CN104466942B - 一种漏电保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种漏电保护电路，包括磁环，待检测设备的火线和零线从磁环穿出，第一回路包括缠绕在磁环上的第一绕组和第一交流电源，第二回路包括缠绕在磁环上的第二绕组和控制装置，待检测设备通电前若发生漏电，第一回路会导通，第一绕组通过磁环使第二绕组产生感应电动势，控制装置检测到第二绕组产生感应电动势后控制待检测设备电路保持断开，反之控制待检测设备电路导通。从而提供了一种能够在合闸通电前对待检测设备(负载)的漏电情况进行预检的漏电保护电路，在待检测设备发生漏电时使其保持断电状态，避免了漏电对待检测设备和人身造成的损害，防止了安全事故的发生。

Description

一种漏电保护电路

技术领域

本发明涉及漏电保护技术领域，具体地说涉及一种漏电保护电路。

背景技术

当人手不小心触摸到火线或出现漏电状况的负载时，火线、人体、大地、零线之间就会形成一个回路，人身上就会有电流通过，当电流足够大的时候，就有可能对人体造成危害。低压配电系统中设漏电保护装置是防止人身触电事故的有效措施之一，也是防止因漏电引起电气火灾和电气设备损坏事故的技术措施。

常见的漏电保护装置有漏电保护器、断路器等。现有技术中，当负载在线运行时，会通过检测元件，比如零序电流互感器来检测电路中是否有漏电故障，具体应用中，某一相线的火线、零线穿过零序电流互感器的环形铁心，构成了零序电流互感器的一次线圈，缠绕在环形铁芯上的绕组构成了零序电流互感器的二次线圈。如果没有漏电发生，这时流过火线、零线的电流向量和等于零，因此在零序电流互感器的二次线圈上也不能产生相应的感应电动势。如果发生了漏电，火线、零线的电流向量和不等于零，就使零序电流互感器的二次线圈上产生感应电动势，而漏电检测和驱动芯片就会根据检测到的感应电动势生成漏电信号并输出到控制模块，控制模块收到漏电信号后就会控制执行机构自动切断故障处的电源。

但这种情况下负载的漏电状况只能是合闸通电后才会被检测到，若负载在通电前就存在漏电，如负载上的火线因绝缘外壳破损接地导致的漏电情况，当负载一通电就会对接触负载的人身或者负载设备本身造成损害，若执行机构再出现故障，会导致很严重的安全事故。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术中无法在合闸通电前对负载的漏电情况进行检测，存在很大的安全隐患。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案如下：

本发明提供了一种漏电保护电路，包括：

磁环，待检测设备的火线和零线从所述磁环穿出；

第一回路，其包括缠绕在所述磁环上的第一绕组和第一交流电源，用于在待检测设备通电前检测所述待检测设备是否发生漏电,且在被检测设备漏电时，所述第一回路导通，反之，所述第一回路不导通；

第二回路，其包括缠绕在所述磁环上的第二绕组和控制装置；

当所述第一回路导通时，所述第一绕组通过所述磁环使所述第二绕组产生感应电动势，所述控制装置检测到所述第二绕组产生感应电动势后控制所述待检测设备电路保持断开；反之所述控制装置控制所述待检测设备电路导通。

本发明所述的漏电保护电路，所述第一回路还包括第一开关、第二开关以及第三开关；

所述第一绕组的一端通过所述第一开关与所述火线耦接，所述第一绕组的另一端通过所述第二开关与所述第一交流电源的一端耦接，所述第一交流电源的另一端通过所述第三开关与所述零线耦接。

本发明所述的漏电保护电路，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关均为继电器；

所述第一回路还包括第一控制单元U1和第二控制单元U2，所述第一控制单元U1控制所述第二控制单元U2来导通或者关断所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关。

本发明所述的漏电保护电路，所述控制装置包括：

漏电检测和驱动单元，与所述第二绕组的两端耦接；

控制单元，与所述漏电检测和驱动单元的输出端耦接，并在所述漏电检测和驱动单元从所述第二绕组检测到所述感应电动势后控制执行单元断开，使得所述待检测设备电路保持断开，反之所述控制单元控制所述执行单元闭合，使得所述待检测设备电路导通。

本发明所述的漏电保护电路，所述执行单元包括第一磁保持继电器和第二磁保持继电器；

所述第一磁保持继电器的常开触点串联入火线，所述第二磁保持继电器的常开触点串联入零线，所述第一磁保持继电器的控制端和所述第二磁保持继电器的控制端分别与控制单元的两个输出端耦接。

本发明所述的漏电保护电路，还包括：

第三回路，其包括缠绕在所述磁环上的第三绕组、第二交流电源以及按键；

所述第三绕组的一端通过所述按键与所述第二交流电源的一端耦接，所述第三绕组的的另一端与所述第二交流电源的另一端耦接。

本发明所述的漏电保护电路，所述第一交流电源和所述第二交流电源为同一个交流电源，且所述交流电源包括一个变压器，所述变压器的主绕组分别与所述火线和所述零线相接，所述变压器的副绕组分别向所述第一回路和所述第三回路供电。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

本发明提供了一种漏电保护电路，包括磁环，待检测设备的火线和零线从磁环穿出，第一回路包括缠绕在磁环上的第一绕组和第一交流电源，第二回路包括缠绕在磁环上的第二绕组和控制装置，待检测设备通电前若发生漏电，第一回路会导通，第一绕组通过磁环使第二绕组产生感应电动势，控制装置检测到第二绕组产生感应电动势后控制待检测设备电路保持断开，反之控制待检测设备电路导通。从而提供了一种能够在合闸通电前对待检测设备(负载)的漏电情况进行预检的漏电保护电路，在待检测设备发生漏电时使其保持断电状态，避免了对待检测设备和人身造成的损害，防止了安全事故的发生。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是本发明所述漏电保护电路的结构框图；

图2是本发明所述漏电保护电路的一个具体实现方式的电路原理图。

图中附图标记表示为：1-磁环，2-第一回路，3-第二回路，4-第三回路，21-第一绕组，22-第一交流电源，23-第一开关，24-第二开关，25-第三开关，31-第二绕组，32-控制装置，41-第三绕组，42-第二交流电源，43-按键，321-漏电检测和驱动单元，322-控制单元，323-执行单元。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种漏电保护电路，如图1所示，该漏电保护电路包括磁环1、第一回路2和第二回路3。其中，待检测设备的火线和零线从所述磁环1穿出；第一回路2包括缠绕在所述磁环1上的第一绕组21和第一交流电源22，用于在待检测设备通电前检测所述待检测设备是否发生漏电,且在被检测设备漏电时，所述第一回路2导通，反之，所述第一回路2不导通；第二回路3包括缠绕在所述磁环1上的第二绕组31和控制装置32。

当所述第一回路2导通时，所述第一绕组21通过所述磁环1使所述第二绕组31产生感应电动势，所述控制装置32检测到所述第二绕组31产生感应电动势后控制所述待检测设备电路保持断开；反之所述控制装置32控制所述待检测设备电路导通。

具体地，当待检测设备通电前发生漏电时，第一回路2会导通，此时第一绕组21和第一交流电源22间形成回路，有交流电流过第一绕组21，因为第一绕组21和第二回路3中的第二绕组31共用磁环1，此时第二绕组31就会产生感应电动势。若待检测设备通电前未发生漏电，第一回路2不导通，此时无交流电流流过第一绕组21，因此第二绕组31上也就不会感应出电动势了。而第二回路3中的控制装置32会在检测到第二绕组31上产生感应电动势后控制待检测设备电路继续保持断开，则待检测设备不会通电，只有当控制装置32检测到第二绕组31上没有产生感应电动势后才会控制待检测设备电路导通，使待检测设备通电，确保了待检测设备的正常运转和人身的安全。

具体地，所述第二回路3也可以用于对待检测设备通电后的在线检测，原理如下，当待检测设备通电后，待检测设备和火线L以及零线N间形成回路，因为火线L以及零线N从磁环1穿出，若不发生漏电，通过磁环1的电流的矢量和为0，而一旦发生漏电，因为会有一部分漏电流流入大地损失掉，流入磁环1的电流和流出磁环1的电流不等量，使得电流的矢量和不为0，因为第二绕组31缠绕在磁环1上，此时第二绕组31就会产生感应电动势，而控制装置32在检测到第二绕组31产生感应电动势后就会控制待检测设备的电路断开，使得待检测设备断电，确保了待检测设备的正常运转和人身的安全。

优选地，所述第一回路2还可以包括第一开关23、第二开关24以及第三开关25。

所述第一绕组21的一端通过所述第一开关23与所述火线耦接，所述第一绕组21的另一端通过所述第二开关24与所述第一交流电源22的一端耦接，所述第一交流电源22的另一端通过所述第三开关25与所述零线耦接。通过第一开关23、第二开关24以及第三开关25，可以很方便的实现第一回路2在电路中的投入与切出。

具体地，若待检测设备在合闸通电前火线L绝缘外皮破损导致设备金属外壳带电，此时若人体接触该待检测设备的金属外壳，就会发生漏电，这就相当于人体直接跟火线L接触了，此时人体作为导体，使得火线L-第一开关23-第一绕组21-第二开关24-第一交流电源22-第三开关25-零线N之间形成回路，第一回路1导通，有交流电流流过第一绕组21。

优选地，所述第一开关23、所述第二开关24以及所述第三开关25可以均为继电器。

所述第一回路2还可以包括第一控制单元U1和第二控制单元U2，所述第一控制单元U1控制所述第二控制单元U2来导通或者关断所述第一开关23、所述第二开关24以及所述第三开关25。

具体地，第一控制单元U1可以为控制芯片，第二控制单元U2可以为继电器驱动芯片，继电器的常开触点串联入第一回路2中，第一控制单元U1控制第二控制单元U2来使继电器的常开触点断开或者吸合，就实现了对第一开关23、第二开关24以及第三开关25导通或者关断的控制，控制精确快捷。

优选地，所述控制装置32可以包括：

漏电检测和驱动单元321，与所述第二绕组31的两端耦接。

控制单元322，与所述漏电检测和驱动单元321的输出端耦接，并在所述漏电检测和驱动单元321从所述第二绕组31检测到所述感应电动势后控制执行单元323断开，使得所述待检测设备电路保持断开，反之所述控制单元322控制所述执行单元323闭合，使得所述待检测设备电路导通，响应快速准确。

优选地，所述执行单元323可以包括第一磁保持继电器和第二磁保持继电器。

所述第一磁保持继电器的常开触点串联入火线，所述第二磁保持继电器的常开触点串联入零线，所述第一磁保持继电器的控制端和所述第二磁保持继电器的控制端分别与控制单元322的两个输出端耦接。

具体地，当漏电检测和驱动单元321检测到第二绕组31的两端产生感应电动势后会反馈给控制单元322，控制单元322就会通过两个输出端分别向第一磁保持继电器的控制端和第二磁保持继电器的控制端输出信号，控制第一磁保持继电器的常开触点和第二磁保持继电器的常开触点均保持断开，此时待检测设备和火线L、零线N之间无法形成回路，自然不会通电了，响应非常快速准确。

优选地，本实施例所述漏电保护电路，还可以包括：

第三回路4，其包括缠绕在所述磁环1上的第三绕组41、第二交流电源42以及按键43。

所述第三绕组41的一端通过所述按键43与所述第二交流电源42的一端耦接，所述第三绕组41的的另一端与所述第二交流电源42的另一端耦接。第三回路4常用于模拟漏电发生的情况，进而测试在给待检测设备通电后，测试控制装置32能否正常断开待检测设备电路，已满足定期对待检测设备的检测需求，测试非常简便，按下按键43既可以实现测试。

优选地，所述第一交流电源22和所述第二交流电源42为同一个交流电源，且所述交流电源包括一个变压器T，所述变压器T的主绕组分别与所述火线和所述零线相接，所述变压器的副绕组分别向所述第一回路2和所述第三回路4供电。通过这种电路设计可以节约空间，使得电路连接更为简单紧凑。

具体地，在第三回路4工作时，一般会控制第一回路2的第一开关23、第二开关24以及第三开关25中的至少一个断开，进而使第一回路2断开。在第二回路3工作时，也即待检测设备在线带电运行时，一般也会控制第一回路2的第一开关23、第二开关24以及第三开关25中的至少一个断开，进而使第一回路2断开，此时第三回路4的按键43也不会按下，第三回路4也是断开的。

具体测试原理如下，当按下按键43后，第三绕组41、第二交流电源42以及按键43间会形成回路，有交流电流流过第三绕组41，因为第三绕组41和第二绕组31共用磁环1，第二绕组31上会产生感应电动势，此时如果控制装置32动作正常的话，会在检测到第二绕组31上产生感应电动势的时候断开待检测设备的电路，比如使磁保持继电器断开或者是脱扣器脱扣来断开待检测设备的电路，使其断电。

本实施例提供了一种能够在合闸通电前对待检测设备(负载)的漏电情况进行预检、在待检测设备通电后在线检测其是否发生漏电以及测试控制装置等保护装置能否正常动作的漏电保护电路，确保了在待检测设备发生漏电时能够使其保持断电状态或者及时断电，避免了对待检测设备和人身造成的损害，防止了安全事故的发生。

本实施例还提供了一个漏电保护电路的具体实施案例，如图2所示，所述第一回路2中的第一开关23为继电器JDQ3、第二开关24为继电器JDQ2、第三开关25为继电器JDQ1，所述第一控制单元U1为单片机，所述第二控制单元U2为继电器驱动芯片,比如可以选用ULN2003芯片，其包括16个引脚，变压器T能够将市电降至低于36V的交流电提供给第一回路2和第三回路3，还包括一个分压电阻R1，用于在第一回路2中分压。

所述第二控制单元U2的引脚14、引脚16、引脚15分别与所述继电器JDQ1、所述继电器JDQ2以及所述继电器JDQ3的引脚2耦接，所述第二控制单元U2的引脚1、引脚2、引脚3分别与所述第一控制单元U1的三个输出端耦接。

所述变压器T的引脚1和引脚2分别与火线L和零线N耦接，将火线L和零线N之间的交流电降压后通过所述变压器T的引脚3和引脚4输出。

所述继电器JDQ1、所述继电器JDQ2以及所述继电器JDQ3的引脚1均接12V电压，所述继电器JDQ1的引脚3与所述变压器T的引脚2耦接，所述继电器JDQ1的引脚4与所述变压器T的引脚4耦接，所述变压器T的引脚3与所述电阻R1的一端耦接，所述电阻R1的另一端与所述继电器JDQ2的引脚4耦接，所述继电器JDQ2的引脚3与所述第一绕组21的一端耦接，所述第一绕组21的另一端与所述继电器JDQ3的引脚4耦接，所述继电器JDQ3的引脚3与火线L耦接。

具体地，当需要预检待检测设备在通电前是否漏电时，第一控制单元U1会通过三个输出端分别控制第二控制单元U2的引脚14、引脚16、引脚15输出低电平，此时继电器JDQ1、继电器JDQ2以及继电器JDQ3的引脚2均为电平，因为继电器JDQ1、继电器JDQ2以及继电器JDQ3的引脚1均接12V电压，因此继电器JDQ1、继电器JDQ2以及继电器JDQ3中引脚1和引脚2间的线圈通电，此时继电器JDQ1、继电器JDQ2以及继电器JDQ3中引脚3和引脚4间的常开触点吸合，相当于第一回路中的第一开关23、第二开关24以及第三开关25导通，此时若待检测设备发生漏电，人体或者漏电的待检测设备本身作为导体，会使火线L-继电器JDQ3-第一绕组21-继电器JDQ2-电阻R1-变压器T的副绕组-继电器JDQ1-零线N-大地-人体-火线间形成回路，有交流电流流过第一绕组21，第二绕组31就会产生感应电动势，控制装置32检测到第二绕组31产生感应电动势后会控制待检测设备电路保持断开。

具体地，构成第二回路3中控制装置32的漏电检测和驱动单元321、控制单元32以及执行单元323可以有多种硬件电路来实现其功能，用于待检测设备发生漏电后的保护电路。

第三回路4中的第二交流电源42也可以选用所述变压器T，具体连接关系如图2所示，所述第三绕组41的一端与所述变压器T的引脚4耦接，所述第三绕组41的另一端与所述按键K1的一端耦接，所述按键K1的另一端与所述电阻R2的一端耦接，所述电阻R2的另一端与所述变压器T的引脚3耦接。

具体地，按下按键K1后，第三绕组41、按键K1、变压器T的副绕组间就会形成回路，有交流电流流过第三绕组41，控制装置32检测到第二绕组31产生感应电动势后会控制待检测设备电路保持断开。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种漏电保护电路，其特征在于，包括：

磁环(1)，待检测设备的火线和零线从所述磁环(1)穿出；

第一回路(2)，其包括缠绕在所述磁环(1)上的第一绕组(21)和第一交流电源(22)，用于在待检测设备通电前检测所述待检测设备是否发生漏电,且在被检测设备漏电时，所述第一回路(2)导通，反之，所述第一回路(2)不导通；

第二回路(3)，其包括缠绕在所述磁环(1)上的第二绕组(31)和控制装置(32)；

当所述第一回路(2)导通时，所述第一绕组(21)通过所述磁环(1)使所述第二绕组(31)产生感应电动势，所述控制装置(32)检测到所述第二绕组(31)产生感应电动势后控制所述待检测设备电路保持断开；反之所述控制装置(32)控制所述待检测设备电路导通；

还包括：

第三回路(4)，其包括缠绕在所述磁环(1)上的第三绕组(41)、第二交流电源(42)以及按键(43)；

所述第三绕组(41)的一端通过所述按键(43)与所述第二交流电源(42)的一端耦接，所述第三绕组(41)的另一端与所述第二交流电源(42)的另一端耦接。

2.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，所述第一回路(2)还包括第一开关(23)、第二开关(24)以及第三开关(25)；

所述第一绕组(21)的一端通过所述第一开关(23)与所述火线耦接，所述第一绕组(21)的另一端通过所述第二开关(24)与所述第一交流电源(22)的一端耦接，所述第一交流电源(22)的另一端通过所述第三开关(25)与所述零线耦接。

3.根据权利要求2所述的漏电保护电路，其特征在于，所述第一开关(23)、所述第二开关(24)以及所述第三开关(25)均为继电器；

所述第一回路(2)还包括第一控制单元(U1)和第二控制单元(U2)，所述第一控制单元(U1)控制所述第二控制单元(U2)来导通或者关断所述第一开关(23)、所述第二开关(24)以及所述第三开关(25)。

4.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，所述控制装置(32)包括：

漏电检测和驱动单元(321)，与所述第二绕组(31)的两端耦接；

控制单元(322)，与所述漏电检测和驱动单元(321)的输出端耦接，并在所述漏电检测和驱动单元(321)从所述第二绕组(31)检测到所述感应电动势后控制执行单元(323)断开，使得所述待检测设备电路保持断开，反之所述控制单元(322)控制所述执行单元(323)闭合，使得所述待检测设备电路导通。

5.根据权利要求4所述的漏电保护电路，其特征在于，所述执行单元(323)包括第一磁保持继电器和第二磁保持继电器；

所述第一磁保持继电器的常开触点串联入火线，所述第二磁保持继电器的常开触点串联入零线，所述第一磁保持继电器的控制端和所述第二磁保持继电器的控制端分别与控制单元(322)的两个输出端耦接。

6.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于，所述第一交流电源(22)和所述第二交流电源(42)为同一个交流电源，且所述交流电源包括一个变压器，所述变压器的主绕组分别与所述火线和所述零线相接，所述变压器的副绕组分别向所述第一回路(2)和所述第三回路(4)供电。