CN102207528A - 漏电预警装置及插排 - Google Patents

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults

Abstract

本发明提供一种漏电预警装置，其包括一个恒流源、一个测量单元、一个警报单元、一个控制器及一个电源单元。该恒流源与一个待检测的用电设备的金属外壳连接，用于向该金属外壳流出恒定电流。该测量单元用于测量本地电源的接地端的电压及该金属外壳与该接地端之间的电压差。该控制器用于在该接地端的电压为零或该金属外壳与该接地端之间的电压差大于预定值时驱动警报单元发出预警，从而防止用电安全事故发生。该电源单元用于向该恒流源、该测量单元、该警报单元及该控制器提供工作电压。本发明还提供一种具有该漏电预警装置的插排。

Description

漏电预警装置及插排
技术领域
本发明涉及涉及用电安全技术，特别涉及一种漏电预警装置及具有该漏电预警装置的插排。
背景技术
一般地，用电设备的金属外壳都会接入大地，以避免用电设备内部电路与金属外壳短接，出现金属外壳相对于大地的电压高于安全电压的漏电现象。然而，部分用电设备的接地连接在组装或使用过程中可能出现错接、松动或者断开，而使用者并无法判断用电设备是否漏电，存在用电安全隐患。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种漏电预警装置。
一种漏电预警装置，其包括一个恒流源、一个测量单元、一个警报单元、一个控制器及一个电源单元。该恒流源与一个待检测的用电设备的金属外壳连接，用于向该金属外壳流出恒定电流。该测量单元用于测量本地电源的接地端的电压及该金属外壳与该接地端之间的电压差。该控制器用于在该接地端的电压为零或该金属外壳与该接地端之间的电压差大于预定值时驱动警报单元发出预警。该电源单元用于向该恒流源、该测量单元、该警报单元及该控制器提供工作电压。
一般地，由于存在接触电阻及导线电阻等，即使该金属外壳与该接地端电性连接，该金属外壳与该接地端及该接地端与大地之间也存在阻值极小(＜10Ω)的电阻。因此，采用本发明的漏电预警装置检测时，该恒定电流将流经该金属外壳与该接地端及该接地端与大地之间的电阻，使得该金属外壳与该接地端之间存在较小的电压差(小于该预定值)，而该接地端存在非零电压。因此，若该测量单元测得该接地端的电压为零，则表示该金属外壳与该接地端断开，该恒定电流无法流到该接地端；而若该金属外壳与该接地端之间的电压差大于该预定值，则表示该金属外壳与该接地端的连接松动或接触不良，导致该金属外壳的电压过大(超过该预定值)。该控制器在前述两种情况下判断用电设备漏电并驱动警报单元发出警报，从而防止用电安全事故发生。
附图说明
图1为本发明较佳实施方式的漏电预警装置的使用状态的方框示意图。
图2为本发明较佳实施方式的插排的立体示意图。
图3为图2的插排的方框示意图。
主要元件符号说明
漏电预警装置        100
恒流源              10
测量单元            20
警报单元            30
控制器              40
电源单元            50
显示器              60
开关单元            70
用电设备            200
金属外壳            202
功率电阻            204
本地电源            300
接地端            302
火线端            304
零线端            306
电阻              Rg，Rt
插排              400
本体              402
线缆              404
插槽              406
接地插端子        406G
火线插端子        406L
零线插端子        406N
连接口            408
具体实施方式
请参阅图1，本发明较佳实施方式的漏电预警装置100用于检测一个用电设备200的金属外壳202是否与本地电源300的接地端302电性连接，并在金属外壳202与接地端302的连接断开或者不良时发出警报，从而防止用电安全事故发生。
用电设备200可以为各种家用电器或者工厂的机台、设备、仪器、仪表等，其内部功耗部分等效并表示为功率电阻204。
本地电源300一般还包括一个火线端304及一个零线端306。接地端302及零线端306连接大地，火线端304相对于大地的交流电压约为220V。一般地，由于存在接触电阻及导线电阻，接地端302与大地之间存在阻值较小的电阻Rg。火线端304相对于大地的电压在不同的国家或地区或者由于供电系统不同可能不同，并不限于220V。
用电设备200使用时，功耗电阻204接入火线端304与零线端306之间以获得供电。为了防止用电设备200漏电，金属外壳202连接至接地端302。然而，即使金属外壳202与接地端302电性连接，两者之间也会因为接触电阻及导线电阻而存在阻值较小的电阻Rt。
漏电预警装置100包括一个恒流源(current source)10、一个测量单元20、一个警报单元30、一个控制器40及一个电源单元50。
恒流源10与金属外壳202连接，用于向金属外壳202流出恒定电流。一般地，流经人体的安全电流为10mA。因此，本实施方式中的恒定电流为10mA左右。
测量单元20用于测量接地端302的电压。若测得的电压为零，则表示金属外壳202与接地端302完全断开，安全电流无法流到接地端302。另外，测量单元20还用于测量金属外壳202与接地端302之间的电压差。若金属外壳202与接地端302之间的电压差大于一个预定值，则表示金属外壳202与接地端302的连接出现松动或接触不良，导致金属外壳202的电压过大。一般要求金属外壳202与大地之间的电阻(即Rt+Rg)小于100Ω，剔除掉接地端302与大地之间的电阻Rg，并考虑到测量误差，因此，一般要求金属外壳202与接地端302之间的电阻Rt小于10Ω。又由于流经电阻Rt的安全电流为10mA左右，因此，可以确定预定值大约为0.1V左右。当然，预定值的设定应视具体情况而定，并不限于0.1V。
警报单元30可以为发光二极管(light emitting diode，LED)32或蜂鸣器34(请参图3)。当然，也可以同时采用LED及蜂鸣器。另外，漏电预警装置100还可以采用一个显示器60，如液晶显示器，用来显示测得的电压差或者电阻Rt，以方便使用者查询。
控制器40用于在接地端302的电压为零或者金属外壳202与接地端302之间的电压差大于预定值时控制警报单元30发出预警，例如驱动LED持续或间断发光、驱动LED由亮至灭或者驱动蜂鸣器持续或间断发声，其中，LED由亮至灭是指用电设备200未漏电时LED长亮，而一旦用电设备200漏电，LED熄灭。
电源单元50用于连接本地电源300并将本地电源转化为恒流源10、测量单元20、警报单元30、控制器40及显示器60的工作电压。
优选地，本实施方式的的漏电预警装置100还包括一个与功率电阻204串联在火线端304与零线端306之间的开关单元70。开关单元70用于在功率电阻204一开始接入火线端304与零线端306之间时断开功率电阻204与火线端204的连接；在控制器40判断到接地端302的电压大于零且金属外壳202与接地端302之间的电压差小于预定值时，即排除了用电设备200漏电后接通功率电阻204与火线端304；并在后续控制器40判断到接地端302的电压为零且金属外壳202与接地端302之间的电压差大于预定值时，即判断用电设备200漏电后断开功率电阻204与火线端304。本实施方式中，开关单元70为一继电器。
请参考图2，本发明较佳实施方式的插排400包括一个本体402、一根线缆404及漏电预警装置100。本体402上开设有两个插槽406。当然，插槽406的数目并不限于两个，可视需求而定。每个插槽406包括一个接地插端子406G(ground)、一个火线插端子406L(live)及一个零线插端子406N。接地插端子406G、火线插端子406L及零线插端子406N经线缆404分别与接地端302、火线端304及零线端子306连接，并供用电设备200的线缆的插头(图未示)插入获得供电。恒流源10、测量单元20、控制器40、电源单元50及开关单元70设置于本体402内。警报单元30包括设置在本体402上的LED32及蜂鸣器34。显示器60也设置在本体402上。本体402上还设置有连接口408，其与恒流源10及测量单元20连接，并可通过一根与其匹配的连接线(图未示)连接至金属外壳202。如此，恒流源10可向金属外壳202流出恒定电流，而测量单元20可以测量金属外壳202的电压。
可以理解，开关单元70在线缆404插入本地电源30后并处于断开状态，只有用电设备200接入插排400且在控制器40判断到接地端302的电压大于零且金属外壳202与接地端302之间的电压差小于预定值时才转入接通状态。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种漏电预警装置，其特征在于包括：
一个恒流源，其与一个待检测的用电设备的金属外壳连接，用于向该金属外壳流出恒定电流；
一个测量单元，用于测量本地电源的接地端的电压及该金属外壳与该接地端之间的电压差；
一个警报单元；及
一个控制器，用于在该接地端的电压为零或该金属外壳与该接地端之间的电压差大于一个预定值时驱动警报单元发出警报。
2.如权利要求1所述的漏电预警装置，其特征在于，该恒定电流为10mA。
3.如权利要求1所述的漏电预警装置，其特征在于，该警报单元为发光二极管或蜂呜器。
4.如权利要求3所述的漏电预警装置，其特征在于，该控制器用于在该接地端的电压为零或者大于该预定值时控制发光二极管持续或间断发光、控制发光二极管由亮至灭或者控制蜂呜器持续或间断发声。
5.如权利要求1所述的漏电预警装置，其特征在于，该预定值为0.1V。
6.如权利要求1所述的漏电预警装置，其特征在于还包括一个显示器，用于显示该金属外壳与该接地端之间的电压差。
7.如权利要求1所述的漏电预警装置，其特征在于，本地电源还包括一个火线端及一个零线端；该漏电预警装置还包括一个与该用电设备串联在该火线端与该零线端之间的开关单元，该开关单元仅在该接地端的电压大于零且该金属外壳与该接地端之间的电压差小于该预定值时接通该用电设备与该火线端。
8.如权利要求7所述的漏电预警装置，其特征在于，该开关单元为继电器。
9.一种插排，其包括一个本体及一根线缆；该本体上开设有至少一个插槽；每个插槽包括一个接地插端子、一个火线插端子及一个零线插端子；该接地插端子、火线插端子及零线插端子经该线缆分别与本地电源的接地端、火线端及零线端子连接，并供一个用电设备的线缆插头插入获得供电；其特征在于，该插排还包括一漏电预警装置，其包括：
一个恒流源，其与该用电设备的用电设备的金属外壳连接，用于向该金属外壳流出恒定电流；
一个测量单元，用于测量该接地端的电压及该金属外壳与该接地端之间的电压差；
一个警报单元；及
一个控制器，用于在该接地端的电压为零或该金属外壳与该接地端之间的电压差一个预定值时驱动警报单元发出警报。
10.如权利要求9所述的插排，其特征在于该本体上设置有一个连接口，其与该恒流源及该测量单元连接，并通过一根与其匹配的连接线连接至金属外壳。
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