專利名稱:能識別相(火)線與零線的用電保安裝置的制作方法
本發明屬電氣安全技術領域：
中的一種用電保安裝置。
隨著電氣化水平的提高，安全用電問題越顯得重要，目前，常用的保安方法及其存在的問題是(一)電氣設備非載流體部份接地，目前仍是較可靠的安全措施。現在的電氣設備也都采用帶有地線的插頭插座。但接地裝置工程復雜，我國家庭和小企業一般不具備合格的接地裝置，因此廠家生產產品的接地插頭多為虛設，未發揮應有作用。
(二)用一般接零(將電器非載流部份與電源零線相聯)代替接地。此法雖簡單易行，但可靠性差，下列情況不但不起保護作用，反而有使正常電器的殼體帶電的嚴重危險1.當電源線進行過重新接線，插頭座更換等工作造成相線(火線)與零線接反時；2.當刮風等外力造成零線斷線時；3.當零線上聯接點，插接件接觸不良造成時斷時通時；4.許多家庭的零線裝有熔斷器，當其熔絲熔斷時；現在有許多“保安插座”、“家電安全保護器”等市售產品和介紹文章，其實都存在上述危險性，因此也是不可靠的。
(三)漏電式觸電保安器。
本法存在的問題是1.人體觸電之后它才動作，不能防止觸電事故的發生；只能減小觸電傷亡程度。
2.雖其動作電流可調到10毫安以下，但人體實際觸電流并不取決于觸電保安器，而取決于觸電條件，因此，實際觸電電流可能比保安電流大幾十倍、幾百倍。這種保安器不能保證人體觸電時的安全。
3.在霉雨季節、在電網比較陳舊時，各種干擾電壓造成電網漏電流很容易引起這種保安器誤動作。
二本發明的目的在于要妥善解決上述矛盾，尋求一種工廠產品代替用戶分散安裝地線。本發明的保安裝置中采用了簡捷而有效用電安全措施；用“安全零線”或“電子保安線”代替地線進行用電安全保護。
這里所提“安全零線”是指不會存在上文所列舉的接零危險性的零線，“電子保安線”是指不存在上文接零危險性的安全保護線，該線所保護的電器，由于漏電使機殼出現危險電位(即該線對“安全零線”或對地的電壓大于某指定值)時，該保安線能觸發保護設備動作，切斷已損電器的電源，以達到保安的目的。
本發明的技術要點是保安裝置中有自動識別相線(火線)與零線的部件B(見圖1)，有能在相零接反、零線斷線或電器漏電等情況下切斷電源的自動開關K，有監測電器非載流導體電位的部件C。圖中D為用電器，M為提供參考電位的接地物體。
上述自動識別相、零線并具保護性切斷功能的開關裝置可以有多種型式的線路和結構，例如1.雙CMOS觸發器構成的“安全零線”保安插座(見圖2)，圖中輸入電源分別經過自動開關－－繼電器J的兩個常開觸點J1J2接到輸出插座S，非門F1與F2、F3與F4分別構成二只雙穩態觸發器。接通電源時，由于電容C1二端電壓不能突變，F2搶通輸出低電平、繼電器不吸合，電源不能接至輸出插座，F1輸出為高電平，發光管D1發光指示出應予啟動，即用手摸一下觸摸板M，使觸發器系統的浮動電位穩在人體的近似接地電位，如這時裝有氖管的監測頭P1所聯電源線為零線，沒有信號輸入觸發器，啟動無效，應將輸入插頭位置對調；如P1點所接為相線(火線)，用手觸及觸摸板時，P1點即輸入信號使觸發器F1F2翻轉，發光管D2發亮指示工作進入正常，同時，繼電器常開觸點J1與J2吸合，電源送至輸出插座S，其中零線還接到聯接電器殼體的插孔上，對電器起接零保護作用，這里輸出的零線是具有“安全零線”特征的電源相線、零線接錯時，觸發器不能觸發，繼電器不吸合，不會把錯誤的零線接到輸出端，當各種原因引起二根電源線中的零線斷線時，繼電器失壓釋放，也使電器脫離電源，圖中第二只觸發器F3F4起著復核作用，如由于某種特殊原因造成第一只觸發器誤觸發，將相線、零線錯誤地接到輸出插孔上，此時第二只觸發器監測到零線的錯誤電位，能立即翻轉，(原理同前)，輸出信號通過D4反饋到第一觸發器，將其翻轉復原，立即切斷輸出電源，故可以說這種電路是具有雙保險的。檢測頭中串進起輝電壓70伏左右的氖管(氖氣輝光燈)是為了防止誤觸發。
2.雙CMOS觸發器構成能隨時監測用電器殼體對零線電壓的“電子保安線”保安插座(見附圖2)，圖中有兩只由非門構成的雙穩態觸發器，第一只觸發器F1F2的作用是保證將電源的相線和零線正確地連到輸出插座的相應插孔，其原理與方法同前。本裝置中輸出插座聯接電器外殼的保安插孔與檢測系統的直流電源Vss相接，其監測頭P2與零線插孔相連。因此，本電路中第二只觸發器起著監測連接機殼的插孔與電源零線間電壓V的作用。當V大于指定的動作電壓V(36伏左右)時，第二觸發器翻轉，F3輸出低電平，通過D4使第一觸發器翻轉復原，切斷輸出電源，本裝置中Vss線到電器機殼的聯線，具有上述電子保安線的特征，它保證了電器機殼不至于出現對人有危險的電位，調整比值RP2／R02可改變保護動動作電壓V改變阻值RP2＋RO2可改變動作電流。
3.簡易接地式保安插座在電氣安全技術規程中，是不允許以一般水管、暖氣管、煤氣管等接地金屬體代替地線的，因為這些管道聯接處，可能存在較大的電阻，如果用它們代替地線，則在相線對機殼短路時，可能使該地段的管道都帶上危險的高壓，擴大觸電事故。
但如果我們利用圖1電路，將其觸摸板與自來水管等與大地聯接的不會帶電的金屬體相連，卻能起到良好的接地保護作用，當保安插孔的對地電位達到某指定值(辟如說36伏)時，該電路中F3F4組成的觸電器即能翻轉，切斷電源或發出警報。這里對接地金屬體的接地電阻的要求是很低的——小于數MΩ左右即可以了。它們只提供供比較的參考電位，因此，自來水管、暖氣管，放在地面的金屬物體，甚至有時打在墻上的一枚鐵釘，都可作為本保安插座的接地體。由于線路上有高電阻RP2限流，在電器設備發生對機殼短路故障時，這些供參考的“接地金屬體”只通過極小的比較電流(小于0.1MA)是不會發生危險的。
在采用上述電路的插座中，相線對機殼短路時短路電流是很大的，為克服這個缺點，可將上述電路中零線插孔與保安插孔間的短接線，改成100K左右的電阻，這樣，相線對機殼的短路電流可限制在2MA左右，而電源對機殼輕微的漏電又不致引起誤動作。
4.多功能保安插座圖4是一種保安功能齊全的插座，它具有如下功能(一)主動保安功能，即在電器非載流導體(機殼)出現危險電位時自動切斷電源。
(二)被動式觸電保護功能，即人體直接碰觸帶電導體形成觸電時，迅速切斷電源。
(三)過電壓保護功能。
(四)過電流保護功能。
主動保安功能仍由F1F2F3F4F5F6組成的觸發器完成的，其原理與圖3基本相同。被動式觸電保護功能由漏電流檢測線圈L3L4(并繞原繞組)及L5(付繞組)組成。
與通常被動式觸電保安器及圖2圖3保安器相比，本保安插座功能亦較為安善，即它具有自動重合閘功能，當有人發生觸電時，或者由于雷擊、電網操作過電壓及電網中出現短路電流等瞬間原因造成保安插座動作，切斷電源，經過若干秒鐘之后，本保安插座能進行一次自動重合閘，繼電器重新吸合送電，如果是由于電器損壞引起漏電，則重合閘失敗，電源將再次切斷，直到有人處理，重合閘功能系由F7F8組成的單穩態電路來完成的，重合閘失敗后的切斷電源工作是由與非門yF及觸發器F3F4完成的。當單穩態電路被觸發后，F8輸出低電平，通過D6控制F5F6暫時關斷電源，同時F7通過C5輸出一個正脈沖到yF輸入端B，但此時與非門yF輸入端A的電位還未上升為高電平，yF無信號輸出，當暫穩態結束時，電源接通，如在暫穩期間電源故障現象已自行消除(如雷擊現象已過去)不再存在觸發信號，B端始終保持低電平，yF也無信號輸出，如電路系統故障未消除，(如電器已壞)，單穩復原(重合閘后)故障信號再次通過D5或D9再次使剛復原的單穩電路重新翻轉，則F7輸出端剛變成低電平又跳為高電位，即輸出一個負脈沖，其后沿(上升沿)通過C5使yF的輸出端B出現一個正脈沖，此刻，yF輸入端A由于積分延時還保持高電平，即此時刻yF的二個輸入端均為高電平，yF輸出一負脈沖，通過D1使雙穩態觸發器F3F4翻轉，再通過D4控制F5F6的翻轉，切斷電源。
過電壓保護功能是由電阻R4電位器W2及三極管BG2完成的，電壓過高時，BG2導通，使觸發器F5F6翻轉。
過電流保護借助電流互感器L1L2完成。
在以上例子中，交流電的控制是由繼電器實現的，若電路略加修改，用可控硅進行交流控制也是可行的。
三本發明方法的優點1.比現行的接地線保護法簡單得多，不要求用戶埋設接地裝置，廣大用戶將樂于采用。
特別在不宜采用接地接零保護的地方－－操作或維修過程中工作人員可能同時碰到載流導體和設備機殼或框架的地方，采用“電子保安線”進行保護最理想。本裝置將會發揮設備損壞(漏電)保護和觸電保護雙重作用。
2.比現行接零保護可靠得多。本裝置在零線斷線，零線接觸不良及相線零線接反等情況下，均能保證受保護的外殼不出現危險電位。
3.本法適用范圍廣，應用方式靈活，既適用于與地絕緣的電器也適用于與地接觸的電器，它既可對用戶的整個用電系統進行保護，又可安裝進單個電器內對該電器進行保護。本裝置適用于單相電器，也可通過交流接觸器對三相電器進行安全保護。
四實現本發明的途徑1.由工廠生產具有“安全零線”或“電子保安線”的插座，供應城鄉家庭及企業應用。
2.在洗衣機、電冰箱、電風扇等容易發生觸電事故的家電設備中，采用本裝置原理，將“電子保安線”直接接到家電設備的機殼中，然后家電設備的三線插頭改為易為用戶接受的二線插頭，這樣將大大方便用戶。
3.在應用可控硅的設備中，利用本裝置原理，將“安全零線”引入電路中以代替控制可控硅用的隔離變壓器或光電偶合器。
權利要求
1.一種可將電器非載流導體部份與電源零線相連接的保安裝置，其特征是(1)具有自動識別相(火)線與零線的部件B；(2)具有可以切斷電器電源的自動開關K。
2.根據權利要求
1所述裝置，其特征是與電器非載流導體相連的部件通過電阻器與零線相連。
3.根據權利要求
1、2所述裝置，其特征是識別相、零線的部件為MOS或其他高輸入阻抗器件組成的觸發器，其檢測頭內串接有氖泡(氖氣輝光燈)和二極管。
專利摘要
現在電氣安全技術存在下列問題1.接地保護可靠，但安裝工程復雜；2.一般接零保護與觸電保安器不可靠。本用電保安裝置解決了上述矛盾，提供了簡便而可靠的用電安全保護，其原理是自動識別零線后監測電器外殼對零線的電壓，或將電器外殼直接與“可靠零線”相聯。
文檔編號H02H11/00GK86206840SQ86206840
公開日1988年2月10日 申請日期1986年9月15日
發明者徐日沾, 沈宇, 徐韌 申請人:徐日沾, 沈宇, 徐韌導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan