CN86108249A

CN86108249A - 电冰箱多功能自动保护器

Info

Publication number: CN86108249A
Application number: CN 86108249
Authority: CN
Inventors: 阚武
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1986-12-22
Filing date: 1986-12-22
Publication date: 1987-10-21

Abstract

本发明涉及了一种具有多种自动保护功能，并能明确指示造成停机故障原因和电冰箱运行状态的多功能自动保护器。并排除了电冰箱保护和控制的传统模式，将熔断体的分断容量提高到继电器额定分断容量的10倍，并且用此熔断体作为多功能自动保护用的线性信号检测头，把热继电器从线路中淘汰出去。而得到一个节能效果显著、功能多、动作灵敏可靠的全新概念下的保护装置。

Description

本发明涉及一种电冰箱多功能自动保护器，用于对电冰箱内部电气线路和使用者人身安全的一种多功能、综合性自动保护装置。

《无线电》杂志86年第三期第28页，杨延洪著“电冰箱短时间断电的保护装置”一文中公开了一种电冰箱保护器，能对电冰箱供电回路短时停电以后的再次来电，起到自动延时保护作用。其缺陷是：对触电、漏电没有防护作用;对过载、线电压过低、堵转、低倍电流短路、高倍电流短路等故障，均是依靠传统的熔断器和热继电器进行保护。而热继电器，由于其本身的物理持性及环境温度，昼夜温差等等因素的影响，正如《家用电器》杂志85年第1期第22页文中所指出的：不能满足要求，经常失误或不动作而烧毁电冰箱压缩机电机。且其本身的功耗也是令人吃惊的：用以加热双金属片的电流，以最小容量0.35A热继电器为例，即为5.12W。电冰箱所用的热继电器，双金属片的功耗均在6W以上。

熔断器是目前国内。外用于各种电机、电路作为短路保护的唯一器件，包括快速熔断器及自复式熔断器。其熔断值的选用原则，一般是电机、电器设备，选用设备额定线电流的1.5～2.1倍;一般线路选用其额定线电流值为熔断器的熔断电流值。因此，熔断器在使用中的缺陷有：1.高能耗。2A的熔断器在线路中的运行能耗也是2.25W。2低可靠性。起动电流的冲击、发热、老化、氧化、特性变坏、接触不良等等往往都是造成事故的根源。有时过早熔断，有时不能熔断。全国每年发生数以万计的造成生命、财产重大损失的电气火灾，绝大部分均是因熔断器的不能及时熔断所造成的。

从85年我国对市场调查的27家电冰箱生产厂家的情况来看，其中引进日本元件组装的22家，法国、西德、意大利各一家，国籍不明的两家，中、日意三家元件并存的一家（见《家用电器科技》85年第6期第38页）。从上述厂家产品说明书的电原原理图和实物对照来看，均为采用热继电器和熔断器作为保护。除此之外，并无其他任何保护设施。国际市场上近年来也有推出了全自动电冰箱等新产品，采用了微电脑作为控制中心。但其在自动控制的程度上，只是对冷冻温度，冷冻方式、自动化霜和防止开门时间过长等等方面，进行自动控制，使电冰箱运行在最佳状态。但其对电器线路的控制和保护，仍然是依靠热继电器和熔断器而无任何新招。

本发明的任务是：将上述多种故障，用一个全新的装置加以自动保护和自动控制，以本专利制作的“电冰箱多功能自动保护器”，具有以下优点：触电、漏电、过载、线电压过高、线电压过低、低倍电流短路、高倍电流短路、短时断电的自动延时等等功能，且能在制作时针对不同型号的电冰箱之具体要求，对各种功能的控制数值作单独的整定。明确的故障指示在故障停机后，明确的指示出造成停机的故障原因;低的功耗，包括正个明确的故障指示系统，小于传统保护系统-热继电器加熔丝功耗的1/35，每单台每小时可节电6～7W，高的可靠性等优点。

解决任务的方法是：将公知的传统系统变为一个整体，将熔断体的分断电流值由电冰箱额定电流的1.5倍，提高到保护器额定分断容量的10倍以上。并直接用此作为电冰箱正常工作电流的线性信号检测头，将检出的信号经放大后驱动CMOS电路，再控制固态继电器的通断，从而达到对多种故障的自动控制并能明确指示出各种运行状态和具体故障。

附图1.为本发明“电冰箱多功能自动保护器”实施例的电气原理图。

附图2为四锁定D确发器C421引线图。

参照附图1.的实施例，对本发明的工作原理作一详细说明。

当接通电源开关K时，降压变压器B原边得电，电源指示氖灯z₁点然。变压器付边输出12v交流，经D₁₁～D₁₄整流，C₅滤波后供给整个电子控制回路的工作直流。由于本保护器采用了CMOS集成电路及固态继电器（或双向可控硅），因此，整机正常工作时的电流≤30mA，保证了整机功耗≤0.5W。GTJ×（固态继电器）的通断是受C421（四锁定D触发器）的控制。当电源接通后，C421的CL和P脚均处于零逻辑，此时，C421的D₁、D₂、D₃端均因C₁₁、C₄、C₁₃的毫秒数量级的低电平信号而置位，使Q₁、Q₂、Q₃端均输出零逻辑，指示相应故障的发光二极管D₁₆、D₁₇D₁₉均不会导通点燃。当电路接通时，由于R₈和C₁₄构成的延时电路，给C421的D₄端送来了逻辑1，而保持了Q₄输出高电平，GTJ×两控制极均为同电位而不会导通，负载端无市电输出，冰箱压缩机不会起动。随着时间的推移，C₁₄在R₈的充电作用下，端电位逐步由高电平变为低电平，当变为逻辑零时，C421的D₄即被触发，Q₄端输出低电平，GTJ×两端的控制线经R₁₂限流DW₃位在4v左右而在开始异通。输出端输出220v市电，压缩机正常指示灯（氖泡）z₃点燃，压缩机正常起动运行。当控温继电器J动作时，GTJ×仍然保持导通因此不受控温继电器动作的影响。而当电源突然停电后，由于C₁₄的端电位通过二极管D₁₅和R₁₈构成了放电回路迅速放电而消失，从而保证了再次来电时的延时起动。

众所周知，任何电机、电器设施、在正常运行中发生过载、低倍电流短路等故障时，其首先反映的是线电流与故障成正比的增加;而当出现线电压过低时线电流将与线电压成反比而上升。正是因为上述的故障电流，超过了压缩机电机允许的线电流，才会产生过热而燃毁电机绕组。本发明采了交流电路中的欧姆定律-“电压或电流的有效值（或最大值）之比，等于电阻。”这一原理对线电流的变化，进行线性的检测和控制，而使自动保护得以实现的。

当有电流流过Rs₂时，其两端必然与流过的电流成正比的产生压降信号。将此小于10mv的压降信号经R₂、C₁藕合到交流放大器BG₁的基极进行放大。在被控设备线电流（运行）正常时，C₃藕合出经放大后的信号，由D₃、D₄整流后低于DW₁的稳压值，此时没有任何信号输出，正个电路保持正常接通。

当流过Rs₂上的电流超出了该回路正常运行电流时Rs₂两端所产生的压降，经放大、整流后高于DW₁的稳压值而使其导通，进入由R₅、C₄构成的反时限延时电路。也正是此延时电路，可靠的避开了电机起动电流的冲击。由R₅限流对C₄进行充电一延时，故障电流越大，延时时间越短，反之越长。到延时结束一对故障的确认后，C₄的端电位高于C421的D₅端的置位电平而输入了逻辑1，Q₃端相应的立即输出了高电平，过载故障指示灯D₁₇点燃。二极管D₇同时置C421的D₄端为逻辑1，迫使Q₄端为高电平，GTJ×控制线两端为同电位而载止，切断正个回路的供电。

当线电压低于压缩机电机额定线电压时，线电流将与线电压成反比的增加。当线电超出我们所允许的数值时，将以过载的形式出现，重复上述过程而切断回路。

当被控回路发生低倍电流短路故障（高于或等于被控回路中电动机的起动电流）时，或堵转，二极管D₄输出的信号电压迅速的高于DW₂的稳压值，而立即置C421的D₂为逻辑1，Q₂输出高电平，低倍电流短路指示灯一发光二极管D₁₆点燃。二极管D₈同时对C421的D₄端置位，使Q₄输出高电平，切断回路电源。

对过载和低倍电流短路额定值的整定，可在制作时通过选择适当的DW₁、DW₂的参数决定。

当被控回路发生触电或漏电现象时，由零序电流互感器H检出的10mv左右信号，经C₆谐振（C₆不但有谐振、选频、加强信号输出幅值的作用，同时也能有效的压制了各种杂散电、磁信号的干扰）R₁₄、C₇藕合到交流放大器BG₂基极，放大后由C₉输出，D₁₈、D₁₀整流，用高电平对C421的D₁端置位，Q₁输出高电平，触电、漏电指示用发光二极管D₁₉点燃。二极管D₉同时将C421的D₄端置位，GTJ×失电，切断正个回路。本电路可达触电、漏电6mA≤0.1秒动作，也可改变电路有关参数，而达到改变动作值的目的。

当被控回路发生高倍短路电流（等于或大于执行元件额定分断容量10倍以上而不是设备额定线电流）时，将有串入线路中的高倍熔断器RS₁和RS₂熔断而分断电路。作为高倍短路指示的氖灯z₄（或z₄或发光二极管）通过变压器的原边构成回路而点燃。二极管D₁、D₂钳位，保护电子回路不致受到高压的冲击。

根据国际电工委员会（IEC）的有关规定：作为执行分断电路用的各种低压电器产品，均应能可靠分断其额定容量10倍以上的电流值。故RS₁和RS₂的分断容量选为GTJ×额定分断容量的10倍，并同时用此熔断体作为被控回路的线性电流检测头。以家用电冰箱而言，把熔断器的熔断值从2A提高到60A～100A。从而使熔断器不致因受到起动电流的冲击而产生发热、老化、氧化、特性变坏、接触不良等的影响，不但大幅度的提高了可靠性，也使功耗降为传统熔断器的1/25～1/50。这是把熔断体的熔断值提高到继电器额定分断容量的10倍，还有一点是考虑到当发生10倍以上的短路电流时，虽有C421发出指令，但由于强大的电磁吸力，可能会使GTJ×不能分断（打不开）或击穿而设置的后备保护。

当网路电压过高，超出我们允许值而影响压缩机电机正常运行时，由R₆、R₇构成的分压达到BG₃基极的导通电位，经C₁₀的延时而导通，电压过高指示发光二极管D₅点燃，高电位对C421的D₄端置位，而切断电冰箱的供电回路。直到网路电压恢复到允许值后，BG₃的闭锁消失，过压指示熄灭。

当网路电压低于我们允许值而影响冰箱电机正常运行时，由R₂₂、R₂₃构成的分压低于BG₄的导通电位而截止;经C₁₂延时后，BG₅导通，低电压指示发光二极管D₂₀点燃，高电位经D₂₁对C421的D₄端置位，而切断电冰箱的供电回路。直到网路电压恢复到允许值后BG₅的闭锁消失，电压过低指示熄灭。

R₁₉和AN构成了触电、漏电保护的试验机构。

至此已经表明，依本发明制作的电冰箱多功能自动保护器具有触电、漏电、过载、线电压过高、线电压过低、低倍电流短路、高倍电流短路、短时停电的自动延时，并具有明确的故障指示等具体功能，并且有节约能源、低的造价、体积小、重量轻、按装使用方便，和可以方便的使用到各种不同频率，不同电压的供电回路中去。本专业的普遍人员，只要在不离开本专利权利要求书所规定的精神实质，还可以应用到其他电机、电器的保护和控制回路中去。

Claims

1、一种电冰箱多功能自动保护器，它同时具有多种自动保护和自动控制功能，并能明确指示造成停机的故障原因。其特征在于：作为分断高倍短路电流的熔断体，同时也是作为过载、线电压过低、10倍以下短路电流自动保护的线性检测头。

2、根据权利要求1所述的电冰箱多功能自动保护器，其特征在于：作为高倍短路后备保护的熔断体分断电流值，为继电器额定分断容量10倍。

3、根据权利要求1所述的电冰箱多功能自动保护器，其特征在于：对多种故障的检测是依据了欧姆定律的原理，采用了线性毫伏数量级的压降信号作为信号源。

4、根据权利要求1所述的电冰箱多功能自动保护器，其特征在于：对所有被保护功能，电冰箱的运行状态等等都有明确的指示和区分。