CN102364763A - 一种漏电保护插头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种漏电保护插头，它不但能防止因电器故障引起的触电事故，还能防止因地线意外带电而导致的触电事故。该漏电保护插头还设有微弱电流检测感应器，微弱电流检测感应器初级绕组与次级绕组之间绝缘分开且均绕在其铁芯上，在地线与零线之间连接有由该初级绕组与限流阻容元件串联而成的检测回路，在电磁线圈的驱动电路中还设有第2可控硅，微弱电流检测感应器次级绕组输出端分别和第2可控硅触发极与阴极并联连接，第2可控硅阳极与阴极分别和整流电路输出端正极与负极连接，零序电流互感器次级绕组输出端分别和电磁线圈的驱动电路输入端并联连接。

Description

一种漏电保护插头

技术领域

本发明涉及用电安全保护技术领域，尤其是涉及一种漏电保护插头。

背景技术

中国专利文献CN1142618C公开了一种地线能开闭的漏电保护插头，该漏电保护插头上不但设有相线与零线均穿过的零序电流互感器、还设有地线穿过的地线带电检测感应器，因此它不但能检测负载端相线与零线之间有无剩余电流，当相、零线之间出现剩余电流并达到预置的阀值时（例如：10mA），它就会立即脱扣，切断相线、零线和地线；而且在接地保护系统异常造成地线意外带电时，它还能检测负载端地线有无意外电流，当地线出现意外电流并达到预置的阀值时（例如：10mA）,它也会立即脱扣，切断相线、零线和地线。

由上可知，现有漏电保护插头在负载端故障漏电或地线意外带电时能脱扣的前提条件就是负载端相、零线之间必须有剩余电流或负载端地线上必须有意外电流流过才能脱扣，所以现有漏电保护插头就存在如下缺陷：使用时，不论是在接地保护系统地线缺失（例如：插座地线虚接造成无接地）且漏电保护插头负载端用电器具绝缘故障漏电时，还是在接地保护系统异常（例如：相线、地线短路）造成地线意外带电时，都会造成用电器具的外露金属部件带上危险电压，但它们都没有构成回路因而还没有产生剩余电流或地线意外电流，所以，尽管用电器具外露金属部件已带上了危险电压，但现有漏电保护插头在这种情况下都不会自动脱扣，只有当人体或牲畜触及这些已经带上电的外露金属部件时，经人体或牲畜才形成回路，从而产生剩余电流或地线意外电流使漏电保护插头在0.1S内脱扣而把相线、零线、地线断开，虽然它能及时脱扣保护了人们或牲畜的生命安全，但是现有漏电保护插头在这种情况下是必须先通过人体或牲畜触电产生剩余电流或地线意外电流并流过人体或牲畜后，它才能脱扣把相线、零线、地线断开的，所以现有漏电保护插头仍会造成人体或牲畜的触电事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能克服上述现有漏电保护插头缺陷的漏电保护插头，它不但能在负载端相、零线路发生漏电或负载端地线发生意外带电时能及时地把相线触头、零线触头及地线触头全部断开，而且它在接地保护系统出现接地缺失（例如：插座地线虚接造成无接地）且漏电保护插头负载端用电器具漏电造成电器外壳带上危险电压时或接地保护系统发生异常造成地线意外带上危险电压时还能在人们或牲畜触及用电器具之前就会自动脱扣，及时把相线、零线及地线断开，为人们提供可靠性更高的漏电保护插头和更好的用电安全保障。

本发明所提出的技术解决方案是这样的：

一种漏电保护插头，包含外壳和插销、相线、零线、地线、相线与零线均穿过的零序电流互感器、试验回路、电磁脱扣与锁扣装置，该电磁脱扣与锁扣装置包含电磁线圈及其驱动电路、触头、弹簧、复位推杆，所述电磁线圈的驱动电路主要由整流电路、第1可控硅组成，还设有微弱电流检测感应器，所述微弱电流检测感应器上设有铁芯、初级绕组和次级绕组，所述微弱电流检测感应器初级绕组与所述微弱电流检测感应器次级绕组均绕在所述微弱电流检测感应器铁芯上，所述微弱电流检测感应器初级绕组和次级绕组之间绝缘分开，在地线与零线之间连接有由所述微弱电流检测感应器初级绕组与限流阻容元件串联而成的检测回路，在所述电磁线圈的驱动电路中还设有第2可控硅，所述微弱电流检测感应器次级绕组输出端分别和所述第2可控硅触发极与阴极并联连接，所述第2可控硅阳极与阴极分别和整流电路输出端正极与负极连接，所述零序电流互感器次级绕组输出端分别和所述电磁线圈的驱动电路输入端并联连接。

当所述电磁线圈的驱动电路由整流电路、第1可控硅、放大电路以及第2可控硅组成时，所述零序电流互感器次级绕组输出端分别和所述放大电路输入端并联连接，所述放大电路触发输出端与所述第1可控硅触发极连接，所述第1可控硅阳极与阴极分别和所述整流电路输出端正极与负极连接，通过触发第1可控硅和整流电路向电磁线圈供电。

当所述电磁线圈的驱动电路由整流电路、第1可控硅以及第2可控硅组成时，所述零序电流互感器次级绕组输出端分别与所述第1可控硅触发极与阴极并联，所述第1可控硅阳极与阴极分别和所述整流电路输出端正极与负极连接，通过触发第1可控硅和整流电路向电磁线圈供电。

当所述电磁线圈的驱动电路由整流电路、第1可控硅、钳位二极管、第1电阻、第2电阻、稳压二极管以及第2可控硅组成时，所述整流电路输出端正极和负极之间连接有由所述第1电阻、第2电阻、钳位二极管串联而成的回路，第1电阻一端与整流电路输出端正极连接，第1电阻另一端与第2电阻一端连接，第2电阻另一端与钳位二极管正极连接，钳位二极管负极与整流电路输出端负极连接，第1电阻另一端、第2电阻一端分别还与稳压二极管负极连接，稳压二极管正极与整流电路输出端负极连接，所述零序电流互感器次级绕组一输出端与所述第1可控硅触发极连接，其另一输出端与所述钳位二极管正极连接，所述第1可控硅阳极与阴极分别和所述整流电路输出端正极与负极连接，通过触发第1可控硅和整流电路向电磁线圈供电。

所述限流阻容元件为电阻或电容或电阻与电容组件。

所述微弱电流检测感应器铁芯由坡莫合金或非晶态合金或超微晶合金材料制成。

所述微弱电流检测感应器初级绕组与限流阻容元件串联而成的检测回路连接在电源端的地线与零线之间或负载端的地线与零线之间。

本发明的实质特点在于除了与现有技术的漏电保护插头一样能检测负载相、零线之间有无剩余电流和检测地线是否带电、当相、零线之间和地线分别或同时出现故障时都会立即动作把相、零、地线全部断开外，还在于本发明的漏电保护插头在地线与连线之间设有由微弱电流检测感应器与限流阻容元件串联而成的检测回路，并且把微弱电流检测感应器的检测、感应输出与触发可控硅的电路和零序电流互感器的检测、感应输出与触发可控硅的电路独立分开设置，这样当微弱电流检测感应器与零序电流检测感应器同时有信号输出时也不会造成互相影响，当接地保护系统异常造成地线意外带上危险电压或当接地保护系统接地缺失且用电器具漏电造成外露金属部件和地线带上危险电压时，它能自动检测、感应输出信号并使漏电保护插头自动脱扣，把相线、零线、地线断开，从而实现了在人体或牲畜触及这些已带上危险电压的外露金属部件之前就把相线、零线、地线全断开。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)、本发明的漏电保护插头由于在地线与零线之间连接有由微弱电流检测感应器初级绕组与限流阻容元件串联组成的检测回路，当在使用时，一旦漏电保护插头负载端相、零线上的用电器具故障漏电且接地保护系统地线缺失（例如：插座地线虚接造成无接地）时，用电器具外露的金属部件及漏电保护插头地线都会带上危险电压，微弱电流检测感应器就会检测、感应和输出信号，使漏电保护插头在人体或牲畜触及用电器具之前就能及时把相线、零线和地线全断开，它比现有漏电保护插头在这种情况下时必须人体或牲畜触及并流过剩余电流之后才能脱扣提供了更好的技术解决方案，因此它比现有漏电保护插头更安全。

(2)、本发明的漏电保护插头由于在地线与零线之间连接有由微弱电流检测感应器初级绕组与限流阻容元件串联组成的检测回路，当在使用时，一旦接地保护系统异常造成地线意外带上危险电压时，微弱电流检测感应器就会检测、感应和输出信号，使漏电保护插头在人体或牲畜触及电器之前就能及时把相线、零线和地线全断开，它比现有漏电保护插头在这种情况下时必须人体或牲畜触及并流过地线意外电流之后才能脱扣提供了更好的技术解决方案，因此它比现有漏电保护插头更安全。

(3)、本发明的漏电保护插头由于连接在地线与零线之间的微弱电流检测感应器初级绕组对流过它的微弱电流信号也能检测、感应和输出信号，而且该初级绕组无最低起始电压的限制，所以它对地线所带的电压高低无限制，只要流过微弱电流检测感应器初级绕组的电流达到预置的阀值（例如：10微安），本发明的漏电保护插头就会脱扣，因此它不但在地线（或用电器具外露金属部件）所带的危险电压高为250V时能脱扣，而且在地线所带的电压低至预定的36V安全电压时（或更低，例如：24V）也能可靠脱扣，当地线所带的电压低于预定的36V安全电压时，它就不需要脱扣以避免误动作，它所能起保护作用的电压范围宽，所以，本发明的漏电保护插头不但好使用，而且更安全可靠。

(4)、本发明的漏电保护插头在电源端的相线与零线反接时也会自动脱扣，不能复位，只有把电源插座相线与零线的接线状态纠正以后才能投入使用，强制性地规范了用户端电源插座接线必须符合国家规范的要求连接，以防使用时发生其他意外事故。

(5)、本发明的漏电保护插头把微弱电流检测感应器的检测、感应输出和触发可控硅的电路与零序电流互感器检测、感应输出和触发可控硅的电路独立分开设置，这样当微弱电流检测感应器与零序电流检测感应器同时有信号输出时也不会造成互相干涉，同时还解决了当共用一个放大电路失效时造成对用电器具的漏电保护功能和对地线意外带电的保护功能同时失效的问题，因而更安全和可靠。

(6)本发明的漏电保护插头无须在地线上设置地线穿过的地线带电检测感应器或互感器，相、零、地线也不用穿过微弱电流检测感应器，因此，节省了成本。

本发明的漏电保护插头主要应用在各种家用电器的漏电保护上。

附图说明

图1是本发明实施例1的漏电保护插头电气原理示意图，其零序电流互感器次级绕组输出端分别和放大电路输入端并联连接。

图2是本发明实施例2的漏电保护插头电气原理示意图，其零序电流互感器次级绕组输出端分别和第1可控硅触发极和阴极并联连接。

图3是本发明实施例3的漏电保护插头电气原理示意图，其零序电流互感器次级绕组一输出端与第1可控硅触发极连接，其另一输出端与钳位二极管正极连接。

具体实施方式

通过下面实施例对本发明作进一步详细阐述。

实施例1：

参见图1所示，一种漏电保护插头主要由插头外壳及相、零、地三极插销、电源端的相线5、零线6、地线7、整流电路12、第1可控硅13、第2可控硅14、零序电流互感器15、试验回路16、微弱电流检测感应器18、限流阻容元件17、放大电路19、负载端相线8、零线9、地线10、电磁脱扣与锁扣装置组成。电磁脱扣与锁扣装置主要由电磁线圈11及其驱动电路、相线触头1-1与2-1、零线触头1-2与2-2、地线触头3与4、弹簧、复位推杆组成。由微弱电流检测感应器18初级绕组与限流阻容元件17串联组成的检测回路连接在电源端的地线7与零线6之间，微弱电流检测感应器18次级绕组一输出端与第2可控硅14触发极连接，微弱电流检测感应器18次级绕组另一输出端与第2可控硅14阴极连接，第2可控硅14阳极与阴极分别与整流电路12输出端正极与负极连接。

在本实施例中，限流阻容元件17为电阻，也可以采用电容或电阻与电容组件，所述电磁线圈11的驱动电路主要由整流电路12、第1可控硅13、放大电路19以及第2可控硅14组成，零序电流互感器15次级绕组输出端与放大电路19输入端并联连接，放大电路19触发输出端与第1可控硅13触发极连接，第1可控硅13阳极与阴极分别和整流电路12输出端正极与负极连接，零序电流互感器15次级绕组输出的信号经放大电路19放大后触发第1可控硅13导通，通过第1可控硅13和整流电路12向电磁线圈11供电而使漏电保护插头脱扣。

在本实施例中，微弱电流检测感应器18的铁芯采用坡莫合金材料制成，也可以采用非晶态合金或超微晶合金材料制成，微弱电流检测感应器18的初级绕组与限流阻容元件17串联而成的检测回路连接在电源端的地线7与零线6之间，也可以把该检测回路连接在负载端的地线10与零线9之间。

使用时，把漏电保护插头的复位推杆按下，相线触头1-1与2-1、零线触头1-2与2-2和地线触头3与4都正常接通，负载端相线8、零线9、地线10分别与电源端的相线5、零线6、地线7接通，地线7与10由于接地的作用使电压被钳制在零伏左右，同时零线6与9也是在零伏左右，这样连接在漏电保护插头电源端的地线7与零线6之间的微弱电流检测感应器18初级绕组就没有电流流过或流过的电流没有达到预置的阀值（例如：10微安），这样漏电保护插头就保持在复位通电状态，从而为它下端的用电器具供电和提供接地。

使用时，如果负载端的相线8、零线9上的用电器具故障漏电且在接地保护系统正常的情况下时，会经地线10与7产生一个剩余电流，零序电流互感器15会检测到相、零线之间的剩余电流并输出一个信号给放大电路19，并在剩余电流达到预先设定的阀值（例如：10毫安）时，第1可控硅13被放大电路19触发导通，电磁脱扣与锁扣装置上的电磁线圈11得电使漏电保护插头脱扣，在人们触及用电器具之前就能及时把相线触头1-1与2-1、零线触头1-2与2-2、地线触头3与4都断开；而如果负载端的相线8、零线9上的用电器具故障漏电且在接地保护系统无接地（例如：插座上地线虚接造成无接地）时，用电器具外露的金属部件及漏电保护插头地线10与7都会带上危险电压，连接在漏电保护插头电源端的地线7与零线6之间的微弱电流检测感应器18初级绕组就会有一个微弱电流流过，微弱电流检测感应器18次级绕组会输出一个信号给第2可控硅14，并在微弱电流达到预先设定的阀值（例如：10微安）时，第2可控硅14会被微弱电流检测感应器18触发导通，电磁脱扣与锁扣装置上的电磁线圈11得电使漏电保护插头脱扣，在人们触及用电器具之前就能及时把相线触头1-1与2-1、零线触头1-2与2-2、地线触头3与4都断开，从而更好地保障了人们的安全。

使用时，如果接地保护系统发生异常造成地线7与10意外带上危险电压，这样连接在电源端的地线7与零线6之间的微弱电流检测感应器18初级绕组就会有一个微弱电流流过，微弱电流检测感应器18次级绕组会输出一个信号给第2可控硅14，并在微弱电流达到预先设定的阀值（例如：10微安）时，第2可控硅14将被微弱电流检测感应器18触发导通，电磁脱扣与锁扣装置上的电磁线圈11得电使漏电保护插头脱扣，在人们触及用电器具之前就能及时把相线触头1-1与2-1、零线触头1-2与2-2、地线触头3与4都断开，从而更好地保护了人们用电安全。

使用时，如果负载端的相线8、零线9上的用电器具故障漏电与接地保护系统异常造成地线7与10意外带电同时发生时，零序电流互感器15次级绕组会输出一个信号给放大电路19，并当达到预置的阀值时，放大电路19触发第1可控硅13导通，同样地，微弱电流检测感应器18次级绕组也会输出一个信号给第2可控硅14，并当达到预置的阀值时，触发第2可控硅14导通，这样就达到了只要并联连接的第1可控硅13和第2可控硅14之中的任一个被触发导通均会使电磁脱扣与锁扣装置上的电磁线圈11得电而使漏电保护插头脱扣，而且又把信号的检测、感应输出并触发可控硅的过程独立分开，从而使它们之间互相不干涉，从而更好地保护了人们的安全和提高了可靠性。

实施例2：

参见图2所示，与实施例1相比，本实施例在电磁线圈的驱动电路中取消了实施例1所述的放大电路19，并且把零序电流互感器15次级绕组输出端由分别和实施例1所述的放大电路19输入端并联连接更改为分别和本实施例的第1可控硅13触发极与阴极并联连接，第1可控硅13阳极与阴极分别和整流电路12输出端正极与负极连接，使零序电流互感器15的次级绕组输出的信号直接触发第1可控硅13，由于所述零序电流互感器15次级绕组输出的信号足够大，所以不需要放大就可以触发第1可控硅13。

在本实施例中，限流阻容元件17为限流电阻，也可以采用电容或电阻与电容组件，电磁线圈11的驱动电路由所述整流电路12、第1可控硅13以及第2可控硅14组成，零序电流互感器15次级绕组输出端和第1可控硅13触发极与阴极并联，第1可控硅13阳极与阴极分别和整流电路12输出端正极与负极连接，通过触发第1可控硅13和整流电路12向电磁线圈11供电而使漏电保护插头脱扣。

在本实施例中，微弱电流检测感应器18的铁芯采用超微晶合金材料制成，也可以采用非晶态合金材料制成，微弱电流检测感应器18的初级绕组与限流阻容元件17串联而成的检测回路连接在电源端的地线7与零线6之间，也可以把该检测回路连接在负载端的地线10与零线9之间。

微弱电流检测感应器18次级绕组输出端分别和第2可控硅14触发极与阴极并联连接，第2可控硅14阳极与阴极分别和整流电路12输出端正极与负极连接。

由于本实施例漏电保护插头的其余电路结构组成均与实施例1相同，仅是触发可控硅13的控制方式有所不同而已，在此不作赘述。

实施例3：

参见图3所示，与实施例2相比，本实施例在电磁线圈的驱动电路中增加了由第1电阻20、第2电阻21、钳位二极管22、稳压二极管23组合而成的钳位二极管22正极钳位电路。钳位二极管22与第2电阻21、第1电阻20串联后连接在整流电路12输出端正极和负极之间，第1电阻20一端与整流电路12输出端正极连接，第1电阻20另一端与第2电阻21一端连接，第2电阻21另一端与钳位二极管22正极连接，钳位二极管22负极与整流电路12输出端负极连接，第1电阻20另一端、第2电阻21一端分别还与稳压二极管23负极连接，稳压二极管23正极与整流电路12输出端负极连接，第1可控硅13阳极与阴极分别和整流电路12输出端正极与负极连接，从而降低了对零序电流互感器15次级绕组输出电压的要求。

在本实施例中，限流阻容元件17为限流电阻，也可以采用电容或电阻与电容组件，电磁线圈11的驱动电路由整流电路12、第1可控硅13、钳位二极管22、第1电阻20、第2电阻21、稳压二极管23以及第2可控硅14组成，零序电流互感器15次级绕组一输出端与第1可控硅13触发极连接，其另一输出端与钳位二极管22正极连接，第1可控硅13阳极与阴极分别和整流电路12输出端正极与负极连接，使零序电流互感器15次级绕组输出的信号叠加在钳位二极管22导通压降（约0.3V）的基础上而触发第1可控硅13导通，通过第1可控硅13和整流电路12向电磁线圈11供电而使漏电保护插头脱扣。

在本实施例中，微弱电流检测感应器18的铁芯采用超微晶合金材料制成，也可以采用非晶态合金或坡莫合金材料制成，微弱电流检测感应器18的初级绕组与限流阻容元件17串联而成的检测回路连接在负载端的地线10与零线9之间，也可以把该检测回路连接在电源端的地线7与零线6之间。

微弱电流检测感应器18次级绕组输出端分别第2可控硅14触发极与阴极并联连接，第2可控硅14阳极与阴极分别和整流电路12输出端正极与负极连接。

由于本实施例漏电保护插头的其余结构组成均与实施例1相同，仅是触发可控硅13的控制方式有所不同而已，在此不作赘述。

Claims (7)

1.一种漏电保护插头，包含外壳和插销、相线、零线、地线、相线与零线均穿过的零序电流互感器、试验回路、电磁脱扣与锁扣装置，该电磁脱扣与锁扣装置包含电磁线圈及其驱动电路、触头、弹簧、复位推杆，所述电磁线圈的驱动电路主要由整流电路、第1可控硅组成，其特征在于：还设有微弱电流检测感应器，所述微弱电流检测感应器上设有铁芯、初级绕组和次级绕组，所述微弱电流检测感应器初级绕组与所述微弱电流检测感应器次级绕组均绕在所述微弱电流检测感应器铁芯上，所述微弱电流检测感应器初级绕组和次级绕组之间绝缘分开；在地线与零线之间连接有由所述微弱电流检测感应器初级绕组与限流阻容元件串联而成的检测回路；在所述电磁线圈的驱动电路中还设有第2可控硅；所述微弱电流检测感应器次级绕组输出端分别和所述第2可控硅触发极与阴极并联连接，所述第2可控硅阳极与阴极分别和整流电路输出端正极与负极连接；所述零序电流互感器次级绕组输出端分别和所述电磁线圈的驱动电路输入端并联连接。

2.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述电磁线圈的驱动电路由整流电路、第1可控硅、放大电路以及第2可控硅组成，所述零序电流互感器次级绕组输出端分别和所述放大电路输入端并联连接，所述放大电路触发输出端与所述第1可控硅触发极连接，所述第1可控硅阳极与阴极分别和所述整流电路输出端正极与负极连接，通过触发第1可控硅和整流电路向电磁线圈供电。

3.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述电磁线圈的驱动电路由整流电路、第1可控硅以及第2可控硅组成，所述零序电流互感器次级绕组输出端分别与所述第1可控硅触发极与阴极并联，所述第1可控硅阳极与阴极分别和所述整流电路输出端正极与负极连接，通过触发第1可控硅和整流电路向电磁线圈供电。

4.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述电磁线圈的驱动电路由整流电路、第1可控硅、钳位二极管、第1电阻、第2电阻、稳压二极管以及第2可控硅组成；所述整流电路输出端正极和负极之间连接有由所述第1电阻、第2电阻、钳位二极管串联而成的回路，第1电阻一端与整流电路输出端正极连接，第1电阻另一端与第2电阻一端连接，第2电阻另一端与钳位二极管正极连接，钳位二极管负极与整流电路输出端负极连接，第1电阻另一端、第2电阻一端分别还与稳压二极管负极连接，稳压二极管正极与整流电路输出端负极连接；所述零序电流互感器次级绕组一输出端与所述第1可控硅触发极连接，其另一输出端与所述钳位二极管正极连接，所述第1可控硅阳极与阴极分别和所述整流电路输出端正极与负极连接，通过触发第1可控硅和整流电路向电磁线圈供电。

5.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述限流阻容元件为电阻或电容或电阻与电容组件。

6.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述微弱电流检测感应器铁芯由坡莫合金或非晶态合金或超微晶合金材料制成。

7.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述微弱电流检测感应器初级绕组与限流阻容元件串联而成的检测回路连接在电源端的地线与零线之间或负载端的地线与零线之间。

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