CN87215351U - 带有压敏电阻式的过电压保护装置的漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

带有压敏电阻式过电压保护装置的漏电保护装置，在原有的漏电保护装置的基础上增加了过电压保护装置。过电压保护装置主要是利用压敏电阻的伏安特性，即当外加电压达到并超过压敏电阻的压敏电压时，少许的电压增量会引起一个大的电流增量来作为过电压检测装置的检测元件。再把检测到的过电压信号进行放大，控制可控硅，从而对执行机构的动作进行控制。本实用新型可用于对家用电器设备进行过压与漏电的保护。

Description

带有压敏电阻式的过电压保护装置的漏电保护装置

本实用新型涉及低压电器的保护装置，尤其涉及漏电保护装置。

已有技术中漏电保护装置的发展较快，从早期的电压动作型漏电保护装置，到电流动作型漏电保护装置，性能不断改善，工作愈加可靠。有电磁式和电子式漏电保护装置，高、中、低灵敏度，工业用和家庭用等各种漏电保护装置。功能上看已具有过载、短路、漏电、断相和反相等多种功能，从过电压保护装置方面看，主要有电子式和变压器式，但这两种过电压保护装置体积大，元件多，安装要求高，相对来说可靠性降低了。另外从实用角度考虑，过压保护装置的体积过大不便于小型化。

氧化锌压敏电阻器是一种电压敏感元件，工作特性是在正常工作电压下，只有微安级电流通过。当电压超过某一数值后，少许电压增量会引起一个大的电流增量，此时电阻值很低。已有技术中一般将其用于电路中都是起瞬时限压，如防雷击、灭弧、稳压等作用。这种使用方法只注意到了压敏电阻器电压变化率的一面，而未利用它电流变化率的一面。

为了克服上述漏电保护装置的不足，充分利用压敏电阻器的特性，本实用新型在原有漏电保护装置的基础上又增加了压敏电阻式的过电压保护装置。

为了实现上述目的，本实用新型提供的漏电保护装置，包括脱扣4，其中穿有交流电源线的可进行漏电检测的零序电流互感器3，对零序电流互感器3的付边线圈8的输出进行放大的电路，对脱扣器的动作进行控制的可控硅10，整流电路6，其特征在于：在上述装置中还装有带压敏电啮的过电压检测装置。

本实用新型提供的一种漏电保护装置，其过电压检测装置接在上述整流电路直流输出端，它包含第二压敏电阻器1，稳压二极管2与绕在上述零序电流互感器3上的线圈7，以上三者串联后接在上述整流电路6的输出端上；或是包含第二压敏电阻器1与光电耦合器18，上述光电耦合器的发光二极管与上述第二压敏电阻器串联后接在上述整流电路6的输出端上，光电耦合器18的输出则接在上述放大电路中第三晶体三极管BG₃的基极与整流电路6的一个低电位输出端，即公共地线上；或是包括采样电感、第二压敏电阻器1和晶体三极管16；或是第二压敏电阻器1与继电器19的串联；或是第二压敏电阻器1与稳压二极管的串联。

本实用新型提供的另一种漏电保护装置，其过电压检测装置接在交流电源两端，由其一端连在穿过零序电流互感器3的一交流电源进线的进入端上、其另一端连在穿过零序电流互感器3的另一交流电源线的穿出端上的第一压敏电阻器5所组成；或是包含第一压敏电阻器5、单向导通二极管20及电阻17，两者串联后连接在交流电源端，其电阻17两端则连接在上述第四晶体管11的基极与和整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。

由上述可看出，本实用新型在现有漏电保护装置基础上增加了带压敏电阻的过电压检测装置，使之具有过电压保护功能。因此它的优点在于整个装置体积小，在对现有漏电保护装置线路稍作改变就可完成过压保护功能，安装方便，可靠性高。特别可以防止由送电事故所引起的电源电压大大升高对家用电器造成的损坏。

下面结合附图对本实用新型的最佳实施例作详细的描述。

图一为本实用新型的漏电保护装置原理方框图。

图二为本实用新型最佳实施例的漏电检测装置、过压检测装置、控制装置和执行机构的电路图。

图三为本实用新型过电压检测装置的实施例的电路图。

图四为本实用新型过电压检测装置的又一实施例的电路图。

图五为本实用新型过电压检测装置的另一实施例的电路图。

图六为本实用新型过电压检测装置的再一个实施例的电路图。

图七为本实用新型过电压检测装置的另一个实施例的电路图。

图八为本实用新型过电压检测装置的又一个实施例的电路图。

参见图一，图一为本实用新型的漏电保护置原理方框图。Ⅰ为漏电检测装置。Ⅱ为过压检测装置，Ⅲ为控制执行机构动作的控制装置Ⅳ为执行机构。漏电检测装置Ⅰ从电网上检测到的漏电信号直接输送到控制装置Ⅲ，过压检测装置Ⅱ从电网上检测到的过压信号直接输送到控制装置Ⅲ或通过装置Ⅰ再把已经过转换的信号送到控制装置Ⅲ，控制装置Ⅲ把检测信号转变成控制驱动信号，驱动执行机构作相应的动作。

参见图Ⅱ，图二为本实用新型最佳实施例的电路图，它包括漏电检测装置、过压检测装置、控制装置和执行机构四大部分，漏电检测装置主要是由零序电流互感器和付边线圈绕组8组成。两条电源进线穿过零序电流互感器。当对地有漏电电流时，在互感器铁心中的磁通不为零，这样它的次级线圈8上就有电压输出，即在c、d两端产生电压。这一电压加到后面的控制装置c′、d′两接线端。过压检测装置由线圈7、第二压敏电阻器1、稳压二极管8、零序电流互感器3和它的付边绕组8组成。线圈7是绕在零序电流互感器3上的，它与第二压敏电阻器1和稳压二极管2串联后接在上述整流电路6的输出端。当电源电压的有效值超过一定电压，即产生过电压时，通过整流后在它的输出端a、b上也产生相应的过电压，减去稳压二极管2的压降，如在第二压敏电器1两端的电压如超过第二压敏电阻器1的压敏电压值V_1mA，（如本实施例中选定的第二压敏电阻器1的V_1mA＝330V）时，流过第二压敏电阻器1的电流急剧地增大，这样流过绕在零序电流互感器3上的线圈7中的电流也急剧地增大，在线圈8的输出端c、d上有一个电压输出。这样就通过第二压敏电阻器1和零序电流互感器3把微小的电压变化信号转变成供给控制装置的电压信号。控制装置由调整电路、限幅电路、放大电路、控制电路等几部分组成。执行机构包括带有主开关4′的电磁铁脱扣器4。调整电路由调整电阻12组成，它起分流作用。可控制流入的电流值大小；二极管D₁和D₂对电压进行限幅。放大电路主要由三极管BG₁、BG₂、BG₃组成。控制电路由三极管11（BG₄）、可控硅10、限流电阻R₇、抗干扰电容C₄和二极管D₄、D₅组成，R₇、C₄和D₄、D₅相串联，可控硅10的控制极接在R₇与C₄的连接点J，可控硅10的阴极接在C₄与二极管D₄的连接点K，可控硅10的阳极通过降压限流电阻R₁₀、R₉接在R₇的另一端L，三极管11的发射极接在J点，集电极接在二极管D₅的阴极点a。当放大电路c′、d′两端没有信号时，由于对放大电路电子元件的设计，使三极管BG₁、BG₂导通工作，而BG₃截止，三极管11导通工作，它的发射极J为低电位。由于二极管D₄、D₅的正向压降，可控硅10处于截止状态，使之处于高阻态。当在c′、d′端有信号时，三极管BG₁、BG₂导通，BG₃也导通，而三极管11因此而截止，在它的发射极J上产生高电位。这样就有电流流过限流电阻R₇、抗干扰电容C₄和电容D₄、D₅，触发可控硅10导通，使之处于低阻态。执行机构的电磁铁脱扣器4的线圈接在点S和整流电路6的一个输入端a′，主开关4′则串接在电源的进线中。当可控硅10处于低阻态时，控制装置两端a、b也处于低阻态，整流电路的两输入端a′、b′也为低阻、也就是在电源两端出现低阻，导致流过脱扣器4的电流很大，引起主开关4′动作、断开电路，保护了负载，使之不受过电压的影响。此电路除以上主要四大部分外，还装有限压电阻和检查电路。限压电阻也为压敏电阻器，即第一压敏电阻器5，它跨接在电源两端，它的压敏电压值（V_1mA）比第二压敏电阻器1的压敏电压值高，例如定为360V，它主要在瞬时高压时，如雷击等，保护它后面负载，使之正常工作。检查电路包括检查电阻R，按钮9，它们串联后接在点s与t两端。按下按钮9能模拟漏电情况，用以检查把电磁铁脱扣器4是否正常动作。这样就检查了执行机构是否能正常工作。

由上述可知道，当电源出现过电压，例如超过330V时，第二压敏电阻器1中的电流将急剧增加，由绕在零序电流互感器3上的线圈7经电磁感应而在线圈8两端产生电压信号，经限幅电路，放大电路，在三极管11的基极产生高电位，这样就使它处于截止工作状态，J就为高电位。它又导致可控硅10的触发导通，在a、b两端出现低阻态。因此就会有大电流流过电磁铁脱扣器4，主开关4′因此而动作，断开电源电路，以实现过电压保护的功能。

图三至图八为本实用新型过电压检测装置的各实施例的电路图，共有六种实施例的变化。

参见图三，过电压检测装置Ⅱ是由第二压敏电阻器1与光电耦合器18的发光二极管串联，串联后接在上述整流电路6的输出端a、b上，光电耦合器18的输出接在放大电路中第三晶体三极管BG₃的基极与和上述整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。光电耦合器具有电隔离的优点，使前后电路间互不影响，这样就可使此过电压检测装置用在要求防干扰性能比较高的电路中。当电源电网中产生的过电压加在第二压敏电阻1，而使与其串联的光电耦合器18的光电二极管导通，这样在光电耦合器18的输出端产生低电压，使得第三晶体三极管BG₃导通，由串在上述BG₃的集电极上的电阻R₆产生的电压降使第四晶体三极管11截止。三极管11的截止使它的发射极产生高电位，因此可控硅10被触发导通，通过脱扣器4的线圈驱动它的主开关4′动作，断开电源，完成过电压保护。

参见图四，过电压检测装置Ⅱ是由采样电感15与三极管16的基极、发射极并联后与第二压敏电阻器1串联，串联后接在上述整流电路的输出端a、b上，三极管的发射极、集电极分别接在上述第三晶体三极管BG₃的基极与和整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。它也是当电网出现过压时，第二压敏电阻1上的电流变化在采样电感15两端产生能使三极管16导通的感应电压。这样在三极管15的发射极与集电极也同样出现低电压。下面工作过程如上图三所述一样。

参见图五，过电压检测装Ⅱ是第二压敏电阻器1与继电器19的串联电路，串联后接在上述a、b上。继电器19的常开触头19′的两端脚并接在可控硅10的两端。此电路过压保护比较简单。当继电器19中流过电流达到一定值后，就会使其常开触头19′闭合。不需经过控制装置前面大量电路，即可直接短路可控硅10，使a、b两点间处于低阻态，即可引起电磁铁脱扣器的主开关4′动作。断开电路，实现对电路的保护。

参见图六，过电压检测装置是由第二压敏电阻器1与稳压二极管2的串联，串联后接在上述整流电路输出端a、b上。稳压二极管2接在上述第四晶体三极管11的基极与和整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。其余电路的接法与附图二所示的相同，工作过程也如上述图2所述。

参见图七，过电压检测装置是由第一压敏电阻器5与零序电流互感器3的原边线图7的串联，串联体接在图二所示的点s、t两端、接线端c、d接在接线端c′、d′上。这一电路特点是第一压敏电阻5兼有限压保护与过电压保护的功能，可节省一个压敏电阻器，但仍达到相同的功能。

参见图八，过电压检测装置Ⅱ是第一压敏电阻器5、单相导通二极管20与电阻17串联，串联后接在上述整流电路输出端a、b上。电阻17的引出端并在第四晶体三极管11的基极与和整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。当电源电压出现过电压时，由第一压敏电阻5产生的大的电流增量使得与其串联的电阻17两端出现高电压。这样第四晶体三极管11处于截止状态，如上所述，可控硅10被触发导通。通过脱扣器4的线圈驱动主开关4′动作，切断电源，实现了过电压保护功能。

另外，还可以通过按比例地增加绕在零序电流互感器3上线圈7的匝数，而使此装置能适应对低压电网的分级保护的要求，扩大了它的应用范围。

本实用新型中的过电压检测装置除适用于图2所示的漏电保护装置（其中整流电路6与可控硅10及脱扣器4的线圈串联后连接到交流电源上）外还可适用于其可控硅与脱扣器线圈串联后接到整流电路输出的直流电源上、且整流电路直接接到交流电源上的漏电保护装置。

Claims (9)

1、一种漏电保护装置，包括脱扣器4，其中穿有交流电源线的可进行漏电检测的零序电流互感器3，对零序电流互感器3的付边线圈8的输出进行放大的电路，对脱扣器的动作进行控制的可控硅10，整流电路6，其特征在于：在上述装置中还装有带压敏电阻的过电压检测装置；上述过电压检测装置接在上述整流电路的直流输出端或交流电源两端。

2、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于：上述放大电路包括第一晶体三极管BG₁，第二晶体三极管BG₂，第三晶体三极管BG₃、第四晶体三极管11，其中第二晶体三极管BG₂的基极接在第一晶体三极管BG₁的发射极，第三晶体三极管BG₃的基极接在第二晶体三极管BG₂的集电极上，第三晶体三极管BG₃的集电极经一电阻与第四晶体三极管11的基极相连。

3、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于；上述过电压检测装置包含第二压敏电阻器1、稳压二极管2与绕在上述零序电流互感器3上的线圈7，以上三者串联后接在上述整流电路6的输出端上。

4、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于；上述过电压检测装置包括第二压敏电阻器1与光电耦合器18，上述光电耦合器的发光二极管与上述第二压敏电阻串联后接在上述整流电路6的输出端上，光电耦合器18的输出则接在上述放大电路中第三晶体三极管BG₃的基极与和整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。

5、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于；上述过电压检测装置包括采样电感15、第二压敏电阻1与晶体三极管16，上述采样电感15与上述三极管16的基极、发射极并联后与第二压敏电阻器1串联，然后再接在上述整流电路的输出端上，晶体三极管的发射极与集电极接到上述放大电路中第三晶体三极管BG的基极与和整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。

6、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于；上述过电压检测装置包括第二压敏电阻器1与继电器19，以上两者串联后接在上述整流电路的输出端上，继电器19的常开触头19′则并接在可控硅10上。

7、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于；上述过电压检测装置包括第二压敏电阻器1与稳压二极管2，以上两者串联后，接在上述整流电路输出端，上述稳压二极管2的两端接在上述放大电路的第四晶体三极管11的基极与和整流电路6的低电位出端a相连的公共地线上。

8、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于；上述过电压检测装置由其一端连在穿过零序电流互感器3的一交流电源线的进入端上、其另一端连在穿过零序电流互感器3的另一交流电源线的穿出端上的第一压敏电阻器5及零序电流压感器3所组成，零序电流互感器3的输出端接到上述放大电路输入端。

9、按权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于；上述过电压检测装置包含第一压敏电阻器5、单向导通二极管20及电阻17，三者串联后连接在交流电源端，其电阻17两端则连接到上述第四晶体管11的基极与和整流电路6的低电位输出端a相连的公共地线上。

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