[发明专利]固态电气保护装置

说明书

本发明涉及电气设备及电工电子产品的保护电路和保护装置，是一类改进的固态结构的电子保护器。

已有的用于电机、变压器、配电线路、家用电器、工厂电气等电工电子产品及设备（以下简称受保护电路）的电子保护装置，主要由信号检测器、鉴别开关电路环节（以下简称开关环节）、继电器和外壳等组成。其中继电器吸合与释放受开关环节驱动，开关环节的通断状态受信号检测器控制，而检测器的主要功能是从受保护电路中检取信号。当受保护电路出现漏（触）电、断相、偏相、过流、过载、过压和欠压等故障时，该保护装置自动切断电流，避免事故发生。但是，由于这类产品及电路中普遍采用触点继电器和弱电电源，所以存在着成本高、体积大、按装使用不便等缺点，相当严重地阻碍了保护装置的推广应用。

本发明的任务是提供一类性能好、体积小、使用按装方便的固态电气保护电路装置，以利于迅速推广，确保人身设备安全。

实现本发明的基本方案是：以可控硅电路代替已有保护电路装置中的继电器等有触点开关，而信号检测器和开关环节可以由已有的集成电路及分立件电路组成。具体做法可以是：当受保护电路出现漏（触）电、断相、偏相、过流、过载、过压、失压等故障时，如果开关环节处于截止状态，可将该环节串联于可控硅的触发电路以切断触发电流。如果出现上述故障时，该环节处于通电状态，可将该环节并联于可控硅的阴极控制电路，以分流或短接触发电流，使可控硅主电路不再触发。以切断受保护电路的电源，实现保护。

以TC触发充电延时开关（详见87105152发明专利）代替有触点继电器最为适宜，不仅结构简单电路新颖，而且使保护器增加了一项新的记忆自锁功能。具体作法可将开关环节（或其反相器）与TC延时开关的延迟电容器并联，当受保护电路正常工作时，开关环节应处于通电状态，及时为延迟电容放电，于是可控硅持续触发导通。当受保护电路出现故障时，开关环节应处于截止状态，使延迟电容充电阻断触发电流，于是可控硅主电路不再触发，受保护电路的电源被切断。很明显改变TC延时开关的延时时间，即可满足不同故障保护对于动作时间的要求。例如：触电保护动作时间要求小于0.1秒，过载保护动作时间要求为2～5秒。

由于延迟电容的充电阻断作用，使该保护器兼有记忆自锁功能。当受保护电路故障断电后，该保护器立即进入自锁状态，拒绝再次通电合闸。有效地防止了带病起动的过强电流，对于接触器触头及电机绕组等受保护电路的损伤，这一功能是十分可贵的，是前所未有的。TC延时开关的起动按钮开关，在这里起着清零复位作用。

另外，为了进一步缩小体积，对于断相保护等电路可以采用具有或门鉴相功能的二单元信号检测器及开关环节。具体作法是：用二只电流互感器组成信号检测器，分别检测二条相线的电流信号，用二个放大器串联组成开关环节。当受保护的三相电路正常工作时，被检测的二条相线通过的是二相电流，该开关环节应通电（输出为0）。当受保护电路发生断相等故障时，该开关环节应截止（输出为1）。其中：如果是被检测的任一条相线发生断相，使该环节中的一个放大器无信号截止，所以整个环节处于截止状态。如果是不检测的一相发生断相，则因为被检测二条相线通过的是单相电流，所以，可以使该环节的两个放大器交替截止，由于或门功能整个环节亦处于截止状态。所以，该二单元信号检测器及开关环节，虽然减少了一个电流互感器和一个放大器（即：减少了三分之一元器件）。但是具有更为可靠幅值鉴别和相位鉴别等开关功能。

本发明可以使用双向可控硅，也可以增加桥整流电路后使用单向可控硅;可以根据本发明的部分电路或全部电路原理设计制作集成电路产品;本发明适用于具有单项保护功能的保护器，也适用于具有多项保护功能的保护器。

由于本保护装置省掉了继电器等触点开关和弱电电源，所以全部元器件可以用绝缘树脂等胶粘材料，灌铸为一固态整体。

本保护装置可以直接保护电流较小的电路，可以与交流接触器或自动开关等配套，以保护电流较大的电路。同时还可以与配套的开关电器组装在一起制成组合性的产品。例如：带断相保护的交流接触器、带触电保安器的自动空气开关等等。同时本保护电路可以与其它电工电子产品及设备制作在一起。

与已有的同类技术相比，本发明具有以下特点：1、固态结构性能可靠，防震抗潮。2、成本低，体积小（约1/2～1/3），使用按装方便。3、无需弱电电源，自身耗电甚微，节电近于100%。4、具有先进的记忆自锁功能。