CN104600663A - 电压电流混合型漏电保护插头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电压电流混合型漏电保护插头，特点是包括带三对触点的脱扣器JL、电子开关、第一及第二故障感应电路；电子开关的输出端通过脱扣器JL与市交流电的火线L电连接；第一故障感应电路包括套设在市交流电的零线N及火线L上的第一零序电流互感器；第二故障感应电路包括第二零序电流互感器、电压耦合线圈、转换开关及限压电阻，第二零序电流互感器套设在地线E上，电压耦合线圈的一端串接限压电阻和转换开关后与地线E电连接，另一端与市交流电的零线N或插脚N电连接。其优点为：电路结构简单，能准确感应到地线漏电电压并立即切断负载电源，还能够在主回路的零线N和火线L反接时，若遇到地线同时漏电故障，该结构照样会脱扣断电，且不会受漏电电流相位影响，工作更加安全可靠。

Description

电压电流混合型漏电保护插头

技术领域

本发明涉及一种电压转换型漏电保护插头，简称PRCD。

背景技术

现有的漏电保护插头(简称PRCD)包括一个整流电路、两路电子开关、信号放大处理电路、两个零序电流互感器、一个变压器及带三对触点的脱扣器。一个零序电流互感器ZL1套设在市交流电的零线N及火线L上，与第一路信号放大处理电路的输入端电连接；另一个零序电流互感器ZL2套设在地线上，与第二路信号放大处理电路的输入端电连接；变压器初级的一端与零线N插脚电连接，另一端串接一个电阻然后与地脚E电连接，变压器的次级线圈一端与第二路信号放大处理电路的一输入端电连接，另一端通过一个切换开关与第二路信号放大处理电路的另一输入端电连接；两路信号放大处理电路的输出端分别串接隔离二极管后与电子开关的控制端电连接，从而控制电子开关在负载电器或地线出现故障时迫使带三对触点的脱扣器动作断电。该电路结构复杂，还不能够分辨地线的感应电压和漏电电压，并且在主回路的零线N和火线L反接时，若同时遇到地线漏电的故障，该结构就会出现不能够脱扣断电的危险，另外有的电压电流混合型漏电保护插头，其电压感应线圈是加绕在感应主回路(LN)故障电流的零序电流互感器上，这样在主回路和地线同时发生漏电故障时，因为漏电电流相位的缘故，就可能出现地线故障脱扣电压或总漏电动作电流(主回路加地线)超出国标的不良现象，所以安全性能还有一定的缺陷。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种电路结构简单，不用增加感应地线故障电压的耦合变压器，既能准确感应到地线漏电电压且能过滤掉感应电压，又不用区分零线N和火线L的正反接法，且不会受故障电流相位影响，地线故障脱扣电压和总漏电动作电流(主回路加地线)都能够在国标范围内，更加安全可靠的电压电流混合型漏电保护插头。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种电压转换型漏电保护插头，其特征在于包括带三对触点的脱扣器JL、电子开关、第一故障感应电路和第二故障感应电路及试验电路；其中

所述电子开关的输出端通过脱扣器JL与市交流电的火线L电连接；

所述脱扣器JL的三对触点分别接在地线E、零线N及火线L上，脱扣器JL还包括使三对触点复位的复位按键；

所述第一故障感应电路包括第一零序电流互感器，所述第一零序电流互感器套设在市交流电的零线N及火线L上，所述第一零序电流互感器的两端分别与电子开关输入端的两脚电连接；

所述第二故障感应电路包括第二零序电流互感器，电压耦合线圈、转换开关及限压电阻，所述第二零序电流互感器套设在地线E上，第二零序电流互感器的两端分别与电子开关另一输入端的两脚电连接，所述电压耦合线圈的一端串接限压电阻和转换开关后与地线E或接地插脚E电连接，电压耦合线圈的另一端与市交流电的零线N或插脚N电连接。

所述电子开关包括桥式整流器、可控硅、放大处理集成块、第一至第五电容及限流电阻；其中所述桥式整流器的一输入端通过脱扣器JL与市交流电的火线L电连接，桥式整流器的另一输入端与市交流电的零线N电连接，桥式整流器的输出端为可控硅、放大处理集成块提供直流工作电压；所述放大处理集成块的型号为RT54123B(以下简称集成块)，集成块的8脚通过限流电阻与桥式整流器输出端的正极端电连接，集成块的4脚与桥式整流器输出端的公共负极端电连接，集成块的1脚及2脚分别与第一零序电流互感器的两端电连接，所述第一滤波电容的两端分别与集成块的4脚及8脚电连接，所述第二电容的两端分别与集成块的4脚及7脚电连接，所述第三电容的两端分别与集成块的6脚及7脚电连接，所述第四电容的两端分别与集成块的4脚及5脚电连接，所述第五电容的两端分别与集成块的2脚及4脚电连接；所述可控硅的阳极及阴极分别电连接在桥式整流器的正负输出端，可控硅的控制端与集成块的输出端7脚电连接。

所述电压耦合线圈加绕在感应地线故障电流的第二零序电流互感器上。

在本技术方案中，还包括第二电阻及第六电容，所述第二电阻与第六电容并联后的两端分别电连接在第一零序电流互感器的两端上。

在本技术方案中，还包括第三电阻及第七电容，所述第三电阻与第七电容并联后的两端分别电连接在第二零序电流互感器的两输出端上。

所述试验电路包括测试开关和测试电阻，所述测试开关与测试电阻串联后一端与穿过主回路互感器的火线L输出端电连接，另一端与零线N输入端电连接。

本发明与现有技术相比的优点为：电路结构简单，不用增加感应地线故障电压的耦合变压器，即能准确感应到地线漏电电压并立即切断负载电源，还能够在主回路的零线N和火线L反接时，若遇到地线同时漏电故障，该结构照样会脱扣断电，且不会受漏电电流相位影响，总的漏电动作电流(主回路加地线)都在国标安全范围内，工作更加安全可靠。

附图说明

图1是本发明电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以互相结合。

在本发明的描述中，术语“第一”及“第七”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1所示，其是一种电压转换型漏电保护插头，包括带三对触点的脱扣器JL1、电子开关2、第一故障感应电路3及第二故障感应电路4及试验电路5；其中

所述电子开关2的输出端通过脱扣器JL与市交流电的火线L电连接；

所述脱扣器JL1的三对触点分别接在地线E、零线N及火线L上，脱扣器JL还包括使三对触点复位的复位按键RESET；

所述第一故障感应电路3包括第一零序电流互感器ZCT1，第一零序电流互感器ZCT1套设在市交流电的零线N及火线L上，所述第一零序电流互感器ZCT1的两端分别与电子开关2输入端的两脚电连接，其工作(脱扣断电保护)原理与普通漏电保护插头一样，下边省略不做描述；

所述第二故障感应电路4包括第二零序电流互感器ZCT2、电压耦合线圈Lv、转换开关Kv及限压电阻Rv，所述第二零序电流互感器ZCT2套设在地线E上，所述电压耦合线圈Lv的一端串接限压电阻Rv和转换开关Kv后与地线E或接地插脚E电连接，电压感应线圈Lv的另一端与市交流电的零线N或插脚N电连接，第二零序电流互感器ZCT2的两端分别与电子开关2另一输入端的两脚电连接。

所述试验电路5包括测试开关TEST及测试电阻Rtest，测试开关TEST与测试电阻Rtest串联后，一端与输入端的市交流电的零线N电连接，另一端与输出端即经过第一零序电流互感器ZCT1后的火线L电连接。试验过程：按下测试开关TEST，穿过第一零序电流互感器ZCT1的火线L通过测试电阻Rtest接通输入端电源零线N，产生一个试验电流信号，并通过上述异常脱扣过程切断电源；脱扣器的复位按键RESET与试验开关TEST配合，还可以当作电源开关使用。

在本实施例中，所述电压耦合线圈Lv加绕在感应地线故障电流的第二零序电流互感器ZCT2上，这样不用增加变压器耦合电路即可实现地线故障电压的转换功能，还能够彻底避开地线故障电压和主回路故障电流同用一个互感器所引起的相位不良等。

在本实施例中，还包括第二电阻R2及第六电容C6，所述第二电阻R2与第六电容C6并联后的两端分别电连接在第一零序电流互感器ZCT1的两端上。

在本实施例中，还包括第三电阻R3及第七电容C7，所述第三电阻R3与第七电容C7并联后的两端分别电连接在第二零序电流互感器ZCT2的两端上。

在本实施例中，所述加绕在第二零序电流互感器ZCT2上的电压耦合线圈Lv的一端与零线N或插脚N电连接，另一端经过限压电阻Rv电连接后再通过转换开关Kv与输入端地线E或接地插脚E电连接，转换开关Kv处于闭合导通状态时，地线(或地脚)的故障电压信号通过加绕在第二互感器ZCT1上的线圈Lv、连同地线的故障电流信号一起耦合到互感器输出端并传送到放大处理集成块IC的输入端2、3脚，并驱动脱扣机构断电达到安全保护的目的。

在本实施例中，所述电子开关2包括桥式整流器DW、限流电阻R1、滤波电容C1、可控硅Q、放大处理集成块IC及第二至第五电容C2-C5；其中所述桥式整流器DW的一输入端通过脱扣器JL与市交流电的火线L电连接，桥式整流器DW的另一输入端与市交流电的零线N电连接，桥式整流器DW的正负输出端为可控硅Q、放大处理集成块IC提供直流工作电压；所述放大处理集成块IC的型号为RT54123B，放大处理集成块IC的8脚通过限流电阻R1与桥式整流器DW输出端的正极端电连接，放大处理集成块IC的4脚与桥式整流器DW输出端公共负极电连接，放大处理集成块IC的1脚及2脚分别与第一零序电流互感器ZCT1的两端电连接，所述滤波电容C1的两端分别与放大处理集成块IC的4脚及8脚电连接，所述第二电容C2的两端分别与放大处理集成块IC的4脚及7脚电连接，所述第三电容C3的两端分别与放大处理集成块IC的6脚及7脚电连接，所述第四电容C4的两端分别与放大处理集成块IC的4脚及5脚电连接，所述第五电容C5的两端分别与放大处理集成块IC的2脚及4脚电连接；所述可控硅Q的阳极及阴极分别电连接在桥式整流器DW的正负输出端，可控硅Q的控制端与放大处理集成块IC的输出端7脚电连接。

使用本发明时，先将转换开关Kv置于电压导通档位，再将本发明插在插座上，按下复位按键RESET，脱扣器JL的三对触点呈导通状态，市交流电通过本发明给负载即用电器供电；并通过脱扣线圈JL、桥式整流器DW、限流电阻R3和滤波电容C1供给电子开关电路电源；正常状态下主回路或地线无漏电故障，由可控硅Q和放大处理集成块IC等元件组成的电子开关电路处于静态待命状态，脱扣线圈JL通过0.5mA左右的供电电流，其产生的微弱磁场不会使脱扣器脱扣。

当负载电器或地线出现漏电故障时，地线E的漏电电压通过转换开关Kv、电阻Rv加在第二零序电流互感器ZCT2上加绕的电压耦合线圈Lv和零线N之间，套设在电源线L、N上的第二零序电流互感器ZCT1就会立即感应到地线故障电压信号或地线故障电流信号，并将其传送到放大处理集成块IC的输入端2、3脚，经放大处理后由7脚输出到可控硅Q的控制极，触发可控硅Q立即导通并将桥式整流器DW的正负极短路，使脱扣器JL的脱扣线圈两端并接在电源零线N和火线L上，脱扣器线圈JL立即产生强大的电流(750mA左右)，联动脱扣机构跳闸，将电源火线、零线和接地线同时切断；当主回路的零线N和火线L反接时，若地线同时也遇到漏电的故障，上述的电压耦合电路即会失效，这时第二故障感应电路即会发挥漏电电流脱扣断电的作用，弥补了电压转换型的不足之处，另外因为耦合地线故障电压的线圈是加绕在感应地线故障电流的零序电流互感器上的，所以就彻底避免了地线故障电压信号和主回路故障电流信号混淆一起造成相位相互叠加或抵消、从而导致地线故障脱扣电压或总漏电动作电流(主回路加地线)超标的不良现象，安全性能更加可靠。

在本实施例中，桥式整流器DW包括四个二极管构成的桥式整流电路及防止本专利内部电路遭浪涌电压冲击的第二压敏电阻RU2，第二压敏电阻RU2的两端接在桥式整流电路的正负输出端。

在本实施例中，在市交流电的零线N及火线L之间还并接有防止负载电器遭雷击或浪涌电压冲击的第一压敏电阻RU1。

以上结合附图对本发明的实施方式作出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、替换及变形仍落入在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种电压电流混合型漏电保护插头，其特征在于包括带三对触点的脱扣器JL(1)、电子开关(2)、第一故障感应电路(3)及第二故障感应电路(4)；其中

所述电子开关(2)的输出端通过脱扣器JL(1)与市交流电的火线L电连接；

所述脱扣器JL(1)的三对触点分别接在地线E、零线N及火线L上，脱扣器JL(1)还包括使三对触点复位的复位按键(RESET)；

所述第一故障感应电路(3)包括第一零序电流互感器(ZCT1)，所述第一零序电流互感器套设在市交流电的零线N及火线L上，所述第一零序电流互感器(ZCT1)的两端分别与电子开关(2)输入端的两脚电连接；

所述第二故障感应电路(4)包括第二零序电流互感器(ZCT2)、电压耦合线圈(Lv)、转换开关(Kv)及限压电阻(Rv)，所述第二零序电流互感器(ZCT2)套设在地线E上，所述电压耦合线圈(Lv)的一端串接限压电阻(Rv)和转换开关(Kv)后与地线E或接地插脚E电连接，电压感应线圈(Lv)的另一端与市交流电的零线N或插脚N电连接，第二零序电流互感器(ZCT2)的两端分别与电子开关(2)另一输入端的两脚电连接。

2.根据权利要求1所述的电压转换型漏电保护插头，其特征在于所述电子开关(2)包括桥式整流器(DW)、可控硅(Q)、放大处理集成块(IC)、第一至第五电容(C1-C5)及限流电阻(R1)；其中所述桥式整流器(DW)的一输入端通过脱扣器JL(1)与市交流电的火线L电连接，桥式整流器(DW)的另一输入端与市交流电的零线N电连接，桥式整流器(DW)的输出端为电子开关电路的可控硅(Q)、放大处理集成块(IC)提供直流工作电压；所述放大处理集成块(IC)的型号为RT54123B，放大处理集成块(IC)的8脚通过限流电阻(R1)与桥式整流器(DW)输出端的正极端电连接，放大处理集成块(IC)的4脚与桥式整流器(DW)输出端的公共负极端电连接，放大处理集成块(IC)的1脚及2脚分别与第一零序电流互感器(ZCT1)的两端电连接，所述第一电源滤波电容(C1)的两端分别与放大处理集成块(IC)的4脚及8脚电连接，所述第二电容(C2)的两端分别与放大处理集成块(IC)的4脚及7脚电连接，所述第三电容(C3)的两端分别与放大处理集成块(IC)的6脚及7脚电连接，所述第四电容(C4)的两端分别与放大处理集成块(IC)的4脚及5脚电连接，所述第五电容(C5)的两端分别与放大处理集成块(IC)的2脚及4脚电连接；所述可控硅(Q)的阳极及阴极分别电连接在桥式整流器(DW)的两正负输出端，可控硅(Q)的控制端与放大处理集成块(IC)的输出端7脚电连接。

3.根据权利要求1所述的电压转换型漏电保护插头，其特征在于所述电压耦合线圈(Lv)加绕在感应地线(E)故障电流的第二零序电流互感器ZCT2上。

4.根据权利要求1所述的电压转换型漏电保护插头，其特征在于还包括第二电阻(R2)及第六电容(C6)，所述第二电阻(R2)与第六电容(C6)并联后的两端分别电连接在第一零序电流互感器(ZCT1)的两端上。

5.根据权利要求1所述的电压转换型漏电保护插头，其特征在于还包括第三电阻(R3)及第七电容(C7)，所述第三电阻(R3)与第七电容(C7)并联后的两端分别电连接在第二零序电流互感器(ZCT2)的两输出端上。

6.根据权利要求1所述的电压转换型漏电保护插头，其特征在于所述试验电路(5)包括测试开关(TEST)和测试电阻(Rtest)，所述测试开关(TEST)与测试电阻(Rtest)串联后一端与穿过主回路互感器的火线L输出端电连接，另一端与零线N输入端电连接。