CN1047001A - 全自动空调(冰箱)保护器 - Google Patents

Abstract

属电工技术领域的全自动空调(冰箱)保护器包括整流滤波电路、欠压、过压比较电路、延时电路、关机识电路、过流保护电路、温控电路。具有停电后延时，欠压、过压切断电源，过流保护、关机识别、温控等功能。工作稳定可靠，抗干扰能力强，且线路简单、新颖、成本低。适用于各种型号各种类型的空调机和电冰箱。

Description

全自动空调（冰箱）保护器属电工技术。

专利号为CN88211180-9的《BHQ-02全自动电冰箱保护器》，在带负载的情况下，压缩机将发生启动又停止，再启动再停止的经过好几次反复才能正常工作的现象。即延时时间到了后，继电器吸合，冰箱（空调）压缩机工作，但压缩机刚启动，保护器的继电器释放，压缩机又停止工作，刚停止工作，压缩机又启动来回反复，一般要反复几次才能正常工作。这种现象对压缩机不但没有起到保护作用，反而相当有害。这是因为这种保护器所采用的电容降压，当继电器线圈中无电流时，整流滤波后的电压为稳压管2CW116的稳压值，当电阻5.1M和电容100μF组成的延时电路，电容上的电压逐渐上升到约高于基准电压7.5V时，IC4翻转。继电器吸合，但由于继电器的吸合滤波后的电压下降很利害，无法保持稳压管2CW116的稳压值，这时延时电容电压会有所下降，但因基准电压7.5^V稳压管的降压电阻4.7K用得太大，引起基准电压也有所下降，使电路在不带负载时能免强稳定。但若带上负载，在继电器吸合的一瞬间，触头上有火花产生，加上负载为感性负载，火花的干扰以及电感负载的反电势会使取样电路及其它电路受到脉冲干扰，使继电器无法吸合，吸了放，放了吸，只有当继电器触头闭合的瞬间若正好是交流电压过零附近触点无火花时，吸合后才会不释放。而且，这种保护器线路复杂。

本发明的目的是提供一种有效、可靠、抗干扰能力强，功能更全，且线路简单，成本低的全自动空调（冰箱，保护器）。

本发明的保护器包括全波整流电路，欠压，过压比较电路和延时电路所组成的基本电路以及关机识别电路，过流保护电路和温控电路四部分组成。

本发明的技术方案，结合以下附图作进一步叙述。

附图1.为保护器基本原理总线路图。

附图2.JZB-1型空调保护器线路。

附图3.JZB-2型空调保护器线路。

附图4.JZA-2型冰箱保护器线路。

附图5.JZA-3型冰箱保护器线路。

附图6.JZB-3型高压空调保护器与JZA-4型高压式冰箱保护器线路。

附图1中第（1）个虚线框内为基本电路部分，它由整流滤波电路，欠压，过压比较电路和延时电路所组成。分别叙述如下：

1.整流滤波电路

整流滤波电路是采用电容降压全波整流。图中的电阻R₁一般用200Ω左右，功率必须大于1/2W。其作用是起限流作用，以免在接通电源的瞬间冲击电流过大。而烧坏稳压管DW1。电阻R₂₉用以迅速消除停电后电容C₁上的电荷。稳压管DW1的稳压值由继电器J₁的工作电压值来确定，其功率应大于1W。电容C₂为滤波电容，其容量为100μF，耐压值应大于稳压管DW1的稳压值。

2.欠压、过压比较器

一般保护器的欠压、过压比较器，必须用二个比较器（或运放）才能完成，而本电路仅用一个运放块和一个取样电路完成欠压与过压两次比较。取样电压从电阻R₃、R₄串联电路的R₄上取得，取样电压的整流平滑由二极管D₆、电容C₃和电阻R₅组成，稳压管DW₂与DW₃为比较电路的两个基准电压，DW₃的稳压值必须高于DW₂的稳压值若DW₁选24^V，则DW₂可选用7.5^V，而DW₃选用8.2^V。若DW₁选用12^V，DW₂可选用4.3^V，而DW₃则选用5.1^V。

本电路的基本原理是，用高压器使输入端电压为180^V，运放块IC₁同相端A点电压略为6.8伏（DW₂稳压值为7.5伏）即A点电压＝7.5^V-0.7^V。调节电阻R₄，使B点电压约高于A点电压，由于DW₃的稳压值为8.2伏，尚未导通，故B′点的电位与B点的电位相同，运放块IC₁输出端C点由高电平变为低电平。用调压器逐渐升高输入端电压（A点电压不变），B点电压随着输入端电压的升高而升高，当B点电压升至7.5^V时，A点电压和B′点电压都随着B点电压升高而升高。A点电压随着输入电压的增大作线性增大，而B′点电压由于DW₃稳压的作用，而是随输入电压的增大作非线性增大。调节电阻R₇可改变过压点，R₇值减小，过压点降低，反之升高。即输入电压高于过压点电压时（A点电压高于B′点电压），运放块IC₁输出端C点电压由低电平变为高电平。

三极管BG₁为反相器，即C点电压与E点电压成非关系（C＝E），如果将A点与IC₁的负端相接，B′点与IC₁的正端相接，则在IC₁与IC₂之间就不需加接反相器。但必须考虑在欠压点与过压点要能获得一定的回差。实践证明，空调或冰箱保护器在过压、久压点应有不小于3伏的回差比较好。特别是空调机，因为空调电流比较大，若线路条件不好，且电网电压正好在欠压点附近时就会出现空调机启动后又停，延时后又启动的情况，若有一定的回差，使保护器欠压启动的电压高于欠压释放电压，过压释放电压高于过压启动电压，就可避免上述情况的发生。一旦启动就能较好地稳定下来，又可避免在欠压点或过压点因电压的少量摆动而引起空调机（或冰箱）发生上述情况。二极管D₈和电阻R₈串联再与IC₁并联的支路，就是为了能使电路能产生回差，回差的大小可调整R₈的阻值。

3.延时电路

本延时电路如附图1第（1）虚线框内右边的电路图所示。其基本组成部分是在运放块IC₂的正端E与输出端F之间跨接二极管D₉，负端G与输出端F之间跨接由二极管D₁₀与电阻R₁₃串联的充电电路，稳压管DW₄，电容C₄，电阻R₁₂三者并联后，一端接IC₂负端G，另一端接于电容C₅和继电器J₁的公共点。本电路的延时作用是发生在断电后，而不是发生在供电后。这样，只要断电时间超过保护器的延时时间，再次供电，空调机（或冰箱）便能立即启动。其基本工作原理是，启始时，G点电位为零，当供电电压，正常时（180^V～240^V），即C点电位为低电平，D点为高电平（为DW₁的稳压值），经电阻R₁₁、二极管D₉与F点相接，F点此时为零，E点电压约为0.7伏。因E点高于G点电位，使F点电位上升，F点电位上升反过来使E点电位也上升（因为此时D点电位为高电平），经二极管D₁₀与电阻R₁₃向电容C₄充电。G点电位也跟着上升，关键是E点电位上升速度比G点快，且稳定后E点电压比G点高，G点的终止电压值为稳压管DW₄的稳压值。M点电位上升到继电器J₁吸合，空调机开始工作，若出现断电后立即供电。电路进入延时状态。因为瞬间停电在启始时，IC₂负端为高电平（DW₄的稳压值），F点必为低电平，E点（IC₂正端）被钳在0.7伏，只有当电容C₄二端电压值经电阻R₁₂放电到低于0.7伏时，电路立即翻转，继电器J₁吸合，空调机又工作，延时时间由C₄、R₁₂的时间常数决定。

G点电位不宜太高，一般为 1/2 E点的电位，以便提高电路的抗干扰能力。增大R₁₃可降低G点电位，但R₁₃太大会延长G₄的充电时间，供电后，很快断电会发生延时不足的现象，因此在电容C₄两端并接稳压管DW₄，即可降低G点电位，又可大大缩短G点电位达到稳定值所需时间。

二、关机识别电路

附图1第（2）虚线框内为关机识别电路，它的作用是当空调机关机后，装在外面的保护器虽然供电未断，但能使保护器输出断电延时，不到延时时间，空调机开不了机，从而避免因误操作而引起压缩机的损坏。

关机识别电路的关键在于控制J点的电位。当延时电路中的F点为高电平，继电器J₁吸合，空调机启动后IC₃的输出端J点为高电平。当关闭空调机时，J点电位由高电平突变为低电平，电容C₇的充电电流流过电阻R₁₁的充电瞬间使E点电位突变为低电平（低于G点电位），致使F点电位由高电平变为低电平，使继电器J₁释放，空调机停机，电路进入延时状态。若需再开启空调机，必须待延时状态结束，从而保护了压缩机。

变压器T₁初级线圈是串接在供电电路的零线回路中，空调机工作时，T₁初级就有电流流过，使次级线圈有感应电压。此50周的感应电压经二极管D₁₁、电容C₆和电位器W₁组成半波整流及滤波电路获得直流电压经R₁₅加至运放块IC，的同相端H点，其电压大小取决于T₁初级电流大小。IC₃的反相端I点加有取自稳压管DW₂经电阻R₁₆R₁₇分压的固定电压。因此当T₁初级无电流时，J点为低电平，也就是电容C₇相当于接地，并不影响延时电路进入工作状态。当空调机开机时，H点电位高于I点电位，J点电位由低电平变为高电平，但不影响延时电路的工作状态。当关闭空调机时T₁初级线圈无电流，J点电位由高电平变为低电平，电容C₇的充电电流使E点电位瞬间突变为低电平，致使延时电路由工作状态转为延时状态。

电容C₇的另一个作用是，可以提高因继电器J₁吸合时产生瞬时火花干扰而引起延时电路中D点电位的瞬时下跌。若无此电容。延时电路中E点电位必然随D点电位下降，致使IC₂进入延时状态，继电器J₁释放。延时结束，J₁吸合。因火花干扰而又使电路进入延时状态。因C₇的存在，当D点电位瞬时下跌时，E点电位可以不立即下跌，因而避免了火花干扰引起电路的不稳定。

使用空调机一般先开风机，然后再开压缩机致冷。但有时只开风机使室内空气流通，不需开压缩机致冷。开关风机无需延时（调整R₇使I点电位高于开风机后的H点电位），若无电阻R₁₅，电容C₈则会因风机的启动电流较大使H点电位瞬间高于I点电位，J点出现瞬间高电平又降为低电平，使电路进入延时状态。由电阻R₁₅电容C₈组成的延时电路，可以避免开风机后电路转入延时状态（风机和压缩机一起接通可无此现象）。延时时间一般为3秒，可调整R₁₅C₈参数。二极管D₁₂的作用是关闭空调后使C₈很快放电，则J点电位很快变为低电平，使电路迅速进入延时状态。

三、过流保护电路

附图1第（3）虚线框内为过流保护电路。现有的空调机（或冰箱）中都装有过流保护装置。但这些装置的原理是当压缩机因电流过大引起压缩机发热，使热接点断开后切断电源。一般需过流一分钟才能使热接点断开。

本发明的过流保护电路是采用电子控制，反应灵敏，速度快，过流时间超过10秒钟（可调）。不待压缩机发热，就可切断电源，并能自锁。它的工作原理是，保护器供电后，取自稳压管DW₂（7.5^V）的电压，同时加至运放块IC₄的反相端L点和同相端K点，因二极管D₁₃和电容C₉的存在，使起始状态的K点电位高于L点电位，M点为高电平（稳定后K点电位高于L点0.7伏），因M点为高电平对IC₂延时电路无影响，LED1发光管不亮，空调机开机后，T₁初级有电流（窗式空调一般为7安培），调节电位器W₁，使N点电位仍为开机前电位。若空调机压缩机电流增大，N点电位增高，经电阻R₂₁电容C₉延时，L点电位也增高，若高于K点电位，则IC₄翻转，M点由高电平降至低电平，并使K点电位下降，钳在高于M点0.7伏。M点为低电平，F点和E点都同时被钳在低电平，继电器J₁释放，空调机停机。空调机停机后，虽变压器T₁初级电流为零。因IC₄的L点电位仍高于K点，M点电位仍为低电平，LED1发光管亮（自锁），从而避免了因过流而引起的空调机停止又启动的重复现象。只有将保护器的供电切断，自锁状态消除，若仍然过流，说明空调机内部有故障。

电阻R₂₁，电容C₉延时，是用来防止因压缩机启动电流大，而引起过流保护电路的误动作。调节R₂₁、C₉时间常数使延时10秒。稳压管DW₇的作用在于提供工作基准电压，以保持电路的稳定性，在IC₄的同相端K与输出端M之间跨接二极管D₁₄的作用在于过流后锁定M点的电位为低电位。

四、温控电路

附图1的第（4）虚线框内为温控电路实施图。本温控电路仅用一个热敏电阻作为传感元件，在一定的温度范围内能控制保护器的继电器J₁不吸合，使空调机停机。受控范围可调整在15℃～28℃，就是说冬天室温低于15℃空调能开启，夏天室温高于28℃以上，空调机能开启，因此温控电路能自动控制空调机开机和停机，对节约能源能起到积极作用。

温控电路的工作原理与欠压、过压控制电路类似。图中的Rt₁为热敏电阻，其阻值一般应选大一些（如3K），可以减小该支路的分流。调整电阻R₂₅使室温在15℃时，R点电位高于Q点电位。S点为低电平，使欠压、过压控制电路中的B′点为低电平。使继电器J₁释放，空调机停机。若室温上升到28℃，调整电阻R₂₆使Q点电位高于R点电位。S点电位为高电平，B′点电位恢复到正常电位，继电器J₁吸合，空调工作。

调节电阻R₂₈，可调节回差值。P点电位是随温度升高而升高，若热敏电阻R_t1用正温系数的，因其阻值随温度升高而升高，则必须将R_t1的位置与R₂₅互换。电容C₁₀用以保证供电瞬间S点电位为高电平。

下面再介绍几种保护器线路实施例。

附图2的保护器线图因为无关机识别电路，因此适合将本保护器装入空调机内部。其它与附图1完全相同。

附图3的保护器线路图与附图2相反，它是适用于将保护器装在空调机外部的保护器，它仅用一块LM324器运放。若需增加过流保护电路，则需另加一个运放或加一个3CG类型的三极管代替IC₂反相器。

附图4是JZA-2型电冰箱保护器线路。它只需用一块双运放，其延时方式为供电后延时，但一般供电后延时都是采用充电式，在延时时对延时电容进行充电。因此对充电电容要求比较高，电容漏电流的增大会导致延时时间过长，严重时将长期延时无法工作本电路是采用放电式，若延时电容漏电仅是缩短延时时间，在正常工作时，电容两端无电压，因此对电容要求不高，电路可靠。

由于有电容C₃的存在，使供电瞬间（供电电压正常）IC₁同相端电位必定先高于反相端，IC₁输出端为高电平，通过二极管D₉很快向电容C₄充电，终止电压接近DW₁稳压值，由于电阻R₁₀》R₁₁，使IC₂同相端电压《反相端电压、IC₂输出端为低电平，电路翻转时，因输出端经LED2与同相端相连，使同相端电位迅速升高，其电位约低于输出端电压2V，电路工作极其稳定。

附图5这种保护器线路是四功能电冰箱的保护器，它仅用一块LM324器运放。

附图6为加压空调（冰箱）保护器。

为了更好地克服某些地区因电压过低，采用上述几种保护器，使空调机或电冰箱无法工作时，可采用附图6所示的加压法线路。

附图中的第（2）虚线框内为附图1至附图5的任一种保护器电路。

此种加压方法可大大减小变压器体积。因为用稳压法则变压器的功率应为空调（或冰箱）的实际功率的1.3倍以上，所以体积大。而采用该加压法，变压器功率由加压值决定，一般冰箱电流为1安培，若加压20V，则20W的变压器就行了。

加压空调（冰箱）保护器的基本工作原理是，继电器J₂未吸合时，供电电压一路经继电器J₂的1、2两触头加在变压器T₂初级绕组，另一路经变压器T₂的 1/2 次级绕组，然后通过继电器J₁触头加至空调（或冰箱），此时市电输出端电压为市电输入端电压加上变压器T₂1/2 次级绕组电压。

若继电器J₂吸合时，变压器T₂初级绕组与市电输入端断开，继电器J₂的1、3两触头相接触，供电电压同时加在变压器T₂次级绕组的二端，从中心抽头加至市电输出端，因二绕组在变压器铁芯中产生的磁通大小相等方向相反，完全抵消，绕组无压降，此时市电输出电压等于市电输入电压。

继电器J₂的转换受IC₆控制，反相端为7.5V，当同相端电压低于7.5V时，IC₆输出端为低电平，继电器J₂不吸合，电路处于加压状态，当市电输入电压为190V时，调节电阻R₃₁使IC₆翻转，继电器J₂吸合，使电路处于不加压状态。改变R₃₃的阻值可改变回差值。本电路的突出优点是加压与不加压转换时不中断供电。

综合以上所述，本发明的空调（冰箱）保护器具有以下功能：

1.停电后延时接通电源，停电时间大于保护器的延时时间能立即开启空调机。若停电时间小于保护器延时时间，则空调机开机后等待时间为保护器延时时间减去停电时间。所以开空调机一般不延时。

2.欠压、过压时能迅速可靠地切断电源。

3.室温在15℃～28℃范围内能控制空调机不能启动工作，对节约能源能起到积极作用。

4.当空调机（冰箱）过流时，能迅速可靠地切断电源，且能自锁。

5.本保护器具有关机识别功能。当关掉空调机时，保护器能自动断电延时，达到保护器延时时间后，保护器才有输出，空调机才能开启，从而避免因误操作而引起压缩机的损坏。从而本保护器可作为单独产品，对空调机无需进行改装。

6.由于采用了体积小，简单，成本低的加压法，能保证在市电供电较低时使压缩机正常工作。

Claims (8)

1、一种全自动空调与冰箱保护器包括整流滤波电路、欠压、过压比较电路、过流保护电路、温控电路，其特征在于还包括延时电路和关机识别电路。

2、根据权利要求1所述的保护器其特征在于欠压、过压比较电路仅用一个运放块和一个取样电路来完成欠压和过压的两次比较，取样电压从电阻R₃、R₄串联电路的R₄上获得;由二极管D₆、电容C₃和电阻R₅组成取样电压的整流平滑电路;稳压管DW₂与DW₃为比较器的基准电压，且DW₃的稳压值必须大于DW₂的稳压值;回差电路是跨接在运放块IC₁正端A与输出端C之间的由二极管D₈与电阻R₈串联的支路。

3、根据权利要求1所述的保护器其特征是延时电路的延时作用是发生在断电后，而不是发生在供电后，其基本电路是在运放块IC₂的正端E与输出端F之间跨接二极管D₁;负端G与输出端F之间跨接由二极管D₁₀与电阻R₁₃串联对电容C₄充电的充电电路;稳压管DW₄、电容C₄、电阻R₁₃三者并联后的一端接于IC₂负端G，另一端接于电容C₅与继电器J₁的公共点;延时电压的获得是通过F点的高电位，经二极管D₁₀与电阻R₁₃对电容C₄充电得到，延时时间由电容C₄和电阻R₁₂的时间常数决定。

4、根据权利要求1所述的保护器其特征是关机识别电路的变压器T₁初级线圈串接在供电电路的零线回路中;运放块IC₃同相端H的直流电压由变压器T₁次级线圈的感应电压经二极管D₁₁、电容C₆和电位器W₁及电容C整流滤波后获得，运放块IC₃的反相端I点的电压取自稳压管DW₂，经电阻R₁₆、R₁₇分压后的固定电压值;电容C₇接于关机识别电路中运放块输出端J与延时电路中的E点之间，以保证关机后延时电路进入延时状态和提高抗火花干扰的能力。

5、根据权利要求1所述的保护器其特征是过流保护电路采用反应灵敏，过流断电快，且能自锁的电子控制，其基本电路是取自稳压管DW₂的稳压值经电阻R₁₈、R₁₉加至运放块IC₄的同相端K，同时又将此稳压值经电阻R₁₈、二极管D₁₃和电阻R₂₁加至IC₄的反相端L，而电阻R₂₁又与电容C₉组成延时电路接于IC₄反相端L，在IC₄的同相端K与输出端M之间跨接二极管D₁₄，以保证发生过流后，锁定M点为低电平，使电路稳定可靠，在电路跨接稳压管DW₇以保持电路的稳定性。

6、根据权利要求1所述的保护器其特征在于温控电路仅采用一个热敏电阻Rt₁作传感元件和一个比较器;在比较器IC₅的同相端Q与输出端S之间跨接由二极管D₁₈与电阻R₂₈串联的支路，以获得回差。

7、根据权利要求1所述的保护器其特征是JZA-2型电冰箱保护器只需应用一块双运放，其延时方式采用放电式的供电后延时。

8、根据权利要求1所述的保护器其特征是对于加压空调机或电冰箱，采用加压方法，其加压法线路中的继电器J₂由运放块IC₆控制，IC₆的反相端接于总线路的整流滤波电路输出端稳压管DW₂的反向端，而IC₆的同相端直流电压取自市电经电阻R₃₀、R₃₁分压后经二极管D₂₀和电容C₉的整流滤波电压;在IC₆同相端与输出端之间跨接由二极管D₂₁与电阻R₃₃串联的支路，以获得回差;变压器T₂的次级绕组由两个绕向相反，匝数相等，且有中心抽头的两个绕组所组成。

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