输出接口77、音响驱动接口78和三位LED显示数码管72，所述电压采样接口73通过导线与所述漏电保护断路器总开关5的输出端连接，所述电流采样接口74通过导线与套在所述漏电保护断路器总开关5输出端L线上的电流互感器11连接，通过所述电流采样接口74连接所述电流互感器11得到电流采样信号，所述温度采样接口75通过导线与温度检测探头12连接，所述温度检测探头12紧贴在所述漏电保护断路器总开关5的出线上，采集电源总线上的温度变化，所述烟雾采样接口76通过导线与所述烟雾传感器探头8连接，检测所述配电箱箱体外部环境的烟雾浓度，所述开关信号输出接口77通过导线与所述开关接点输出插口10连接，所述音响驱动接口78通过导线与所述告警蜂鸣器9连接。

实施例

一种家用多功能安全防护配电箱，由配电箱壳体1、专用后备保护器2、电源防雷器3、过欠压保护器4、漏电保护断路器总开关5、断路器分路开关6和综合数显告警器7组成，所述综合数显告警器7包括单片微机模块71，所述单片微机模块71连接三位LED显示数码管72、电压采样接口73、电流采样接口74、温度采样接口75、烟雾采样接口76、开关信号输出接口77和音响驱动接口78；所述综合数显告警器7通过接口与烟雾传感器探头8、告警蜂鸣器9、开关接点输出插口10、 电流互感器11和温度检测探头12连接。

如图1所示，在本发明实施例的外形结构示意图中，所述配电箱壳体1面板上方中间位置装有一个综合数显告警器7，其告警数码管72的显示面装配时与箱体面板持平；所述配电箱壳体1面板左下侧镶嵌有一个烟雾传感器探头8；所述配电箱壳体1面板中下侧镶嵌有一个告警蜂鸣器9，所述配电箱壳体1面板右下侧镶嵌有一个开关接点输出插口10；所述配电箱1面板矩形窗口的最左侧装有二片后备保护器2，所述后备保护器2右侧装有二片电源防雷器3，所述电源防雷器3右侧装有一个过欠压保护器4，所述过欠压保护器4右侧装有一个漏电保护器总开关5，所述漏电保护器总开关5右侧装有多个断路器分路开关6，具体配置根据用电需要确定。

如图2所示，在本发明实施例的整机电路原理示意图中，进户的电源总线穿入配电箱壳体1后，一路电源线在与大地线PE之间并接所述电源防雷器3，所述电源防雷器3上端与进线之间串接专用所述后备保护器2,所述后备保护器2的输出端与电源防雷器3的输入端连接，另一路电源线串接所述过欠压保护器4后再串接所述漏电保护断路器总开关5，所述过欠压保护器4的输出端连接所述漏电保护断路器总开关5，所述漏电保护断路器总开关5的出线端并接多个所述断路器分路开关6，多个所述断路器分路开关6连接家用电气设备，所述综合数显告警器7的工作电源和电压、电流采样信号取自所述漏电保护断路器总开关5的出线端；所述综合数显告警器7通过接口分别连接温度检测探头12及烟雾传感器探头8，并通过接口连接告警蜂鸣器9和开关接点输出插口10。

所述电源防雷器3可防止感应雷电对电源线路的侵扰，在没有雷电冲击时所述电源防雷器3呈高阻状态，对电源线路没有任何影响；在雷电冲击时所述电源防雷器3呈低阻状态并对大地迅速放电，同时将很高的雷电冲击电压限制在较低的电压保护水平，所述电源防雷器3能够承受的放电电流一般可高达80kA。

所述后备保护器2是所述电源防雷器1的配套保护装置，可以通过高达80kA的瞬间雷电流但要能切断持续3A以上的工频漏电流，可有效地防止所述电源防雷器3受过量冲击引起的失效短路，避免了串接一般熔断器和空气开关容量过大不能切断漏电流、容量过小不能通过雷电流的弊端。

所述过欠压保护器4是自恢复形式的电压保护器，在正常的电源电压范围内保持接通；在欠电压或过电压时，自动切断电源，待电源电压正常后又自动回复接通电源；由于电子电路的迟滞效应，断电和通电的临界点略有不同，分别是：过电压动作值为264V±5V、恢复值为254V±5V；欠电压动作值为176V±5V、恢复值：186V±5V；保护动作时间为0.5s；恢复延时时间为10s。

所述漏电保护断路器总开关5和所述断路器分路开关6都具有短路保护、过流保护和漏电保护功能，是常规的电源控制开关，当判别到室内接触家用电器的人体不慎触电，漏电流达30mA以上时，所述漏电保护断路器总开关5在0.1秒内迅速切断电源，确保家庭用电的安全，所述漏电保护断路器总开关5的额定电流选用20A至32A, 所述断路器分路开关6的额定电流选用5A至10A。

如图3和图5所示，在本发明实施例的综合数显告警器的电路原理示意图中，所述综合数显告警器7的核心为单片微机模块71，由51系列单片机芯片、存储器和电源电路构成，通过编制控制程序可设定配电箱电源的正常工作参数；通过电压采样口73获取工作电源和电压采样信号；通过电流采样口74连接电流互感器11，得到电流采样信号；通过温度采样口75连接温度检测探头12采集电源总线上的温度变化；通过烟雾采样口76连接烟雾传感器探头8监测箱体外部环境的烟雾浓度；采集到的各种数据由三位LED显示数码管72轮流切换显示；当判别到电压、电流、温度、烟雾浓度超出允许值后，单片微机模块71立即驱动告警蜂鸣器9发出告警音响，并通过开关接点输出插口10接通开关信号，用以接通外部其它告警设备。

如图4所示，在本发明实施例的实体电气接线示意图中，进户的电源为三线制单相交流电源线，分别为火线L、零线N和地线PE，其中的一路L和N为防雷泄流的回路线，接在二片所述后备保护器2的上端，所述后备保护器2的下端接二片所述电源防雷器3的上端，所述二片电源防雷器3的下端并线后接PE接地铜排，电源进线中的PE线也接在接地铜排上；电源进线中的另一路作为电源主回路线，接至所述过欠压保护器4的L和N进线端，所述过欠压保护器4的出线端接在所述漏电保护断路器总开关5的L和N进线端，所述漏电保护断路器总开关5的出线中的L端接若干片所述断路器分路开关6的进线端，所述漏电保护断路器总开关5的出线中的N端接在公共N零线铜排上，所述断路器分路开关6的各路L出线同公共零线铜排、接地铜排一起，组成为室内各家用电器设备供电的电源系统。

所述综合数显告警器7的工作电源与电压采样共线，接在所述漏电保护断路器总开关5的出线侧，所述电流互感器采用2000：1的规格，套在所述漏电保护断路器总开关5出线的L线上，可以检测总线的负载电流；所述温度检测探头12采用的是一种半导体温度传感器，体积小巧、精度较高，安装时应紧贴在总线的电源线上，检测电源线表面的温度变化；所述烟雾传感器探头8为离子式烟雾传感器，是一种较为先进、性能稳定的传感器，对各种烟雾能均衡响应；所述告警蜂鸣器9是低压长音响的小型发声器 ；所述开关接点输出插口10为两芯插座，外接插头引线至外部报警装置，供启动外接的警铃报警，或在烟雾浓度超标时启动消防喷淋泵等灭火设备。

本发明一种家用多功能安全防护配电箱，对于家用电源配电系统做了比较全面的安全防护，从电源进线入户开始就首先将电源防雷器并接在电源线与大地之间，防止感应雷电对室内家用电器可能造成的冲击，对于电源防雷器本身的失效防护采用了专用后备保护器；对于电源总线的保护串接了过欠压保护器、漏电保护断路器总开关，最后并接若干个断路器分路开关,进行短路、过流、过压、漏电等防护；同时在电源线路上加装了综合数显告警器，用作电流、电压、温度、烟雾的监测、控制、显示和告警；采用具有防雷、防过压欠压、防短路、防过流、防漏电触电、防设备过热、检测电压电流、监测烟雾，并带报警等功能的家用多功能安全防护配电箱，使家庭电源配电系统及居家安全得到了全方位的可靠保护。

Claims (6)

1.一种家用多功能安全防护配电箱，其特征在于：所述配电箱包括配电箱壳体，所述配电箱壳体面板上方中间位置装有一个综合数显告警器，所述综合数显告警器包括单片微机模块，所述单片微机模块分别连接获取工作电源和各种采样信号的电压采样接口、电流采样接口、温度采样接口、烟雾采样接口，并连接开关信号输出接口、音响驱动接口和三位LED显示数码管；三位LED显示数码管的显示面与配电箱壳体面板持平；所述配电箱壳体面板左下侧镶嵌有一个烟雾传感器探头；所述配电箱壳体面板中下侧镶嵌有一个告警蜂鸣器，所述配电箱壳体面板右下侧镶嵌有一个开关接点输出插口；所述配电箱壳体的内部设有温度检测探头；所述配电箱壳体面板矩形窗口的最左侧装有二片后备保护器，所述后备保护器右侧装有二片电源防雷器，所述电源防雷器右侧装有一个过欠压保护器，所述过欠压保护器右侧装有一个漏电保护器总开关，所述漏电保护器总开关右侧装有多个断路器分路开关；多个断路器分路开关连接家用电气设备，所述综合数显告警器的工作电源和电压、电流采样信号取自所述漏电保护断路器总开关的出线端；所述综合数显告警器通过开关信号输出接口与开关接点输出插口连接、通过音响驱动接口告警蜂鸣器连接、通过电压采样接口与漏电保护断路器总开关的输出端连接、通过电流采样接口与套在漏电保护断路器总开关输出端L线上的电流互感器连接、通过温度采样接口与紧贴在漏电保护断路器总开关的出线上的温度检测探头连接、通过烟雾采样接口与烟雾传感器探头连接；各采样接口采集到的数据由三位LED显示数码管轮流切换显示；单片微机模块判别到电压、电流、温度、烟雾浓度超出允许值后，驱动告警蜂鸣器发出告警音响，并通过开关接点输出插口接通开关信号；进户的电源总线穿入配电箱壳体后分为两路，一路电源线在与大地线PE之间并接所述电源防雷器，电源防雷器上端与进线之间串接后备保护器，后备保护器的输出端与电源防雷器的输入端连接，另一路电源线串接过欠压保护器后再串接漏电保护断路器总开关，过欠压保护器的输出端连接漏电保护断路器总开关，漏电保护断路器总开关的出线端并接多个断路器分路开关，多个断路器分路开关连接家用电气设备，所述综合数显告警器的工作电源接在所述漏电保护断路器总开关的出线侧。

2.根据权利要求1所述的一种家用多功能安全防护配电箱，其特征在于：所述后备保护器是电源防雷器的配套保护装置，可通过80kA的瞬间雷电流并且可切断持续3A以上的工频漏电流，防止电源防雷器受过量电流冲击引起的失效短路。

3.根据权利要求1所述的一种家用多功能安全防护配电箱，其特征在于：所述电源防雷器防止感应雷电对电源线路的侵扰，在没有雷电冲击时电源防雷器呈高阻状态，对电源线路没有任何影响；在雷电冲击时电源防雷器呈低阻状态并对大地迅速放电，电源防雷器可承受的放电电流达80kA。

4.根据权利要求1所述的一种家用多功能安全防护配电箱，其特征在于：所述过欠压保护器为自恢复形式的电压保护器；过电压动作值为264V±5V、恢复值为254V±5V；欠电压动作值为176V±5V、恢复值为186V±5V；保护动作时间为0.5s；恢复延时时间为10s。

5.根据权利要求1所述的一种家用多功能安全防护配电箱，其特征在于：所述漏电保护断路器总开关和断路器分路开关皆具有短路保护、过流保护和漏电保护功能，当判别漏电流达30mA以上时，漏电保护断路器总开关在0.1秒内迅速切断电源，确保用电安全，漏电保护断路器总开关的额定电流为20A至32A，断路器分路开关的额定电流为5A至10A。

6.根据权利要求1所述的一种家用多功能安全防护配电箱，其特征在于：所述综合数显告警器的核心为单片微机模块，由单片机芯片、存储器和电源电路构成，通过编制控制程序设定配电箱电源的正常工作参数。