專(zhuān)利名稱(chēng)：一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種安全用電保護(hù)器，尤其是一種對(duì)低壓用電中相線過(guò)或欠電 壓、漏電壓或其它異常的電氣工況而動(dòng)作的安全用電保護(hù)器。
背景技術(shù)：
目前，在低壓用電系統(tǒng)，無(wú)論在國(guó)內(nèi)或國(guó)外，按國(guó)際電工委員會(huì)IEC標(biāo)準(zhǔn)或我國(guó)有 關(guān)規(guī)范的規(guī)定，均缺少完整的按故障電壓的大小設(shè)置其保護(hù)裝置的規(guī)定，人們只好采用替 代的辦法防護(hù)它。現(xiàn)有的過(guò)或欠電壓保護(hù)器，其相線的動(dòng)作電壓均為220V士50V以上時(shí)才可動(dòng)作， 其動(dòng)作時(shí)間T為1-5S，既不能滿足絕緣配合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的相電壓為220V的用電設(shè)備，所允許 的持續(xù)電壓不得大于250V的規(guī)定；又不能當(dāng)相線電壓過(guò)高與至380V時(shí)，按反時(shí)限的要求盡 快切除其故障源，不但易加速用電設(shè)備絕緣的老化、被燒損，還可引發(fā)爬電等電氣火災(zāi)與爆 炸等事故?，F(xiàn)有的一種帶中性線斷線故障的保護(hù)技術(shù)，雖然可解決動(dòng)作電壓可小于250V的 問(wèn)題，但由于中性點(diǎn)電位漂移的無(wú)規(guī)則性，當(dāng)取其偏差電壓，Ua彡30V時(shí)，疊加至各相線后， 只能是一相電壓接近250V，其它兩相可能被誤切除，而不能保障用電設(shè)備的連續(xù)可靠的工作。及現(xiàn)行的剩余電流動(dòng)作保護(hù)器RCD裝置，只能防護(hù)其所控線路內(nèi)部的漏電故障對(duì) 人們的危害，而不能防護(hù)通過(guò)PEN或PE線由外部引入故障電壓時(shí)對(duì)人們的危害；及現(xiàn)行的 等電位聯(lián)結(jié)技術(shù)，因其不能切除故障源，可使人們經(jīng)常生活與工作在“電樓”之中，其對(duì)裝置 外的導(dǎo)電體與大地之間的電位差，還可產(chǎn)生電火花，也可引發(fā)電氣火災(zāi)與爆炸等事故。特別是目前對(duì)多個(gè)或眾多的用電設(shè)備均采用共用同一接地或多處共用的接地裝 置，均可通過(guò)與它們之間相連接的PEN或PE線，將任意一點(diǎn)的故障電壓傳至所有與其有電 氣連接的用電設(shè)備的外殼上，還存在可使故障擴(kuò)大化的問(wèn)題，更不能保障人身的安全。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的問(wèn)題是提供一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，該保護(hù) 器根據(jù)中性線過(guò)偏差電壓或用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓切除各種故障源。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，包括為保護(hù)器提供直流穩(wěn)壓電源的降壓穩(wěn) 壓整流電路、M點(diǎn)制作電路、切除故障源電路，還包括一在M點(diǎn)與K點(diǎn)間取樣的用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)的保護(hù)電路；一在M點(diǎn)與中性線間取樣的中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路；所述的M點(diǎn)為取三組等同的阻抗，一端分別與相線Li、L2、L3相連接，另一端互相連 接的點(diǎn)；K點(diǎn)為M點(diǎn)與N線間兩串接的阻抗Rm與Rn的連接點(diǎn)；保護(hù)電路向切除故障源電路輸出指令信號(hào)。[0014]作為本實(shí)用新型的改進(jìn)所述中性線過(guò)偏差電壓的保護(hù)電路和用電設(shè)備外殼所載 有的故障電壓過(guò)高時(shí)的保護(hù)電路中還各設(shè)置一組計(jì)算故障電壓與時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)用的 電容充電與電阻反饋電路。作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)還包括相線電壓過(guò)或欠偏差保護(hù)電路，在相線電 壓過(guò)或欠偏差保護(hù)電路的故障信號(hào)輸出點(diǎn)與中性線過(guò)偏差電壓的取樣及處理電路的處理 器間設(shè)置有限制各相線的過(guò)或欠偏差電壓較小時(shí)其負(fù)荷被誤切除的連鎖電路。作為本實(shí)用新型的最佳方案在相線電壓過(guò)或欠偏差取樣及處理電路中設(shè)置計(jì)算 故障電壓與時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)的電容充電與電阻反饋電路。作為本實(shí)用新型的聯(lián)鎖電路的另一種實(shí)施方案在相線或與相線電壓變化相對(duì)應(yīng) 的點(diǎn)和中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路的處理器間，設(shè)置有限制各相線的過(guò)電壓較小時(shí)其負(fù)荷 被誤切除的連鎖電路。作為本實(shí)用新型的再一種實(shí)施方案用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)保護(hù) 電路和中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路共用一個(gè)單片機(jī)處理器，所述單片機(jī)處理器接收并處理 各保護(hù)電路的故障電壓信號(hào)，并向切除故障源電路輸出指令信號(hào)。有益效果在本實(shí)用新型中由于采取在M點(diǎn)與K點(diǎn)進(jìn)行取樣用以對(duì)設(shè)備外殼所 載有的故障電壓過(guò)高進(jìn)行防護(hù)、采取在M點(diǎn)與中性線間進(jìn)行取樣用以對(duì)中性線過(guò)偏差電壓 進(jìn)行防護(hù)，使本實(shí)用新型在工作過(guò)程中不受三相負(fù)荷變化的影響；由于采用了通過(guò)疊加計(jì) 算配電線路的過(guò)或欠偏差電壓與其所存在時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)，中性線過(guò)偏差電壓與其所有 在時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)，用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)與其所存在的時(shí)間的反時(shí)限 函數(shù)，作為判斷是否切除其各種故障電壓的依據(jù)，克服了現(xiàn)有技術(shù)中只能按照固定時(shí)限切 除其故障電壓的缺欠；由于在保護(hù)器中設(shè)置了連鎖電路，使得本實(shí)用新型在克服現(xiàn)行的相 線過(guò)或欠電壓保護(hù)裝置整定的動(dòng)作電壓過(guò)高不能保障用電設(shè)備安全的缺欠的同時(shí)，還克服 了現(xiàn)有的中性線斷線故障保護(hù)技術(shù)整定的動(dòng)作電壓較低時(shí)，誤切除全部單相用電負(fù)荷的缺 欠，從而達(dá)到既可保障人身的安全，又可保障某些用電設(shè)備仍可連續(xù)可靠的用電；還可防止 由于各種故障電壓引起的電氣火災(zāi)與爆炸等事故。

圖1是本實(shí)用新型對(duì)中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)與用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓 過(guò)高時(shí)保護(hù)電路圖；圖2是本實(shí)用新型按反時(shí)限函數(shù)對(duì)中性線過(guò)或欠偏差電壓加連鎖保護(hù)與對(duì)用電 設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)保護(hù)電路圖；圖3是本實(shí)用新型對(duì)三相線過(guò)或欠偏差電壓的保護(hù)電路圖；圖4是本實(shí)用新型按反時(shí)限函數(shù)對(duì)三相線過(guò)或欠偏差電壓的保護(hù)電路圖；圖5是本實(shí)用新型另一種對(duì)中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)的聯(lián)鎖電路圖；圖6是采用單片機(jī)做為三相線過(guò)或欠偏差電壓、中性線過(guò)偏差電壓與用電設(shè)備外 殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)處理器的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明[0027]圖1是本實(shí)用新型對(duì)中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)與用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓 過(guò)高時(shí)保護(hù)電路圖。對(duì)中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路的取樣電路為在M點(diǎn)與N線間取故障電 壓信號(hào)，且各用電設(shè)備均可借用各保護(hù)開(kāi)關(guān)已制作的M點(diǎn)，M點(diǎn)接穩(wěn)壓管Vsi的負(fù)極，其正極 接電阻R1, R1的另一端接電位器RP1，Rpi的分壓點(diǎn)接電容C1、發(fā)光二極管LED1的負(fù)極、與光 耦I(lǐng)C1的腳1，IC1的腳2接LED1的正極、C1的另一端、與N線。中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路的處理器為=IC1的腳5接直流電源正極VDD，腳4為 信號(hào)輸出點(diǎn)NM，接電阻R3、集成塊IC' 2的輸入端腳2與腳6，IC' 2腳7接電阻R3的另一 端；IC' 2的腳8與腳4接直流電源的正極VDD，腳5經(jīng)電容C2、與腳1均接Vss，腳3接二極 管Vdi的負(fù)極，Vm的正極接輸出端T ；當(dāng)中性線過(guò)偏差電壓已超過(guò)設(shè)定的允許值時(shí)，其處理 器即可發(fā)出瞬間切除故障源的指令信號(hào)；及通過(guò)共用的切斷故障源電路切除中性線的過(guò)偏 差電壓。用電設(shè)備所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)保護(hù)電路的取樣電路為在用電設(shè)備外殼點(diǎn) D'與K點(diǎn)間取信號(hào)，K點(diǎn)為M點(diǎn)與N線串接的兩個(gè)阻抗RM、RN的連接點(diǎn)；D'點(diǎn)不接地，按現(xiàn) 行規(guī)范必須接PE線時(shí)，宜采用可切除PE線的保護(hù)電器，以便避免用電設(shè)備間互相傳送故障 電壓可使故障擴(kuò)大化的問(wèn)題。各相線用電設(shè)備的外殼D'接一倒置的穩(wěn)壓器Vsil的負(fù)極，Vsil的正極接電阻R11, R11的另一端接電位器RP11，Rpii的分壓點(diǎn)接電容Cn、發(fā)光二極管LED11的正極、與光耦I(lǐng)C3的 腳1，IC3的腳2接LED11的負(fù)極、與C11的另一端、與二極管Vdk的正極，Vdk的負(fù)極與K點(diǎn)相 連接。用電設(shè)備所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)保護(hù)電路的處理器為IC3的腳5接直流電源 正極VDD，腳4輸出端為Dm點(diǎn)，接放電電阻R13、與集成塊IC' 4的腳6及腳2，電阻R13的另 一端接IC' 4的腳7，IC' 4的腳5經(jīng)電容C12、與其腳1均接Vss，IC' 8的腳8與腳4接直 流電源的正極VDD，腳3接二極管Vdii的負(fù)極，Vdii的正極接輸出點(diǎn)T。當(dāng)用電設(shè)備的外殼D'點(diǎn)所載有的故障電壓超過(guò)設(shè)定的允許值時(shí)，其處理器即可 發(fā)出瞬間切除故障源的指令信號(hào)；及通過(guò)共用的切斷故障源電路切除用電設(shè)備外殼所載有 的過(guò)高的故障電壓。圖2是本實(shí)用新型按反時(shí)限函數(shù)對(duì)中性線過(guò)或欠偏差電壓加連鎖保護(hù)與對(duì)用電 設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)的保護(hù)電路圖。中性線過(guò)或欠偏差電壓保護(hù)取樣電路為在M點(diǎn)與N線間取故障電壓信號(hào)，且各用 電設(shè)備均可借用各保護(hù)開(kāi)關(guān)已制作的M點(diǎn)，M點(diǎn)接穩(wěn)壓管Vsi的負(fù)極，其正極接電阻隊(duì)，隊(duì)的 另一端接電位器Rpi，Rpi的分壓點(diǎn)接電容C1、發(fā)光二極管LED1的負(fù)極、與光耦I(lǐng)C1的腳LIC1 的腳2接LED1的正極、C1的另一端、與N線。中性線過(guò)或欠偏差電壓保護(hù)處理器為=IC1的腳5接直流電源正極VDD，腳6接電阻 R2,腳4為信號(hào)輸出點(diǎn)Nm，接R2的另一端、充電電容1C、電阻R3、集成塊IC' 2的輸入端腳6， IC' 2腳7接電阻R3的另一端；腳2接相線過(guò)偏差電壓對(duì)中性線過(guò)偏差電壓的連鎖控制電路。所述連鎖控制電路為過(guò)偏差電壓取樣電路的輸出點(diǎn)Ga接穩(wěn)壓管Vstll的負(fù)極，Vsoi 正極接電位器Rroi，Rpoi的分壓點(diǎn)為輸出端Gla，過(guò)偏差電壓取樣電路的輸出點(diǎn)&接穩(wěn)壓管 Vs02的負(fù)極，Vstl2正極接電位器Rptl2, Rp02的分壓點(diǎn)為輸出端‘，過(guò)偏差電壓取樣電路的輸出
5點(diǎn)Gc接穩(wěn)壓管Vstl3的負(fù)極，Vstl3正極接電位器Rro3，Rp03的分壓點(diǎn)為輸出端Gm點(diǎn)Gu、G『Gu 分別與或門(mén)ICh的輸入端相連接，ICh的輸出端接IC' 2腳2;1(' 2的腳8與腳4接直流電 源的正極Vdd,腳5經(jīng)電容C2、與腳1、與IC的另一端均接Vss，腳3接二極管Vm的負(fù)極，Vm 的正極接輸出端T。計(jì)算故障電壓與時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)的電容充電與電阻反饋電路由電容IC和電阻 R2構(gòu)成，當(dāng)中性線過(guò)偏差電壓超過(guò)設(shè)定的允許值時(shí)，通過(guò)按其電壓的大小與其所存在的時(shí) 間對(duì)電容IC進(jìn)行疊加式充電，與通過(guò)電阻R2進(jìn)行負(fù)反饋，模仿熱元件可返回的功能，按中 性線的過(guò)偏差電壓與其所存在的時(shí)間反時(shí)限函數(shù)達(dá)到某一確切值后，其輸出端T即可發(fā)出 切除故障電壓的指令信號(hào)。用于電源進(jìn)線處的用電場(chǎng)所，需提高動(dòng)作電壓值或動(dòng)作時(shí)間應(yīng)增加一個(gè)ΔΤ值。其切除故障源電路為通過(guò)共用的切斷故障源電路切除中性線的過(guò)偏差電壓的故障源。用電設(shè)備所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)保護(hù)電路的取樣電路為在用電設(shè)備外殼點(diǎn) D'與K點(diǎn)間取信號(hào)，K點(diǎn)為M點(diǎn)與N線串接的兩個(gè)阻抗RM、Rn的連接點(diǎn)；D'點(diǎn)不接地，按 現(xiàn)行規(guī)范必須接PE線時(shí)，宜采用可切除PE線的保護(hù)電器，以便避免用電設(shè)備間互相傳送故 障電壓可使故障擴(kuò)大化的問(wèn)題；各相線用電設(shè)備的外殼D'接一倒置的穩(wěn)壓器Vsil的負(fù)極， Vsn的正極接電阻Rll，Rll的另一端接電位器RP11，RPll的分壓點(diǎn)接電容Cn、發(fā)光二極管 LED11的正極、與光耦I(lǐng)C3的腳1，IC3的腳2接LED11的負(fù)極、與C11的另一端、與二極管Vdk的 正極，Vdk的負(fù)極與K點(diǎn)相連接。用電設(shè)備所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)保護(hù)電路的處理器為IC3的腳5接直流電源 正極VDD, P 6接反饋電阻R12，腳4為輸出端Dffl點(diǎn)，接電阻R12的另一端、放電電阻R13、充電 電容2C、與集成塊IC' 4的腳6及腳2，電阻R13的另一端接IC' 4的腳7，IC' 4的腳5經(jīng) 電容C12、與其腳1、電容2C的另一端均接Vss，IC' 8的腳8與腳4接直流電源的正極VDD，腳 3接二極管Vdii的負(fù)極，Vdii的正極接輸出點(diǎn)T。當(dāng)用電設(shè)備的外殼D'點(diǎn)所載有的故障電壓 高與其所存在的時(shí)間反時(shí)限函數(shù)超 過(guò)某確切值時(shí)，集成塊IC' 44的腳3即可翻轉(zhuǎn)為低電平，輸出切除故障電壓的指令信號(hào)；及 通過(guò)共用的切斷故障源電路切除用電設(shè)備外殼所載有的過(guò)高的故障電壓。計(jì)算故障電壓與時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)的電容充電與電阻反饋電路由電容2C和電阻 R12構(gòu)成，當(dāng)用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓超過(guò)設(shè)定的允許值時(shí)，通過(guò)按其電壓的大小與 其所存在的時(shí)間對(duì)電容2C進(jìn)行疊加式充電，與通過(guò)電阻R12進(jìn)行負(fù)反饋，模仿熱元件可返回 的功能，按故障電壓與其所存在的時(shí)間反時(shí)限函數(shù)達(dá)到某一確切值后，其輸出端T即可發(fā) 出切除故障電壓的指令信號(hào)。圖3是本實(shí)用新型對(duì)三相線過(guò)或欠偏差電壓的保護(hù)電路圖，取三相交流電源的相 線U、L2, L3,分別接并聯(lián)元件電容C1與電阻1R，電容C3與電阻3R，電容C5與電阻5R的一 端，C1與IR的另一端接二極管Vd2的正極，C3與3R的另一端接二極管Vd6的正極，C5與5R 的另一端接二極管Vdici的正極，VD2、VD6、Vdio的負(fù)極互相連接后輸出直流電源的正極VDD，Vdd 接電容1C、與穩(wěn)壓管Vsi的負(fù)極、與電容3C、與穩(wěn)壓管Vs3的負(fù)極、與電容5C、與穩(wěn)壓管Vs5的 負(fù)極，進(jìn)行濾波穩(wěn)壓，至1C、3C、5C的另一端，與VS1、VS3、VS5的正極均與N線相連接輸出直流 電源的負(fù)極Vss，即接地。[0045]對(duì)于有三相電源的場(chǎng)所，采用三組單相橋式整流直流電路或三相半波整流直流電 路；對(duì)于僅有單相電源的場(chǎng)所，采用單相橋式整流電路或共用三相整流直流電源Vdd與Vss ； 該電源還可輸至各個(gè)用電設(shè)備的場(chǎng)所。各相線Li、L2、L3同時(shí)還分別同三組等同的相并聯(lián)的電容與電阻C2與2R、C4與4R、 C6與6R的一端相連接，C2、2R、C4、4R、C6、6R的另一端互相連接后形成輸出點(diǎn)M ；點(diǎn)M還可輸 出到鄰近的各用電設(shè)備。直流電源Vdd與Vss間接電位器Rp2與電阻R3，其連接點(diǎn)可輸出L1相穩(wěn)壓信號(hào)，接雙 運(yùn)算放大器F1的一輸入端；相線L1經(jīng)二極管VD1、電阻R1、電位器R' P1、電阻R2接N線，在 R' P1與R2的連接點(diǎn)L'工輸出L1相電壓變化電壓信號(hào)，接F1的另一輸入端，由F1進(jìn)行減 法運(yùn)算其輸出端為GA，可輸出L1相過(guò)或欠偏差電壓信號(hào)。直流電源Vdd與Vss間接電位器Rp5與電阻R16，其連接點(diǎn)可輸出L2相穩(wěn)壓信號(hào)，接雙 向運(yùn)算放大器F2的一輸入端，相線L2經(jīng)二極管VD5、電阻R14、電位器R' P4、電阻R15接N線， 在R' P4與R15的連接點(diǎn)L' 2輸出L2相電壓變化信號(hào)，接F2的另一輸入端，由F2進(jìn)行減法 運(yùn)算，其輸出端為GB，可輸出L2相過(guò)或欠偏差電壓信號(hào)。直流電源Vdd與Vss間接電位器Rp8與電阻R29，其連接點(diǎn)可輸出L3相穩(wěn)壓信號(hào)，接雙 向運(yùn)算放大器F3的一輸入端，相線L3經(jīng)二極管VD9、電阻R27、電位器R' P7、電阻R28接N線， 在R'卩與‘的連接點(diǎn)L' 3輸出L3相電壓變化信號(hào)，接F3的另一輸入端，由F3進(jìn)行減法 運(yùn)算，其出端為Gc，可輸出L3相過(guò)或欠偏差電壓信號(hào)。考慮用電負(fù)荷矩的影響，在接近電源處，應(yīng)將R' P1, R' p4, R'卩取較大值；圖中 點(diǎn)ga、Gb、Gc同時(shí)還向中性線過(guò)偏差保護(hù)電路輸出信號(hào)。各相線的過(guò)或欠偏差電壓的處理器為輸出點(diǎn)Ga接穩(wěn)壓管Vs2的負(fù)極，正極接電位器RP3，Rp3的其分壓點(diǎn)接光耦I(lǐng)C1的腳 1，腳2接Vss，腳5接VDD，腳4接電阻R13、集成塊IC' 2的腳2與腳6，IC' 2的腳7接R13的 另一端，腳8與腳4接直流電源VDD,P 5經(jīng)電容C7、與腳1均接Vss，腳3接二極管VD13的負(fù) 極，正極接輸出點(diǎn)T。輸出點(diǎn)Gb接穩(wěn)壓管Vs4的負(fù)極，正極接電位器RP6，Rp6的其分壓點(diǎn)接光耦I(lǐng)C3的腳 1，腳2接Vss，腳5接VDD，腳4接電阻R26、集成塊IC' 4的腳2與腳6，IC' 4的腳7接R26的 另一端，腳8與腳4接直流電源VDD,P 5經(jīng)電容C8、與腳1均接Vss，腳3接二極管VD14的負(fù) 極，正極接輸出點(diǎn)T。輸出點(diǎn)G。接穩(wěn)壓管Vs6的負(fù)極，正極接電位器RP9，Rp9的分壓點(diǎn)接光耦I(lǐng)C5的腳1， 腳2接Vss，腳5接VDD，腳4接電阻R39、集成塊IC' 6的腳6與腳2，IC' 6的腳7接R39的 另一端，腳8與腳4接直流電源VDD，腳5經(jīng)電容C9、與腳1均接Vss，腳3接二極管Vd15的負(fù) 極，正極接輸出點(diǎn)T。當(dāng)各相線的過(guò)或欠偏差電壓超過(guò)設(shè)定的允許值時(shí)，其處理器即可發(fā)出瞬間切斷故 障源的指令信號(hào)。其切除故障電壓電路為光耦I(lǐng)C7的腳1經(jīng)電阻R39接VDD，腳2接點(diǎn)T，腳5接電阻 R4(1，R4。的另一端接雙向可控硅BCR的控制極，腳4接BCR的一端、與接電阻R41、交流電源L2, R41的另一端接壓敏電阻Ry與電容Cltl，交流電源L1接Cltl、與Ry的另一端、與跳閘線圈QD， QD的另一端接BCR的另一端，當(dāng)與T點(diǎn)相連接的任意一個(gè)二極管的負(fù)極出現(xiàn)低電位時(shí)，光耦I(lǐng)C7的直流電源電壓通過(guò)其腳1與腳2均可被導(dǎo)通，使其腳5與腳4間輸出一電壓到雙向可 控硅BCR的觸發(fā)極，BCR被導(dǎo)通后，使跳閘線圈得電，驅(qū)動(dòng)三相四線制的三相線路、或單相線 路、或單相分支線路的主保護(hù)開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘，完成切除故障源的目的，此切除故障電壓電路 即為保護(hù)器的切除故障源電路。IC7的輸出信號(hào)，還可通過(guò)電子元件放大，取直流電源與直流跳閘線圈，使主保護(hù) 開(kāi)關(guān)跳閘用以切除故障源，或各相設(shè)置獨(dú)立的處理器與切斷故障電路，以便發(fā)出警告信號(hào)。圖4是本實(shí)用新型按反時(shí)限函數(shù)對(duì)三相線過(guò)或欠偏差電壓的保護(hù)電路圖。取三相交流電源的相線Lp L2, L3,分別接并聯(lián)元件電容C1與電阻1R，電容C3與電 阻3R，電容C5與電阻5R的一端，C1與IR的另一端接二極管Vd2的正極，C3與3R的另一端 接二極管Vd6的正極，C5與5R的另一端接二極管Vdici的正極，VD2、VD6、V_的負(fù)極互相連接后 輸出直流電源的正極VDD，Vdd接電容1C、與穩(wěn)壓管Vsi的負(fù)極、與電容3C、與穩(wěn)壓管Vs3的負(fù) 極、與電容5C、與穩(wěn)壓管Vs5的負(fù)極，進(jìn)行濾波穩(wěn)壓，至1C、3C、5C的另一端，與VS1、VS3、VS5的 正極均與N線相連接輸出直流電源的負(fù)極Vss，即接地。對(duì)于有三相電源的場(chǎng)所，采用三組單相橋式整流直流電路或三相半波整流直流電 路；對(duì)于僅有單相電源的場(chǎng)所，采用單相橋式整流電路或共用三相整流直流電源Vdd與Vss ； 該電源還可輸至各個(gè)用電設(shè)備的場(chǎng)所。各相線Li、L2、L3同時(shí)還分別同三組等同的相并聯(lián)的電容與電阻C2與2R、C4與4R、 C6與6R的一端相連接，C2、2R、C4、4R、C6、6R的另一端互相連接后形成輸出點(diǎn)M ；點(diǎn)M還可輸 出到鄰近的各用電設(shè)備。直流電源Vdd與Vss間接電位器Rp2與電阻R3，其連接點(diǎn)可輸出L1相穩(wěn)壓信號(hào)，接雙 運(yùn)算放大器F1的一輸入端；相線L1經(jīng)二極管VD1、電阻R1、電位器R' P1、電阻R2接N線，在 R' P1與R2的連接點(diǎn)L'工輸出L1相電壓變化電壓信號(hào)，接F1的另一輸入端，由F1進(jìn)行減 法運(yùn)算其輸出端為GA，可輸出L1相過(guò)或欠偏差電壓信號(hào)。直流電源Vdd與Vss間接電位器Rp5與電阻R16，其連接點(diǎn)可輸出L2相穩(wěn)壓信號(hào)，接雙 向運(yùn)算放大器F2的一輸入端，相線L2經(jīng)二極管VD5、電阻R14、電位器R' P4、電阻R15接N線， 在R' P4與R15的連接點(diǎn)L' 2輸出L2相電壓變化信號(hào)，接F2的另一輸入端，由F2進(jìn)行減法 運(yùn)算，其輸出端為GB，可輸出L2相過(guò)或欠偏差電壓信號(hào)。直流電源Vdd與Vss間接電位器Rp8與電阻R29，其連接點(diǎn)可輸出L3相穩(wěn)壓信號(hào)，接雙 向運(yùn)算放大器F3的一輸入端，相線L3經(jīng)二極管VD9、電阻R27、電位器R' P7、電阻R28接N線， 在R'卩與‘的連接點(diǎn)L' 3輸出L3相電壓變化信號(hào)，接F3的另一輸入端，由F3進(jìn)行減法 運(yùn)算，其出端為Gc，可輸出L3相過(guò)或欠偏差電壓信號(hào)?？紤]用電負(fù)荷矩的影響，在接近電源處，應(yīng)將R' P1、R' P4、R'卩取較大值；圖中 點(diǎn)ga、Gb、Gc同時(shí)還向中性線過(guò)偏差保護(hù)電路輸出信號(hào)。各相線的過(guò)或欠偏差電壓的處理器為，輸出點(diǎn)Ga接穩(wěn)壓管Vs2的負(fù)極，正極接電位 器Rp3, Rp3的其分壓點(diǎn)接光耦I(lǐng)C1的腳1，腳2接Vss，腳5接Vdd,腳6接反饋電阻R12，腳4接 R12的另一端、充電電容2C、電阻R13、集成塊IC' 2的腳2與腳6，IC' 2的腳7接R13的另一 端，腳8與腳4接直流電源VDD，腳5經(jīng)電容C7、與腳1、及電容2C的另一端均接Vss，腳3接 二極管VD13的負(fù)極，正極接輸出點(diǎn)T。輸出點(diǎn)Gb接穩(wěn)壓管Vs4的負(fù)極，正極接電位器RP6，Rp6的其分壓點(diǎn)接光耦I(lǐng)C3的腳1，腳2接Vss，腳5接VDD，腳6接反饋電阻R25，腳4接R25的另一端、充電電容4C、電阻R26、集 成塊IC' 4的腳2與腳6，IC' 4的腳7接R26的另一端，腳8與腳4接直流電源VDD，腳5經(jīng) 電容C8、與腳1、及電容4C的另一端均接Vss，腳3接二極管VD14的負(fù)極，正極接輸出點(diǎn)T。輸出點(diǎn)Gc接穩(wěn)壓管Vs6的負(fù)極，正極接電位器RP9，Rp9的分壓點(diǎn)接光耦I(lǐng)C5的腳1， 腳2接Vss，腳5接Vdd,腳6接反饋電阻R38，腳4接R38的另一端、充電電容6C、電阻R39、集成 塊IC' 6的腳6與腳2，IC' 6的腳7接R39的另一端，腳8與腳4接直流電源VDD，腳5經(jīng)電 容C9、與腳1、及電容6C的另一端均接Vss，腳3接二極管Vd15的負(fù)極，正極接輸出點(diǎn)T。當(dāng)各相線的過(guò)或欠偏差電壓超過(guò)一定值時(shí)，其Vs2或Vs4或Vs6才可導(dǎo)通，輸出其故 障電壓信號(hào)，并通過(guò)各自的電位器進(jìn)行調(diào)壓，使各相的光耦元件腳1與腳2間得電，光耦由 腳5經(jīng)腳4對(duì)各相的充電電容進(jìn)行充電，當(dāng)其過(guò)或欠電壓與其所存在的時(shí)間反時(shí)限函數(shù)達(dá) 到某一確切值時(shí)，其各相集成塊的輸出端即可翻轉(zhuǎn)，使輸出端腳3為低電平，即可發(fā)出切斷 故障源的指令信號(hào)。計(jì)算故障電壓與時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)的電容充電與電阻反饋電路由電容2C和電阻 R12>電容4C和電阻R25、電容6C和電阻R38構(gòu)成，當(dāng)相線的過(guò)偏差電壓超過(guò)設(shè)定的允許值時(shí)， 通過(guò)按其電壓的大小與其所存在的時(shí)間對(duì)電容2C或4C或6C進(jìn)行疊加式充電，與通過(guò)電阻 R12或R25或R38進(jìn)行負(fù)反饋，模仿熱元件可返回的功能，按故障電壓與其所存在的時(shí)間反時(shí) 限函數(shù)達(dá)到某一確切值后，其輸出端T即可發(fā)出切除故障電壓的指令信號(hào)。其切除故障電壓電路為光耦I(lǐng)C7的腳1經(jīng)電阻R39接VDD，腳2接點(diǎn)T，腳5接 電阻R4tl, R40的另一端接雙向可控硅BCR的控制極，腳4接BCR的一端、與接電阻R41、交流電 源L2，R41的另一端接壓敏電阻Ry與電容Cltl，交流電源L1接Cltl、與Ry的另一端、與跳閘線圈 QD, QD的另一端接BCR的另一端，當(dāng)與T點(diǎn)相連接的任意一個(gè)二極管的負(fù)極出現(xiàn)低電位時(shí)， 光耦I(lǐng)C7的直流電源電壓通過(guò)其腳1與腳2均可被導(dǎo)通，使其腳5與腳4間輸出一電壓到 雙向可控硅BCR的觸發(fā)極，BCR被導(dǎo)通后，使跳閘線圈得電，驅(qū)動(dòng)三相四線制的三相線路、或 單相線路、或單相分支線路的主保護(hù)開(kāi)關(guān)進(jìn)行跳閘，完成切除故障源的目的，此切除故障電 壓電路即為保護(hù)器的切除故障電壓電路。IC7的輸出信號(hào)，還可通過(guò)電子元件放大，取直流電源與直流跳閘線圈，使主保護(hù) 開(kāi)關(guān)跳閘用以切除故障源，或各相設(shè)置獨(dú)立的處理器與切斷故障電路，以便發(fā)出警告信號(hào)。圖5是本實(shí)用新型另一種對(duì)中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)的聯(lián)鎖電路圖。在相線Li、L2、 L3和N線間取信號(hào)，L1接電阻R1, R1的另一端接電阻R4與電位器Rpi的分壓點(diǎn)，Rpi的另一 端點(diǎn)接穩(wěn)定管Vsi的負(fù)極，Vsi的正極接電容C1、發(fā)光二極管LED1的負(fù)極、與光耦I(lǐng)C1的腳1， IC1的腳2接LED1的正極、C1與R4的另一端、與N線，腳5接直流電源的正極VDD，腳4為輸 出端Gu ;L2接電阻R2，R2的另一端接電阻R5與電位器Rp2的分壓點(diǎn)，RP2的另一端接穩(wěn)定管 Vs2的負(fù)極，Vs2的正極接電容C2、發(fā)光二極管LED2的負(fù)極、與光耦I(lǐng)C2的腳1，IC2的腳2接 LED2的正極、C2與R5的另一端、與N線，腳5接直流電源的正極VDD，腳4為輸出端Glb ；L3接 電阻R3，R3的另一端接電阻R6與電位器Rp3的分壓點(diǎn)，Rp3的另一端接穩(wěn)定管Vs3的負(fù)極，Vs3 的正極接電容C3、發(fā)光二極管LED3的負(fù)極、與光耦I(lǐng)C3的腳1，IC3的腳2接LED3的正極、C3 與R6的另一端、與N線，腳5接直流電源的正極VDD，腳4為輸出端G『也可以用與相線電壓變化相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)L' pL' 2、L' 3替換LpL2、L3點(diǎn)制做連鎖 電路。[0075]圖中各相線過(guò)或欠電壓，通過(guò)電阻或阻抗VRyR3降壓，由R4、R5、R6輸出相線電壓 信號(hào)，當(dāng)它大于設(shè)定的電壓值時(shí)，其輸出點(diǎn)Gu、Glb, Glc可替代圖2中的Gu、Glb, Glc點(diǎn)，起相 應(yīng)的連鎖作用。圖6是采用單片機(jī)做為三相線過(guò)或欠偏差電壓、中性線過(guò)偏差電壓，與用電設(shè)備 外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)處理器的電路圖。取直流電源正極VDD，接電阻R1降壓，R1的 另一端接電位器Rpi的分壓點(diǎn)與單片機(jī)PIC的腳20，PIC的腳1經(jīng)電阻R2、與腳8、與腳19、 與Rpi的另一端均接Vss，腳9、腳10分別接晶體振蕩器XT的兩端，XT的一端接電容Ctll，另一 端接電容Ctl2, C01與Ctl2的另一端互相相接，其連接點(diǎn)接Vss，各種故障電壓信號(hào)的輸出點(diǎn)Ga、 Gb、Gc、Dm、NM、與 N' M 分別接腳 AN。、AN1, AN2, AN3> RB6 與 RB7,腳 RB1 接輸出端 T。
權(quán)利要求一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，包括為保護(hù)器提供直流穩(wěn)壓電源的降壓穩(wěn)壓整流電路、M點(diǎn)制作電路、切除故障源電路，其特征是還包括一在M點(diǎn)與K點(diǎn)間取樣的用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)的保護(hù)電路；一在M點(diǎn)與中性線間取樣的中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路；所述的M點(diǎn)為取三組等同的阻抗，一端分別與相線L1、L2、L3相連接，另一端互相連接的點(diǎn)；K點(diǎn)為M點(diǎn)與N線間兩串接的阻抗RM與RN的連接點(diǎn)；保護(hù)電路向切除故障源電路輸出指令信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，其特征是所述中性 線過(guò)偏差電壓的保護(hù)電路和用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)的保護(hù)電路中還各設(shè) 置一組計(jì)算故障電壓與時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)用的電容充電與電阻反饋電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，其特征是還包括相 線電壓過(guò)或欠偏差保護(hù)電路，在相線電壓過(guò)或欠偏差保護(hù)電路的故障信號(hào)輸出點(diǎn)與中性線 過(guò)偏差電壓的取樣及處理電路的處理器間設(shè)置有限制各相線的過(guò)或欠偏差電壓較小時(shí)其 負(fù)荷被誤切除的連鎖電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，其特征是在相線電 壓過(guò)或欠偏差取樣及處理電路中設(shè)置計(jì)算故障電壓與時(shí)間的反時(shí)限函數(shù)的電容充電與電 阻反饋電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，其特征是在相 線或與相線電壓變化相對(duì)應(yīng)的點(diǎn)和中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路的處理器間，設(shè)置有限制各 相線的過(guò)電壓較小時(shí)其負(fù)荷被誤切除的連鎖電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，其特征是用電設(shè)備 外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)保護(hù)電路和中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路共用一個(gè)單片機(jī)處 理器，所述單片機(jī)處理器接收并處理各保護(hù)電路的故障電壓信號(hào)，并向切除故障源電路輸 出指令信號(hào)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種在用電端設(shè)置的安全用電保護(hù)器，包括為保護(hù)器提供直流穩(wěn)壓電源的降壓穩(wěn)壓整流電路、M點(diǎn)制作電路、切除故障源電路，還包括一在M點(diǎn)與K點(diǎn)間取樣的用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓過(guò)高時(shí)的保護(hù)電路；一在M點(diǎn)與中性線間取樣的中性線過(guò)偏差電壓保護(hù)電路；所述的M點(diǎn)為取三組等同的阻抗，一端分別與相線L1、L2、L3相連接，另一端互相連接的點(diǎn)；K點(diǎn)為M點(diǎn)與N線間兩串接的阻抗RM與RN的連接點(diǎn)；保護(hù)電路向切除故障源電路輸出指令信號(hào)，該保護(hù)器根據(jù)中性線過(guò)偏差電壓或用電設(shè)備外殼所載有的故障電壓切除各種故障源。
文檔編號(hào)H02H3/20GK201656422SQ20102010540
公開(kāi)日2010年11月24日 申請(qǐng)日期2010年2月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月2日
發(fā)明者張清武, 田忠孝, 袁立杰 申請(qǐng)人:田忠孝