CN101847802B

CN101847802B - 漏电保护插头

Info

Publication number: CN101847802B
Application number: CN2009101190943A
Authority: CN
Inventors: 陈华强; 张振功
Original assignee: Individual
Current assignee: Zhejiang Huadi Electronic Co ltd
Priority date: 2009-03-23
Filing date: 2009-03-23
Publication date: 2012-05-23
Anticipated expiration: 2029-03-23
Also published as: WO2010108360A1; CN101847802A

Abstract

本发明公开了一种漏电保护插头，包括电磁脱扣装置和漏电保护电路，所述漏电保护电路包括地线漏电检测芯片，电源相线经电阻分压后电连接至地线漏电检测芯片的阳极引脚，阴极引脚电连接至电源地线，集电极连接至电磁脱扣装置的输入端；当地线接地不良或断开时，地线漏电检测芯片启动电磁脱扣装置切断电源。本发明，电源线地线上连接有地线带电检测装置，还设有零序电流保护电路和中性线接地保护电路，由电磁脱扣装置实现分断，无论相线、中性线之间出现剩余电流还是地线接地不良或断开，插头内的三个插头均同时与电源切断，从而满足安全用电要求。

Description

漏电保护插头

技术领域

本发明涉及一种电源插头，特别是涉及一种漏电保护插头，主要应用于电热水器、空调或移动式电动工具，例如手电钻，浴室电吹风等，为上述设备提供漏电保护。

背景技术

随着工业生产设施设备和家用电器的日趋普及，人们与电接触的机会越来越多，用电设备发生故障导致人员触电伤亡的情况时有发生。据有关资料表明，在全国工业事故中，电气事故高达37％。为了人身安全与设备安全，漏电保护器作为一项有效的电气安全技术装置已经被广泛使用，并起到了举足轻重的作用。

基于漏电保护器原理，为了使用户得到更好地保护，现在很多产品都配置了漏电保护插头，当与漏电保护插头连接的电器设备发生漏电时，漏电保护插头能在几十毫秒之内自动切断电源，使用户免受触电的危害，保护用户的生命安全。尤其是应用于下面的一些特殊的场合中的电器设备，(1)在特别潮湿的地方(如游泳池、淋浴房、厨房、卫生间等)，因人体表皮电阻降低，触电死亡的危险大大增加。(2)当一些电子设备绝缘损坏时，其外露的金属附件(如电视机、收录机的拉杆天线等)可能带危险电压。

但是，大量事实证明，即使是负载无故障，因电源故障，例如中性线、地线误接、地线接地不良或断开、电压过高造成电器烧毁等，也会令电器设备外壳带电而导致触电事故的发生。现有的漏电保护插头只能在相线、中性线之间产生剩余电流并在该剩余电流达到设定值(例如10MA)才会切断电源从而对其后负载进行保护。而且市场上带有地线故障指示的产品虽然有地线故障指示灯报警，但不能切断电源，由于漏电保护插头一般都安装在隐蔽的地方，这样，即使地线有故障也因用户也看不到而导致触电事故的发生。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是解决漏电保护插头只能在相、中性线之间有剩余电流时才会切断电源，而不能在地线出现故障时给予断电保护的问题。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供一种漏电保护插头，连接在电器设备的电源线尾端为该电器设备提供输入电源，所述漏电保护插头包括：

外壳，由上下壳体扣合而成；

相线、中性线和地线铜插头，上述插头分别插装固定在下壳体上；

电磁脱扣装置，用于切断所述相线、中性线和地线铜插头与电源线，该电磁脱扣装置包括脱扣线圈和单向可控硅，所述脱扣线圈具有第一、第二两个接线端，单向可控硅的阳极电连接在中性线铜插头上，阴极连接在脱扣线圈的第一接线端上；

复位装置，设置在外壳内且复位按钮穿出上壳体的上表面，所述复位装置用于重新同时连通所述相线、中性线和地线铜插头与电源线；

整流电路，用于提供直流工作电压；

漏电保护电路，包括零序电流保护电路，所述零序电流保护电路包括零序电流互感器以及放大电路，所述零序电流互感器套设在相线、中性线和地线上，其输出端电连接至放大电路的输入端，放大电路的输出端电连接至单向可控硅的控制极上；

漏电保护电路还包括过压保护电路和地线漏电保护电路：

所述过压保护电路包括两个串联的第一、第二分压电阻和连接在两分压电阻之间的第一二极管，该第一二极管的另一端连接至单向可控硅的控制极上，第一分压电阻的另一端连接至整流电路的正极输出端，第二分压电阻的另一端连接至整流电路的负极输出端；

所述地线漏电保护电路包括串联的第三、第四分压电阻和地线漏电检测芯片，所述第三、第四分压电阻的另一端分别电连接至电源相线和中性线，所述地线漏电检测芯片的阳极引脚电连接至第三、第四分压电阻之间，阴极引脚电连接至电源地线，第一发射极和第一集电极分别连接在过压保护电路中的第四分压电阻的两端，第一集电极同时还经一发光二极管连接至整流电路的正极输出端，第一发射集还同时连接至脱扣线圈的第二接线端；

当地线接地不良或断开时，地线漏电检测芯片的第一发射极和第一集电极截止从而触发单向可控硅启动电磁脱扣装置切断电源。

在上述方案的基础上，地线漏电检测芯片为光电耦合器。

进一步地，本发明还包括漏电报警电路，该漏电报警电路包括一扬声器，所述扬声器的两个输入端分别连接输入电源的同时还分别电连接至地线漏电检测芯片的第二发射极和第二集电极。

还包括中性线接地保护电路，该中性线接地保护电路包括设置在电源相线和中性线上的中性线检测磁环，该中性线检测磁环的电流输出端接至放大电路的输入端。

本发明，电源线地线上连接有地线带电检测装置，还设有零序电流保护电路和中性线接地保护电路，由电磁脱扣装置实现分断，无论相、中性线之间出现剩余电流还是地线接地不良或断开时，插头内的三个插头均同时与电源切断。不但能防止因电器故障引起的触电事故，而且还能防止因电器以外的电源故障而导致的触电事故，从而满足安全用电要求。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明去除外壳后的内部结构示意图；

图3为本发明的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作出详细的说明。

如图1、图2所示，本发明提供了一种漏电保护插头，连接在电器设备的电源线尾端为该电器设备提供输入电源，该漏电保护插头包括外壳，相线、中性线和地线铜插头11、12、13，漏电保护电路板15，电磁脱扣装置以及复位装置。

所述外壳由上、下壳体20、21扣合而成；

所述相线、中性线和地线铜插头11、12、13分别插装固定在下壳体21上，用于插入相应的插座提供输入电源；

所述漏电保护电路板15上分别设有三个与相线、中性线和地线三极铜插头11、12、13相对的触点，漏电保护电路板15固定在下壳体21的内表面上且漏电保护电路板15上的触点分别与铜插头11、12、13的顶端相抵实现电气连接。漏电保护电路板15上设有三个接线柱5，该接线柱5分别连接电源线30的相线、中性线和地线，三个弹性动触片6一端分别固定且与接线柱5电连接，另一端设有与漏电保护电路板15上的触点相对的动触点且上述动触点在正常工作时弹性地与漏电保护电路板15上的触点相抵实现电气连接。

所述复位装置用于重新连通所述相线、中性线和地线三极铜插头11、12、13与电源线30，该复位装置包括复位按钮1、复位移动块2和开口向上的U形支架8，复位按钮1穿出上壳体20的上表面；支架8固定在漏电保护电路板15的上表面上，复位移动块2设置在支架8的U形开口内并可沿该U形开口上下移动，复位移动块2的上表面设有开口向上的C形开口凹槽且凹槽的底面水平，凹槽的底面上开有纵向贯通孔，复位按钮1呈台阶状，其下部插装在复位移动块2上的贯通孔内并设有一朝向电磁脱扣装置4的水平凹槽，复位按钮1的中部设有环形凸沿，该环形凸沿的上表面与C形开口凹槽的开口处的下表面相抵，复位按钮1上套装有复位弹簧3，复位按钮1上的凸沿的下表面与C形开口凹槽的底面之间还设有两个弹簧，分别对称设置在复位弹簧3的两侧；复位移动块2的下表面分别与弹性动触片6上的动触点相抵，当按下复位按钮1时，复位移动块2在支架8的U形开口内向下移动时，将弹性动触片6下压并使动触点与漏电保护电路板15上的触点接触，实现电气连接。

所述电磁脱扣装置4固定在漏电保护电路板15上，用于切断所述相线、中性线和地线三极铜插头11、12、13与电源线30，该电磁脱扣装置4包括动铁芯41、脱扣线圈L1和锁扣板7，动铁芯41在电磁脱扣装置中的脱扣弹簧的作用下弹性地向外伸出且伸出端设有一环形凹槽。锁扣板7呈直角弯板状，其竖直板部开有与顶面相通的U形槽，U形槽的两侧壁卡装在动铁芯41伸出端的环形凹槽内，由于脱扣弹簧的作用，锁扣板7水平板部的前端弹性地抵靠在复位按钮1的下部，当复位按钮1按下至一定深度时，锁扣板7水平板部的前端伸入到复位按钮1下部的水平凹槽内将其卡住，此时弹性动触片6上的动触点与漏电保护电路板15上的触点接触，实现电气连接。当电磁脱扣装置4工作时，即电磁脱扣装置4的脱扣线圈L1通电时，拉动动铁芯41回缩，于是锁扣板7水平板部的前端从复位按钮1下部的水平凹槽中脱出，复位按钮1在复位弹簧的作用下向上弹起，于是三个弹性动触片6均向上弹起，弹性动触片6上的动触头与漏电保护电路板15上的触点分离，从而实现三个铜插头11、12和13与电源线30的断开。

本发明中漏电保护电路板15上的电路部分包括整流电路E、脱扣电路G、零序电流检测电路A、地线漏电保护电路C，过压保护电路B和报警电路D，如图3所示。

其中整流电路E由D2、D3、D5和D6四个二极管组成整流桥，为其他电路提供直流工作电压：

脱扣电路G包括脱扣线圈L1和单向可控硅SCR，单向可控硅SCR的控制极连接到零序电流检测电路A、地线漏电保护电路C和过压保护电路B的电流输出端，阳极连接在电源的中性线上，阴极连接在脱扣线圈L1的第一接线端上，当上述三个电路检测到电源故障或模拟故障时，输出触发电流至单向可控硅SCR，于是单向可控硅SCR由关断状态变为导通，脱扣线圈L1通电工作驱动电磁脱扣装置切断电源。

零序电流检测电路A包括套设在相线、中性线和地线上的零序电流互感器CT1和中性线互感器CT2，零序电流互感器CT1和中性线互感器CT2的输出端分别连接至放大电路的输入端，放大电路的输出端电连接至单向可控硅SCR的控制极上；零序电流互感器CT1由坡莫合金制成，中性线互感器CT2中的中性线检测磁环由铁氧体制成。电源地线穿过零序电流互感器CT1绕两圈，测量对地是否有故障电流出现，当相线故障时，零序电流互感器CT1中有电流输出，该输出电流经放大电路放大后触发单向可控硅导通，于是脱扣线圈L1动作，推动脱扣机构K2脱扣，从而切断电源。本实施例中采用RV4145放大芯片IC1实现，当然，本领域的技术人员也可以采用其他放大电路或放大芯片实现。当中性线互感器CT2检测到零线故障时同样输出电流并经放大电路放大后触发单向可控硅的控制极启动电磁脱扣装置切断电源。

所述过压保护电路B包括两个串联的第一、第二分压电阻R6、R7和连接在两分压电阻R6、R7之间的第一二极管D4，该第一二极管D4的另一端连接至单向可控硅SCR的控制极上。第一分压电阻R6的另一端连接至整流电路E的正极输出端，第二分压电阻R7的另一端连接至整流电路E的负极输出端。第二分压电阻R7两端电压值随电源电压的变动而变化，当电源电压过大，第二分压电阻R7两端的电压值超出第一二极管D4的导通电压时，第二分压电阻R7输出电流至单向可控硅SCR的控制极触发单向可控硅SCR导通，于是脱扣线圈L1工作切断电源。

本发明中的地线漏电保护电路包括串联在一起的第三、第四分压电阻R9、R10和地线漏电检测芯片IC2，所述第三、第四分压电阻R9、R10的另一端分别连接至电源相线和中性线，地线漏电检测芯片IC2的阳极引脚1连接至第三、第四分压电阻R9、R10之间，阴极引脚4连接至电源地线，第一发射极(引脚7)和第一集电极(引脚8)分别连接在过压保护电路B中的第二分压电阻R7的两端，第一集电极同时还经一发光二极管LED2连接至整流电路E的正极输出端。地线漏电检测芯片IC2为光电耦合器，本实施例中选用的是TLP621-2，然而，本领域的技术人员可以选用其他型的光电耦合器。当地线接地不良或断开时，地线漏电检测IC2的7、8引脚截止，于是第一分压电阻R9上的电流经发光二极管LED2加在第一二极管D4上使其导通，从而触发单向可控硅SCR启动电磁脱扣装置切断电源。

报警电路包括一扬声器，该扬声器的两个输入端分别连接输入电源，同时该扬声器的两个输入端还分别电连接至地线漏电检测IC2的第二发射极(引脚5)和第二集电极(引脚6)，在正常情况下，地线漏电检测芯片IC2的第二发射极和第二集电极导通，扬声器被短接，当地线漏电检测芯片IC2检测到地线断开或接触不良时，第二发射极和第二集电极引脚截止，于是扬声器电源接通而报警。

本发明具有如下优点：

1.带接地故障漏电保护插头所保护的电器无论是相、中性线之间出现剩余电流还是在使用中地线接地不良或断开均能切断电源。

2.如果出现中性线接地或接壳切断电源。

3.电压过高能切断电源，满足安全用电要求。

4.蜂鸣器报警，避免了因看不到故障指示而造成触电事故。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.漏电保护插头，连接在电器设备的电源线尾端为该电器设备提供输入电源，所述漏电保护插头包括：

外壳，由上下壳体扣合而成；

整流电路，用于提供直流工作电压；

其特征在于所述漏电保护电路还包括过压保护电路和地线漏电保护电路：

所述地线漏电保护电路包括串联的第三、第四分压电阻和地线漏电检测芯片；所述第三、第四分压电阻的另一端分别电连接至电源相线和中性线，所述地线漏电检测芯片的阳极引脚电连接至第三、第四分压电阻之间，阴极引脚电连接至电源地线，第一发射极和第一集电极分别连接在地线漏电保护电路中的第四分压电阻的两端，第一集电极同时还经一发光二极管连接至整流电路的正极输出端，第一发射集还同时连接至脱扣线圈的第二接线端；

当地线接地不良或断开时，地线漏电检测芯片的第一发射极和第一集电极截止从而触发单向可控硅启动电磁脱扣装置切断电源；

所述地线漏电检测芯片为光电耦合器。

2.如权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于还包括漏电报警电路，该漏电报警电路包括一扬声器，所述扬声器的两个输入端分别连接输入电源的同时还分别电连接至地线漏电检测芯片的第二发射极和第二集电极。

3.如权利要求2所述的漏电保护插头，其特征在于还包括中性线接地保护电路，该中性线接地保护电路包括设置在电源相线和中性线上的中性线检测磁环，该中性线检测磁环的电流输出端接至放大电路的输入端。