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家用漏电保护器功能扩展电路
类别:电子综合  
 
本例介绍在家用漏电保护器外围增加一些元器件或附加电路,可扩展保护器的功能。

(1)简易过压保护电路。有些地区市电电压波动较大,可能会因电压过高而造成用电器具损坏。如果在漏电保护器上外接一只压敏电阻或气体放电管,使其具有“过压保护”的功能,就可使用电器具得到保护。

保护元件接法如图(a)、(b)所示、交流220V市电的峰值是311V,允许市电电压升高10%,这时峰值达342V,故取击穿电压为350V的保护元件。当市电电压升高超过10%时,保护元件击穿,流过漏电保护器相线和零线的电流不平衡,漏电保护器动作,内部开关跳闸,切断市电,从而有效地保护了用电器具。

(2)过压过流保护电路。本附加电路可使家用漏电保护器兼有过流、过压保护的功能且过流、过压的整定值可调。当市电电压或负载电流超过整定值时,漏电保护器即跳闸,从而使负载得到保护,起到过压过流保护开关的作用。

工作原理

附加电路如图(c)所示,图(c)中C033接成两组施密特电路,用作信号鉴别。R2、VD2、Ra、Rb等组成电压信号取样电路,电流互感器TA、VD3、Rc、Rd等组成电流信号取样电路,Ra、Rc分别为过压保护及过流保护的调整电阻。现以过压保护为例简要说明其工作原理:电路中必须保证C033及继电器的工作电压的建立早于信号电压的建立,以避免由于信号电压建立过早使施密特电路翻转、三极管导通而使工作电压不能建立。为此,电路工作电压取自漏电保护器的进线侧。这样,当市电接通后,市电立即通过R1,VD1向C1充电,由VD6稳压后作为系统工作电压,而漏电保护器合闸以后才会有信号电压及电流,因此工作电压的建立比信号电压建立早。合闸后,电压取样电路输出取样电压,当此电压超过确定值时,电压检测施密特电路翻转,输出高电位,三极管VT导通,继电器吸合,漏电保护器通过继电器接点K1及R3获得漏电信号而跳闸,完成过压保护动作。

过流保护工作原理与此相仿,不再重复。

元器件选择

电流互感器TA可以参照例100及例101自制,只要其二次侧能输出6V左右的电压即可。

VT用9013或3DG12型硅NPN中功率三极管,要求电流放大系数月>100。VD1~VD3用1 N4007型硅整流二极管;VD6用6V、0.25W硅稳压二极管,如2CW54、1 N4627型等。

K可选用6V4098系列继电器。其他元器件无特殊要求,可按图中所标型号及参数进行选用。

(3)断流自动保护电路。日常生活中有需要用到断流自动保护的例子。例如,有一淋浴器,加热结束后能够自动切断加热负载的电流,即能够自动断流,但断流后整个设备并未与市电隔离。为了安全,要求用户拔掉电源插头后再用,不太方便。如果没有拔电源插头,虽然保护器有保安功能,但仍然存在不安全因素。本电路可实现淋浴器断流后与市电的自动隔离,故而称为断流自动保护电路。

工作原理

电路如图(d)所示,漏电保护器合闸以后,淋浴器开始加热,负载电流流经电流互感器TA的一次绕组,在二次绕组产生感应电压作为控制电路的控制信号及工作电源。由于C1远小于C2,故二次绕组电压经D1整流很快在C1上建立负电压。此负电压经R1使三极管VT的基极为负电位,控制VT不能导通。二次绕组电压经D2整流向C2充电,在C2上建立正电压,作为继电器的工作电压。由于VT截止,故继电器K不动作。加热结束后,淋浴器切断加热负载,流经电流互感器一次绕组的电流消失,二次绕组感应电压也消失,C1上的电压迅速通过二次绕组线圈、VD2、R2、R1放电,负电压消失。由于VD2的隔离作用,C2上的电压经R2使VT基极获得偏流而导通,继电器吸合,其动合接点K1闭合,使漏电保护器获得漏电信号而跳闸,从而实现市电与淋浴器的自动隔离。

元器件选择

VT用9013或3DG12型硅NPN中功率三极管,要求电流放大系数β>100。VD1、VD2用1 N4004型硅整流二极管。C1、C2用CD11一10V型电解电容器。

K选用T02一5V的微型继电器。R1、R2用RTX一1/8W型碳膜电阻器。

制作与调试

本附加电路制作的关键是电流互感器TA的制作,TA用JRX型小型继电器线圈作二次绕组,用2mm厚lomm宽的铁片做成II型套在线圈铁心的两端,形成闭合磁路,其尺寸大小以能够绕下一次绕组线圈为准。用截面大于2mm的导线在二次绕组线圈外面绕10匝作为一次绕组线圈。如果一次绕组电流较小,可适当增加一次绕组线圈的匝数,只要二次绕组的空载电压大于7V即可。

调试时,用一只20kn电位器代替R1,合上漏电保护器开关,淋浴器开始加热,C2上的电压慢慢上升,等C2上电压稳定后,调整电位器,使C2上电压最高,此即为最佳状态。用固定电阻替换电位器。使淋浴器停止加热,漏电保护器应立刻跳闸。