CN2283941Y - 一种过流短路过压漏电保护开关 - Google Patents

Abstract

一种过流短路过压漏电保护开关,适用于交流220V电压,5A～20A电流。它的特点是在符合工业标准的具有过流/短路保护功能的快速自动空气开关成品上面附加过压和漏电保护电路。当发生过流、短路、过压、漏电其中的任何一种情况时,开关都能够迅速动作,切断电源,保证用电安全。可以应用于单相或三相供电回路。

Description

一种过流短路过压漏电保护开关

本实用新型涉及一种改进的带有保护功能的电源开关，特别是一种同时具有过流、短路、过压和漏电保护功能的自动空气开关。适用于220V电压，5A～20A电流。

现有的保护开关主要是过流保护开关和漏电保护开关。前者又分为过流保护式和过流/短路保护式。过流/短路保护开关是由双金属片过流检测装置、带铁芯的过流线圈和空气开关组成，双金属片在过流时弯曲，使开关锁定装置动作，导致开关开路。过流线圈的作用是在发生短路时产生一个足够大的磁力，使铁芯动作，连带锁定装置动作，使开关开路，实现在短路时迅速切断电路的作用。漏电保护开关则由信号检测、执行器件和自动空气开关组成，当发生漏电时，检测电路能够检测出信号，经放大后驱动执行电路(脱扣线圈)动作，从而使自动空气开关开路，实现漏电保护。过流保护开关可以保护用电设备和线路的安全，但不能保护人身安全，而漏电保护开关虽能保护人身安全，但不能保护用电设备和线路。市场上出售的保护开关均属这两种之一。由于结构设计的原因，它们都不能同时提供这两种保护功能。由于供电系统的故障，有时会使供电电压超过安全值，造成用电设备损坏，因此，供电开关还需要具有过压保护功能。而目前市售产品要同时提供过流、过压和漏电保护功能，则需要多个不同的保护开关串接在一起。这显然不是一种现实的解决方案。现在市场出售的产品，有的过流保护动作迟缓，误差大，容易造成用电事故；有的产品体积很大，给安装使用造成不便；有的产品的保护控制电路使用分离器件，产品可靠性低；有的产品结构复杂，造价很高。目前，市场上除了少数几种过流保护开关外，其他所有保护开关的基本部件——自动空气开关均非现代化工业生产线制造，因而具有可靠性低、使用寿命短等弊病。这说明目前市场上的保护开关尚不能完全适应安全用电的需要。

本实用新型的目的是提供一种同时具有过流、过压，短路和漏电保护功能的自动空气开关，它具有体积小，可靠性高，动作灵敏，外形和安装尺寸与标准自动开关一致的特点，可以确保用电安全。

本实用新型的任务是以如下方式完成的：在一个带壳体的附有过流/短路保护电路、开关手柄、入线压线端子和出线压线端子的过流/短路保护自动空气开关的一侧附加过压和漏电保护电路印制板、漏电保护测试开关按钮开关和过压与漏电保护电路部分的壳体，其中的过压和漏电保护电路印制板上面装有过压检测电路，漏电检测电路，放大与驱动电路及执行电路，并且其过压检测电路和漏电检测电路相连通；漏电检测电路与放大与驱动电路和执行电路相连通；执行电路与过流保护电路相连通；另外，过压检测电路分别与出线压线端子的相线L和入线压线端子的零线N相连接，入线压线端子的相线L和零线N共同穿过漏电检测电路的互感器M分别与出线压线端子的相线L和零线N相连接；漏电测试按钮开关与漏电检测电路相连接。交流电源经自动空气开关的入线压线端子输入后，从其输出压线端子输出。当供电电压升高达到保护设定值时，过压检测电路动作，将电压限制在规定值以内，同时送出漏电信号，漏电检测电路将信号送放大与驱动电路，通过执行电路驱动过流/短路保护电路动作，使自动空气开关开路，最终切断电源；当发生漏电或触电时，漏电检测电路检测到漏电情况发生，经放大与驱动电路产生驱动信号使执行电路输出过流信号，驱动过流/短路保护电路动作，使自动空气开关开路，切断电源。由于自动空气开关本身具有快速过流/短路保护功能，当发生过流或短路时，过流/短路保护电路迅速动作，使自动空气开关开路，切断电源。由于采用了快速动作开关，上述过程是瞬间完成的，因而不会对用电器和人体造成损害或不良感觉。

本实用新型由于采用了具有过流/短路保护功能并且符合工业标准的新型快速自动空气开关成品为主体，因此该实用新型具有开关性能好，符合工业标准的特点；本实用新型由于集过流/短路、过压和漏电保护以及自动空气开关于一体，解决了目前市场上的产品不能同时提供全部保护功能的问题；本实用新型由于漏电检测电路的灵敏度设计合理并且是可调整的，因而消除了目前市场所售保护开关误动作率高的问题；本实用新型由于信号放大和驱动电路采用了高可靠性专用集成电路和新型过压检测器件，并且在设计上重复利用各功能部件，因而具有体积小，结构简单，成本低以及可靠性高的特点。

以下将结合附图对本新型作进一步的详细描述。

图1是本新型一种具体结构的示意图。

图2是本新型的原理方框图。

图3是本新型的原理电路图。

图1所示，1是一个带壳体的快速过流/短路保护自动空气开关，2是空气开关手柄，3是漏电保护测试按钮开关，4是附加在空气开关一侧的过压及漏电保护电路印制板，5是过压及漏电保护电路部分的壳体，6是入线压线端子，7是出线压线端子。

图2和图3所示，8是过流/短路保护自动空气开关1的开关部件，9是过流/短路保护电路，它们是S1的组成部分；10是过压检测电路，由压敏电阻P1构成；11是漏电检测电路，由互感器M，电容器C1、C2，电阻器R5和电位器R1构成；12是信号放大与驱动电路，由集成电路U1及电容器C3、C4、C6构成；13是执行电路，由单向可控硅SCR和电阻器R3构成；图3中的S2是测试按钮开关3的开关部件。过压检测电路10和漏电检测电路11相连通；漏电检测电路11和放大与驱动电路12、执行电路13相连通；执行电路13与过流保护电路9相连通；另外，过压检测电路10分别与出线压线端子7的相线L和入线压线端子6的零线N相连接，入线压线端子6的相线L和零线N共同穿过漏电检测电路11的互感器M分别与出线压线端子7的相线L和零线N相连接；测试按钮开关3与漏电检测电路11相连接。其工作原理如下：开关部件8的作用是，闭合时接通供电回路，开路时断开供电回路；过流/短路保护电路9的作用是检测通过开关部件8的电流值，当电流超过额定值时，过流/短路保护电路9的双金属片动作，使开关部件8开路，切断电源；另外，当发生短路时，过流/短路保护电路9的过流线圈中的铁心迅速动作使开关部件8开路，切断电源；过压检测电路10的作用是检测供电电压的峰--峰值，当电压峰--峰值超过保护设定值时，过压检测电路10进行削波，将电压限定在规定的安全值以内；当过压检测电路10削波时，通过适当的连接，使之产生一个漏电信号，由漏电检测电路11检测到，送放大与驱动电路12放大并驱动执行电路13动作，执行电路13通过过流/短路保护电路9使开关部件8开路，切断电源；漏电检测电路11的作用是当开关部件8的出线侧发生漏电或触电时，检测出这个微弱信号，经放大与驱动电路12放大并产生驱动信号使执行电路13动作，产生过流信号，继而通过过流/短路保护电路9使开关部件8开路，切断电源。

通过上述描述可以看出，该实用新型由于在现有的新型过流/短路保护自动空气开关的基础上增加了过压和漏电保护功能，各功能电路之间存在相当大程度的共用和层次关系，而且增加的功能是通过原有功能器件起作用的，因而具有体积小，结构简单和可靠性高的特点。

扩展检测电路，可方便地用此原理构成具有同样保护功能的三相自动开关。

参照图3和图2，该新型的工作原理如下：S1是带过流/短路保护功能的快速自动空气开关，M是互感器，与电阻器R1、R5、电容器C2、C1组成漏电检测电路11，电阻器R1的作用是调整检测灵敏度，U1是用于漏电检测信号放大与驱动的集成电路，型号为M54123L或SF54123，与电容器C3、C4、C6构成放大与驱动电路12，SCR是单向可控硅，与电阻器R3构成过压和漏电保护部分的执行电路13，D1是整流器件，与电阻器R4、电容器C5构成集成电路U1的直流电源电路，P1是起电压限幅与过压检测作用的压敏电阻，S2是测试按钮开关，与电阻器R2组成测试电路。当发生过流或短路情况时，自动空气开关S1中的过流保护电路9驱动自动空气开关S1开路，实现过流和短路保护功能；当供电电压超过规定的安全上限时，压敏电阻P 1对电压进行削波，压敏电阻P1与互感器M的连接方式使得互感器M检测到漏电信号，送入集成电路U1的1、2脚，经放大后由集成电路U1的4脚输出，送入5脚，集成电路U1的驱动电路产生自锁信号经7脚输出，驱动可控硅SCR导通，由于SCR的设计导通电流大于自动空气开关S1的过流保护设定值，因此使自动空气开关S1产生保护动作，从而切断电源；当发生用电器漏电或人身触电时，由于经过互感器M的相--零电流失去平衡，互感器M检测到这一不平衡电流信号，其后的工作过程与发生过压保护情况时完全一样。由于过压和漏电部分的检测与执行电路完全是以电磁方式工作，因而速度很高，可在一个电源周波(20毫秒)内完成动作，最终开关开路的速度取决于自动空气开关S1。本新型采用的自动空气开关S1的动作时间小于0.1秒。

Claims (4)

1一种过流短路过压漏电保护开关，包括一个含有过流/短路保护电路(9)并带壳体的过流/短路保护自动空气开关(1)，开关手柄(2)，入线压线端子(6)和出线压线端子(7)，其特征是：在所述的过流/短路保护自动空气开关(1)的一侧附加了过压和漏电保护电路印制板(4)，漏电保护测试按钮开关(3)和过压与漏电保护电路部分的壳体(5)，其中的过压和漏电保护电路印制板(4)上面装有过压检测电路(10)，漏电检测电路(11)，放大与驱动电路(12)及执行电路(13)，并且其过压检测电路(10)和漏电检测电路(11)相连通；漏电检测电路(11)与放大与驱动电路(12)和执行电路(13)相连通；执行电路(13)与过流保护电路(9)相连通；另外，过压检测电路(10)分别与出线压线端子(7)的相线L和入线压线端子(6)的零线N相连接，入线压线端子(6)的相线L和零线N共同穿过漏电检测电路(11)的互感器M分别与出线压线端子(7)的相线L和零线N相连接；漏电测试按钮开关(3)与漏电检测电路(11)相连接；当供电电压升高达到保护设定值时，过压检测电路(10)动作，将电压限制在规定值以内，同时送出漏电信号，漏电检测电路(11)将信号送放大与驱动电路(12)，通过执行电路(13)驱动过流/短路保护电路(9)动作，使自动空气开关(1)开路，最终切断电源；当发生漏电或触电时，漏电检测电路(11)检测到漏电情况发生，经放大与驱动电路(12)产生驱动信号使执行电路(13)输出过流信号，驱动过流/短路保护电路(9)动作，使自动空气开关(1)开路，切断电源。

2如权利要求1的过流短路过压漏电保护开关，其特征在于所述的过压检测电路(10)中的元件P1采用了压敏电阻。

3如权利要求1的过流短路过压漏电保护开关，其特征在于所述的执行电路(13)中的元件SCR采用了单向可控硅。

4如权利要求1的过流短路过压漏电保护开关，其特征在于所述的漏电检测电路(11)中的元件M采用了磁环互感器，信号放大与驱动电路(12)采用一片M54123L或SF54123集成电路，过流/短路自动空气开关(1)采用C45N型或其他型号具有过流/短路保护功能的自动空气开关。

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