CN1967950A - 多功能防火过载保护插座 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多功能防火过载保护插座，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、复位按钮组件、控制电路、电磁脱扣器、分别对应于N极和L极的两对静触片和动触片，以及一个固定在外壳上的静磁铁。本发明采用动磁双磁式电磁脱扣方式实现触点通断，不会产生机械磨损和滑扣现象，使脱扣更为可靠，并且触点接触压力大、接触电阻小，不易发热，分断电流的能力大，灵敏度高。并且，由于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。

Description

多功能防火过载保护插座

技术领域

本发明涉及一种高灵敏度的多功能防火过载保护插座，是一种具有过载保护、过压保护、过热保护、漏电保护和短路保护等多功能的防火通用电源插座。

背景技术

随着科学技术的发展，具有防火功能的电源插座逐渐为人们所需要，为保护人身和电器等财产安全提供可靠性保障。防火过载保护插座是在所述的电源插座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过载保护插座。

本发明还要提供一种具有过压保护功能的多功能防火过载保护插座。

本发明还要提供一种具有过热保护功能的多功能防火过载保护插座。

本发明还要提供一种具有防浪涌保护功能的多功能防火过载保护插座。

本发明还要提供一种具有短路保护功能的多功能防火过载保护插座。

本发明还提供一种我们新研制的微型高灵敏度过电流传感器。

解决上述问题采用的技术方案是：多功能防火过载保护插座，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、复位按钮组件、控制电路、电磁脱扣器、分别对应于N极和L极的两对静触片和动触片，以及一个固定在外壳上的静磁铁，其特征在于：

所述的复位按钮组件包括依次连接的复位按钮、连杆和动磁铁，所述连杆上套装有复位弹簧；所述电磁脱扣器包括线圈、线圈骨架和铁芯，并通过一个绝缘板与所述的动触片连动；所述的每个动触片一端设有一个动触点，L极动触片的另一端直接或通过导线穿过零序互感器和过电流传感器后形成L极电源连接端，N极动触片的另一端直接或通过导线穿过零序互感器后形成N极电源连接端；所述每个静触片的一端设置在电路板上，另一端设有与所述的动触点相对配置的静触点，并且L极静触片与L极插孔电连接，N极静触片与N极插孔电连接；所述铁芯两端分别与静磁铁和动磁铁相对，并且所述静磁铁和动磁铁相向的一面的极性相同，所述的线圈设置成在通电时铁芯与静磁铁相吸的状态，所述动磁铁磁性强于所述静磁铁。

本发明的多功能防火过载保护插座，其机械部分通过电磁脱扣器与静磁铁和动磁铁之间的电磁力来实现断开和复位，取代了传统保护器中铁芯与连杆之间的机械配合，因而不会产生机械磨损和滑扣现象，使脱扣更为可靠，并且触点接触压力大、接触电阻小，不易发热，分断电流的能力大，灵敏度高。

更为重要的是，本发明的多功能防火过载保护插座，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，而零序互感器的副边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，零序互感器的副边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副边绕组中感应出微弱的漏电信号电压，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，在副边绕组感应出测试电流。而本发明的电流传感器不设原边绕组，而将电源的相线直接穿过电流互感器。当电流超过额定工作电流时，就会在过电流传感器的副边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。由于省略了原边绕组，因而本发明的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。

作为本发明的进一步改进，所述的复位按钮组件嵌卡在电路板上所开设的滑道内。这样，复位按钮、连杆和动磁铁可以在装配成一体后再装入电路板，既方便安装，又能保证各部件之间的可靠连接。

作为本发明的再进一步改进，所述的静触片还设有接线螺丝，通过导线可以方便地连接到相应的插孔。

作为本发明的再进一步改进，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副边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IC和在控制芯片IC触发信号作用下导通电磁组件线圈的可控硅。

所述的控制芯片IC可以是任何制式结构，优选54123系列，如VG54123、SC54123、LF54123、XN54123、M54123等任何一种，优选VG54123型。所述零序互感器的副边绕组一端连接到控制芯片IC的3脚和防浪涌开关的一端，另一端与隔直流电容的正极和第一分压电阻的一端相连，所述隔直流电容的负极连接到控制芯片IC的1脚和第二分压电阻的一端，所述第二分压电阻的另一端连接到控制芯片的7脚；所述电流传感器的副边绕组与防浪涌开关的另一端相连，其另一端与第一分压电阻的另一端之间连接一对反向并联的防浪涌二极管；所述控制芯片IC的4脚和5脚分别接可控硅的负极和控制端，所述可控硅的正极串联电磁脱扣线圈的主脱扣线圈后接电源相线。所述的一对防浪涌二极管，在电路产生浪涌过电压时保护控制芯片IC不被损坏。所述的防浪涌开关为一常闭开关，在浪涌过电压产生瞬间断开，然后又自动复位。

所述的控制芯片IC的5脚和4脚之间设有抗干扰电容。该抗干扰电容采用电解电容，当控制芯片IC的4脚和5产生一个信号电压触发电压信号后，在抗干扰电容的作用下，电容两端的电压逐渐上升。如果该信号电压为干扰脉冲信号，则在电容两端的电压尚未达到可控硅的触发电压前就消失了，因而可控硅不会触发导通，可避免误操作。

所述零序互感器的副边绕组两端连接第一稳压管，所述电流传感器的副边绕组两端连接第二稳压管。在电路产生浪涌过电压时，所述稳压管保护零序互感器和过电流传感器的副边绕组不被损坏。

作为本发明的再进一步改进，在主回路的相线上还串联有由一对短路脱扣线圈和两个二极管构成的全波整流短路脱扣电路，所述短路脱扣电路的一端为第一二极管的阴极和第二二极管的阳极的公共连接端，另一端一对短路脱扣线圈之间的公共连接端，所述第一二极管的阳极和第二二极管的阴极分别连接到所述的一短路脱扣线圈的另一端。所述的短路脱扣线圈为电磁脱扣线圈其中的一个线圈，并绕制在线圈骨架上。所述的短路脱扣线圈可以是两个独立的线圈，也可以是带中间抽头的同一线圈的两部分。

作为本发明的再进一步改进，在全波整流短路脱扣电路上还串联一个双金属过热脱扣器开关K2，实现双重过载保护。

作为本发明的再进一步改进，全波整流短路脱扣电路同时连接到另一个全波整流电路的输入端，在正常工作时给所述控制芯片IC提供工作电压。所述全波整流电路的正端接限流电阻后连接到控制芯片IC的6脚，负端接控制芯片IC的4脚。所述控制芯片IC的6脚和4脚之间还连接一个滤波电容C1，使控制芯片IC的工作电压更稳定。

作为本发明的更进一步改进，在相线穿过零序互感器的两端连接一模拟漏电试验电路。模拟漏电电阻和试验按钮的开关串联构成；模拟漏电试验电路两端同时跨接在穿过零序互感器前边的N极线上，另一端跨接在穿过零序互感器后边的L极线上。在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，在零序互感器的副边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5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，产生与动磁铁磁场相同、与静磁铁磁场相反的电磁场，使电磁脱扣机构迅速脱扣、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，电磁脱扣机构迅速脱扣、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，在所述全波整流电路的电源端并联一支第一压敏电阻RV1。

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。

图4是本发明的过电流传感器的机械结构示意图。

具体实施方式

参照图1、2，多功能防火过载保护插座，将电路板1作为基板。在电路板1上设置有过电流传感器12，零序互感器13，试验按钮9，复位按钮组件，电磁脱扣器，分别对应于N极和L极的两对静触片22和动触片14，控制电路的控制芯片7、可控硅8和其他元件，以及一个固定在外壳上的静磁铁17。

所述的复位按钮组件包括依次连接的复位按钮4、铜连杆5和动磁铁2，所述铜连杆5上套装有复位弹簧3和绝缘垫片6，并嵌入电路板1上所开设的水平滑道25内定位。这样，复位按钮4、复位弹簧3和绝缘垫片6位于电路板1上方，可进行操作和复位，动磁铁2位于电路板1下方，与电磁脱扣器相对。绝缘垫片6可确保金属复位弹簧3与电路板1上的电路相绝缘。

所述电磁脱扣器包括线圈骨架24、主脱扣线圈16、短路脱扣线圈15、和铁芯19，所述的线圈15、16绕制在线圈骨架24上，铁芯19插入线圈骨架24内，将铁芯19底部铆在绝缘板19上，然后再把绝缘板19的两侧用铆钉18铆在两个动触片14上。经过上述连接后，动触片14就与绝缘板19连动。所述的短路脱扣线圈L415和主脱扣线圈L316都绕在同一个线圈骨架上，并用同一个铁芯完成复位和脱扣。所述的每个动触片14一端均铆接一个动触点20，另一端同时穿过零序互感器13，电源的L极相线再穿过过电流传感器12后，焊接在电路板1上。电源的N极中线跨过过电流传感器12再焊接在电路板1上。所述每个静触片22的一端焊接在电路板1上，另一端设有与所述的动触点20相对配置的静触点21。所述的静触片22还设有接线螺丝23。L极静触片22通过固定在接线螺丝23处的导线与L极插孔电连接，N极静触片22用同样的方式与N极插孔电连接。

所述铁芯19两端分别与静磁铁17和动磁铁2相对，并且所述静磁铁17和动磁铁2相向的一面的极性相同，所述的电磁脱扣线圈15设置成在通电时铁芯19与静磁铁17相吸的状态，所述动磁铁2磁性强于所述静磁铁14。

参照图3，所述的控制电路包括控制芯片IC和可控硅Vt1。所述的控制芯片IC采用西南集成电路有限公司生产的VG54123型漏电保护器专用芯片，所述零序互感器13的副边绕组L1一端连接到控制芯片IC的3脚和防浪涌开关S2的一端，另一端与隔直流电容C3的正极和第一分压电阻R3的一端相连，所述隔直流电容C3的负极连接到控制芯片IC的1脚和第二分压电阻R2的一端，所述第二分压电阻R2的另一端连接到控制芯片IC的7脚；所述过电流传感器12的副边绕组L2与防浪涌开关S2的另一端相连，其另一端与第一分压电阻R3的另一端之间连接一对反向并联的限制感应交流信号电压的门限电路D6、D7；所述控制芯片IC的4脚和5脚分别接可控硅VT1的负极和控制端，所述可控硅VT1的正极串联电磁脱扣器的线圈15的主脱扣线圈L3后接电源相线L。所述的控制芯片IC的5脚和4脚之间设有抗干扰电容C2。所述零序互感器13的副边绕组L1两端连接第一稳压管D8，所述过电流传感器12的副边绕组L2两端连接第二稳压管D5。

在主回路的相线上还串联有短路脱扣线圈L4、供线路短路时脱扣使用。

在短路脱扣线圈引线端还串联一个双金属过热脱扣器开关K2，实现双重过载保护。

所述全波整流电路D1、D2、D3、D4的输出端正极接限流电阻R1后经电容C1滤波给控制芯片IC的6脚供电，另一个输出端负极接控制芯片IC的4脚。在相线穿过零序互感器13的两端连接一模拟漏电试验电路。所述模拟漏电试验电路由模拟漏电电阻R4和试验按钮9的开关S1串联构成。在试验按钮开关S1的两端并联热敏电阻Rt和第二压敏电阻RV2。所述全波整流电路D1、D2、D3、D4的电源端并联第一压敏电阻RV1。

本发明的工作原理如下：

一、通电：

按下复位按钮4，动磁铁2吸住电磁线圈铁芯19。放开手后，在复位弹簧3的张力作用下，将电磁线圈铁芯19从静磁铁17吸合的状态上拉回，同时也带动绝缘板16连接在一起的一对动触片14，使动触点20与静触点21接触，从而接通电路，完成通电工作。

二、过载保护：

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漏电、电流增大时，过电流传感器12的副边绕组L2就会感应出微弱的信号电压，当信号电压高于二极管D6、D7的门限电压0.7V时，二极管D6、D7导通，该信号电压就可以通过二极管D6、D7、电阻R3、电容C3传递到控制芯片IC的输入脚1、4；经过控制芯片IC放大、比较、翻转为高电平由5脚输出，触发可控硅VT1导通，使L极交流电的正半周电流从主电磁脱扣线圈L3中通过，在主电磁脱扣线圈L3中产生与动磁铁2磁场相同、与静磁铁17磁场相反的电磁场，使电磁脱扣机构迅速脱扣、断开电源。

三、漏电保护：

当电路回路中有漏电或有人不小心触电时，零序互感器13的副边绕组L1就会感应出微弱的漏电信号电压，该信号电压通过电容C3传递到控制芯片IC的输入脚1、3，经过控制芯片IC放大、比较、翻转为高电平由5脚输出，触发可控硅VT1导通，使电流从电磁脱扣线圈L3中通过，在电磁脱扣线圈L3中产生与动磁铁2磁场相同、与静磁铁17磁场相反的电磁场，使电磁脱扣机构迅速脱扣、断开电源。

四、漏电试验：

当按下试验按钮4，模拟漏电试验电路导通，通过零序互感器12的相线和中线的电流就不相等，在零序互感器的副边L1就会感应出微弱的电压信号，同漏电保护工作过程一样，电磁脱扣机构迅速脱扣、断开电源。

五、过压保护：

当电路产生过电压时，第二压敏电阻RV2从高阻状态变成导通状态，模拟漏电试验电路也导通，同漏电试验工作过程一样，电磁脱扣机构迅速脱扣、断开电源。

六、过热保护：

当电路产生过热(80～90度)时，负温度系数热敏电阻R₁变成低阻状态，模拟漏电试验电路也导通，同漏电试验工作过程一样，电磁脱扣机构迅速脱扣、断开电源

七、短路保护：

当电路出现短路时，短路电流通过短路脱扣线圈L4、，在短路脱扣线圈L4中瞬间产生与动磁铁2磁场相同、与静磁铁17磁场相反的电磁场，使电磁脱扣机构迅速脱扣、断开电源。

应该理解到的是：上述实施只是对本发明的说明，而不是对本发明的限制，任何不超出本发明实质精神范围内的发明创造，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1、多功能防火过载保护插座，包括设置在电路板(1)上的过电流传感器(12)、零序互感器(13)、试验按钮(9)、复位按钮组件、控制电路、电磁脱扣器、分别对应于N极和L极的两对静触片(22)和动触片(14)，以及一个固定在外壳上的静磁铁(17)，其特征在于：

所述的复位按钮组件包括依次连接的复位按钮(4)、连杆(5)和动磁铁(2)，所述连杆(5)上套装有复位弹簧(3)；所述电磁脱扣器包括电磁脱扣线圈(15)、线圈骨架(24)和铁芯(19)，并通过一个绝缘板(16)与所述的动触片(14)连动；所述的每个动触片(14)一端设有一个动触点(20)，L极动触片(14)的另一端穿过零序互感器(13)和过电流传感器(12)后焊接在电路板上形成L极电源连接端；N极动触片(14)的另一端穿过零序互感器(13)后折弯后绕过过电流传感器后焊接在电路板上形成N极电源连接端；所述每个静触片(22)的一端设置在电路板(1)上，另一端设有与所述的动触点(20)相对配置的静触点(21)，并且L极静触片(22)与L极插孔电连接，N极静触片(22)与N极插孔电连接；所述铁芯(19)两端分别与静磁铁(17)和动磁铁(2)相对，并且所述静磁铁(17)和动磁铁(2)相向的一面的极性相同，所述的电磁脱扣线圈(15)设置成在通电时铁芯(19)与静磁铁(17)相吸的状态，所述动磁铁(2)磁性强于所述静磁铁(14)。

2、如权利要求1所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述的控制电路包括用于接收所述零序互感器(13)和电流传感器(12)副边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(IC)和在控制芯片(IC)触发信号作用下使交流电正半周通过电磁脱扣线圈(16)的可控硅(VT1)。

3、如权利要求2所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述的控制芯片(IC)为VG54123型，所述零序互感器(13)的副边绕组(L1)一端连接到控制芯片(IC)的3脚和防浪涌开关(S2)的一端，另一端与隔直流电容(C3)的正极和分压电阻(R3)的一端相连，所述隔直流电容(C3)的负极连接到控制芯片(IC)的1脚和调整电阻(R2)的一端，所述调整电阻(R2)的另一端连接到控制芯片(IC)的7脚；所述过电流传感器(12)的副边绕组(L2)与防浪涌开关(S2)的另一端相连，其另一端与分压电阻(R3)的另一端之间连接一对反向并联的限制感应交流信号电压的门限电路(D6、D7)；所述控制芯片(IC)的4脚和5脚分别接可控硅(VT1)的负极和控制极，所述可控硅(VT1)的正极串联电磁脱扣线圈(L3)后接电源相线(L)。

4、如权利要求3所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述的控制芯片(IC)的5脚和4脚之间设有抗干扰电容(C2)。

5、如权利要求4所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述零序互感器(13)的副边绕组(L1)两端连接第一稳压管(D8)，所述过电流传感器(12)的副边绕组(L2)两端连接第二稳压管(D5)。

6、如权利要求3所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于在主回路的相线上还串联有由一个短路脱扣线圈(L4、)，所述的短路脱扣线圈(L4、)为电磁脱扣线圈(15)的其中一个脱扣线圈。

7、如权利要求6所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述的在主回路相线上连接一个主脱扣线圈(L3)一端，另一端接可控硅VT1阳极，阴极接在整流桥的负极，构成主脱扣线圈通过(L)极相线交流电正半周的回路。

8、如权利要求6所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于在全波整流短路脱扣电路上还串联一个双金属热脱扣器(K2)。

9、如权利要求6所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述的全波整流电路(D1、D2、D3、D4)的输入端(1端、3端)，在正常工作时给所述控制芯片(IC)提供工作电压；所述全波整流电路(D1、D2、D3、D4)的一个输出端(正极)接限流电阻(R1)后连接到控制芯片(IC)的6脚，另一个输出端(负圾)接控制芯片(IC)的4脚。

10、如权利要求9所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述控制芯片(IC)的6脚和4脚之间还连接一个滤波电容(C1)。

11、如权利要求10所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于在相线穿越零序互感器(13)的两端连接一模拟漏电试验电路，所述模拟漏电试验电路由模拟漏电电阻(R4)和试验按钮(9)的开关(S1)串联构成；所述的模拟漏电试验电路两端同时跨接在穿过零序互感器前边的N线上，另一端跨接在穿过零序互感器后边的L线上。

12、如权利要求11所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述的试验按钮开关(S1)的两端并联热敏电阻(Rt)和第二支压敏电阻(RV2)。

13、如权利要求10所述的多功能防火过载保护插座，其特征在于所述全波整流电路(D1、D2、D3、D4)的电源线两端并联第一支压敏电阻(RV1)接入电源线。

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