家用电器过压保护器Word格式文档下载.docx

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因此自动复位式多功能用电保护器通常包括直流稳压电源电路，欠、过压保护电路，触、漏电保护电路等部分组成。

关键词：

能源用电保护器电器的损坏 

目录

一、设计目的1

二、设计任务与要求1

2.1设计任务1

2.2设计要求1

三、设计步骤及原理分析2

3.1设计方法2

3.2设计步骤2

3.3设计原理分析3

四、课程设计小结与体会5

五、参考文献6

一设计目的

现在，家用电器种类越来越丰富，而家用电器的安全是人民正常生产和安全工作的重要保证。

而电冰箱是最常用的家用电器之一，电冰箱易损坏或寿命短是困扰人们的一个问题。

而本次设计的保护器就是要尽量避免电冰箱损坏，延长使用寿命。

我们知道日常使用的市电是在不停的变化的，当电网电压突然升高时，会使正在运行的冰箱、洗衣机、电视机、音响、电脑等家用电器遭受不同程度的损坏，严重时还会因此而发生火灾，造成很大的经济损失。

因此一种简易的过电压保护装置，一旦电压超过允许范围即可自动断电，电压恢复正常又可自动接通，对家电起到保护作用。

二设计任务与要求

2.1设计任务

电冰箱是一种间歇工作的家庭电器，在接通电源后，其压缩电动机处于启动、运行、终止的反复循环过程。

根据我国家用电冰箱技术标准的规定，电冰箱的电源电压应在175～235v范围内才能保证电冰箱的正常启动和运行。

这是由于电冰箱的压缩机作为电动制冷器具的核心部件,其工作的安全性不仅关系到用户的财产安全,而且关系到用户的人身安全，并且压缩机都是在负载条件下启动的。

启动时要求电动机启动转矩较大，如果在电源电压低于允许的下限值的情况下启动，会因启动转矩不足，造成电动机启动困难，势必迫使电动机的启动电流成倍增长，超过设计的允许的限度。

电冰箱内设的热保护装置对这种瞬间大电流的反应较差，因而极易造成电动机绕组的烧毁。

同理，如果电动机长期在低压条件下工作，绕组的持续过热会加速绝缘介质的老化和变质。

当电源电压过高时，电动机绕组因电流过载也同样会出现发热而破坏绝缘的现象，对压缩机的寿命都是有害的，严重时也会烧毁电动机。

另一方面，在电冰箱的压缩机处于工作状态时，不允许在电源突然中断后的短时间内重新接通电源。

因为压缩机工作时，压缩泵一侧自蒸发器将低压制冷剂蒸发抽出，经过压缩成为高温高压蒸汽，自另一侧送往冷凝器，实现向空间排热。

两侧压力差最大时可达到十一个大气压，压缩机中断运行后，须经一定的时间才能恢复两侧的平衡，最好保持在五分钟左右；

倘若压缩机运行中出现断电后又很快接通的情况，由于两侧存在很大的压力差，电动机启动时的负载很大，启动电流较正常值成倍增加，从而带来烧毁电动机的危险。

为了避免上述危险的发生，我们应该给电冰箱配备一个冰箱保护器，该保护器能够在电网电压过压或欠压情况下，使电冰箱供电系统停止供电，电网电压恢复正常后自动恢复供电；

当电冰箱正在工作时，一旦电源中断立即又恢复供电，要使其在5分钟之后才恢复供电。

2.2设计要求 

（1）设计电冰箱保护器，具有过、欠压保护，上电延时等功能。

（2）电压在180-250V范围内，正常供电时绿灯亮。

（3）过压保护：

当电压高于250V时，自动切断电源，且红灯亮。

（4）欠压保护：

当电压低于180V时，自动切断电源，且红灯亮。

（5）延时保护：

在上电、欠压、过压保护切断电源时，延时一段时间3 

～5min才可接通电源。

三设计步骤及原理分析

3.1设计方法 

本文介绍的是如何利用内部具有四个比较器的集成块LM339，定时器NE555，继电器等元器件设计一个电冰箱保护器，使电冰箱压缩机在运转时就算遇电网意外断电又迅速恢复供电，能起到延时供电的作用，从而防止压缩机受损。

电冰箱对电源的波动范围有一定要求，而供电源其波动幅度常常超出电冰箱的允许波动范围。

为了保证电冰箱能安全工作于规定的电源范围，在其的供电源端接入保护电路非常必要。

3.2设计步骤 

在制作前，首先根据设计方案用面包版进行连线，目的是为了检验设计的线路是否正确，避免用感光板做成实物后要不断修改电路。

连线完成后，确认连线以及各元器件的正负没有错误后（应当特别注意集成块的地线和电源线），就开始调试了。

调试的步骤如下：

先调试比较电路这一部分，在调试前要把三极管 

VT1的集电极与二极管D5相连的线断开。

然后接上12V的直流电压，通过调节电位器RP2 

、RP3，利用电压表可以确定比较器的上限电压（LM339的5脚电压）和下限电压（LM339的8脚电压），并且要求上限电压高于下限电压。

这时，如果线路正确的话，通过调节RP1的阻值，可以使发光二极管D1发光或者熄灭，其中D1发光代表输入的电压（LM339的4或9脚电压）在上限和下限之间的范围内，D1熄灭代表输入电压在范围外。

如果该部分电路不正常工作的话，就要检查线路是否连接正确，确定连线正确后再调试，如果仍有问题，则检查LM339的2脚是否接上了上拉电阻，因为LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一个电阻，该电阻的大小会影响输出端高电位的值，电阻一般选3—15K。

其次，还要检查集成块LM339的3脚和12脚是否接上了电源的正极和负极。

当比较电路调试完毕后，就可以进行整机的调试。

调试前还是要检查一遍电路的连线，然后接通电源，看电路是否正常工作，是否满足设计的要求。

该电路正常工作的现象如下：

①当输入电压由0跳到正常电压的范围内，此时，D1发光，D2（绿色，负载）仍不工作，大约经过5min的时间才开始工作（发光），D3（红色）则与D2相反；

②当输入电压在范围外恢复到正常电压范围内时，工作情况与①相同；

③当输入电压在正常范围内跳到电压范围外时，D1、D2立即熄灭，D3发光，说明负载停止工作；

④当输入电压在正常范围内突然停电，所有的发光二极管都熄灭。

调试完成后就可以印制电路版了，因为这次是用感光板来制作，所以在制作前要利用Protel 

99SE软件进行电脑布线，布线时最好把电源线和地线加粗，这样可以减少电源对电路的干扰，布线完成后，就可以开始制作感光版了，步骤如下：

① 

把PCB图打印在硫酸纸上；

② 

把打印出来的硫酸纸用透明玻璃压在感光板的感光面上，然后用日光灯照射进行曝光，曝光的时间要根据电路版的大小和光线的强弱来决定，大约是12～20分钟。

③ 

曝光完成后，将感光版放进显影液中（显影液是由显影剂与水质量比为1：

20配成），约5秒即可看见被溶解的光敏剂呈绿黑色雾状漂浮起。

此时轻摇容器直到全部的线路圆滑饱满，清晰可见，且非线路部分完全显现金黄色时，表示显像已经完成。

再等5～10秒即可取出冲水，然后用风微吹干，全过程大约1.5～2分钟。

④ 

对电路版进行钻孔。

⑤ 

把电路版放入腐蚀液中进行腐蚀。

最后把各元器件焊接到电路版上。

3.2 

电路原理分析 

其工作原理：

该装置工作原理见图1（点击下载原理图）。

电容器C1将220V交流市电降压限流后，由二极管VD1、VD2整流，电容器C2担任滤波，得到12V左右的直流电压。

当电网电压正常时，稳压二极管VDW不能被击穿导通，此时三极管VT处于截止状态，双向可控硅VS受到电压触发面导通，插在插座XS中的家电通电工作。

如通，VDW导通后，又使得三极管VT导通，VT导通后，其集电极—发射极的压降很小，不足以触发VS，又导致VS截止，因此插座XS中的家电断电停止工作，因而起到了保护的目的。

一旦电网电压下降，VT又截止，VT的集电极电位升高，又触发VS导通，家电得电继续工作。

设变压器的变压系数是20：

1，整流后的输出电压u3≈1.2×

u2, 

当u1分别为220V、180V、280V时，u2、u3、Va的计算如下：

u1=220V 

u2=220÷

20=11V 

u3=1.2×

11=13.2V 

则,Va=6.6V 

u1=280V 

u2=280÷

20=14V 

14 

=16.8V 

则,Va=8.4V 

u1=180V 

u2=180÷

20=9V 

9 

=10.8V 

则,Va=5.4V 

因此可得，比较器的上限电压为8.4V,下限电压为5.4V。

调节电位器RP2和RP3，使LM339的5脚电压为8.4V，8脚电压为5.4V，使电路在280V≤u1≤180V范围能正常工作。

电网由断电到恢复供电后，电冰箱要延迟一段时间才能正常工作，此延时时间τ由NE555的外围电路C1和 

R3决定：

τ≈1.1×

R3×

C1 

电路要求延时5分钟（即300秒），设C1=220μF,则R3的阻值计算如下：

R3 

= 

300 

÷

（ 

1.1×

220×

10-6 

） 

≈1.2×

106 

Ω

3.4 

电路的PCB

由于是用直流电进行测试，在制作电路版的过程中，我们把电路的变压器、整流电路及稳压电路三部分除去，然后用绿色的发光二极管代替电冰箱作为负载，具体的电路如下。

绿色的LED发光表示负载正常工作，红色的LED发光表示负载不工作，其工作原理和上图一样。

则该原理图的PCB图如下所示

四课程设计小结与体会 

通过这次课程设计使我了解到了自动复位式多功能用电保护器，功能强大，使用方便，实现了对家庭各种家用电器的保护，对我们的用电有很好的保护作用。

在课程设计过程中不仅巩固了我的基础理论知识， 

而且使我各个方面的能力都有很大的提高。

从一开始的无从下手，资料的整理，在到老师的帮助下，无疑是对我查阅资料的能力、设计报告的能力、电脑绘图等能力的进一步提高。

很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合，开发、设计产品的能力的进一步在课程设计中使我学会了很多，也对自己的能力有了进一步的提高，为以后的学习和工作加强。

在设计过程中，总是遇到这样或那样的问题。

有时发现一个问题的时候，需要做大量的工作，花大量的时间才能解决。

为以后的工作积累了经验，增强了信心。

既让我懂得了怎样把理论应用于实际，又让我懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决，它更是自己综合运用所学知识,发现、提出、分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节。

在这次设计中，从电路方案的选定、成品的制作、以至各部分功能的实现，都是分步完成的。

先是把各部分功能一一实现，然后再接好总电路，实现整体功能，这样做可以化繁为简，减少出错的机会，即使出错了也比较容易发现，从而可以进行修改处理。

由于是我第一次使用感光板来制作电路版，所以遇到了不少困难。

经过了屡次的失败，使我积累了不少感光板的制版经验。

同时，加强了我对Protel 

99SE软件的应用。

更重要的是学会如何分析电路问题，查找并改正电路中的错误。

五参考文献

[1]童诗白、华成英.模拟电子技术基础[M].北京：

高等教育出版社，

[2]阎石.数字电子技术基础（第五版）[M].北京：

高等教育出版社， 

[3]卢胜利主编,智能仪器设计与实现:

重庆大学出版社. 

[4]王兆安、黄俊主编,电力电子技术（第四版）[M].北京:

机械工业出版社 

[5]郭永贞主编,数字电子技术[M].陕西:

西安电子科技大学出版社

[6]藤松林，杨校生，触电漏电保护电器及其应用[M].北京:

机械工业出版社