CN104767173B - 无ic光耦检测地线电压异常漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置，包括脱扣器、超温检测电路、整流电路、指示灯电路、降压电路和可控硅，该电路还设置有无IC的零火线漏电检测电路、稳压电路、转换开关、光耦检测电路和地线电压检测电路。本发明具有：1、光耦和LED3直接串联,同步启到地线异常指示及检测驱动保护功能；2、用光耦取代E‑N之间的互感线圈,用电容C2隔离,输入阻抗高,同时因用Q4,Q1组成达林顿管放大,使输入灵敏度无限可调且抗干扰能力强；3、K2接触不良后不但没有安全隐患反而安全度提高同时具备电压型,电流型双重工作模式；4、用Q6,Q3组成的电路代替了集成IC电路,同时输入灵敏度可调,抗干扰性强。

Description

无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置

技术领域

本发明涉及用电安全保护技术领域,尤其是涉及无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置。

背景技术

现有的漏电保护技术主要是零线(N),相线(L)同时穿过零序互感线全做漏电保护器使用,以及地线带电检测(电压检测及电流检测),在现有的地线带电检测保护装置中由于采用了互感器(电压型),电压型检测原理是建立在输入电源端:地线(E)与零线(N)之间并接互感器并串接电阻或其它可用元件,在实现原理后导入实际应用时遇上了N-E之间的绝缘电阻<10MΩ,由于输入阻抗高造成检测回路抗干扰差,检测方案不能有效实现商品化,同时导入了电压型与电流型切换开关,由于开关存在接触不良等潜在隐患,造成切换后的电压型或电流型因开关接触不良而导致的功能失效现象,为了解决N-E端的绝缘电阻及提高抗干扰能力及杜绝开关接触不良,特提出以下技术解决方案。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的就是要克服上述缺点，旨在提供一种无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提出一种无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置，包括脱扣器、超温检测电路、整流电路、指示灯电路、降压电路和可控硅，该电路还设置有无IC的零火线漏电检测电路、稳压电路、转换开关、光耦检测电路和地线电压检测电路，所述地线电压检测电路由电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路组成；所述电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路通过转换开关进行切换，所述光耦检测电路用于检测地线电压，所述光耦检测电路的输出端用于驱动所述电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路；所述无IC的零火线漏电检测电路用于检测零火线漏电情况。

进一步，所述光耦检测电路包括光耦U1、二极管D2、发光二极管LED3、电阻R7和电容C2，所述二极管D2正极连接零线，二极管D2负极连接光耦U1的第一输入端，所述发光二极管LED3连接在零线和光耦U1的第二输入端之间，所述电阻R7一端连接二极管D2负极，另一端连接电容C2的一端，电容C2另一端接地线。

进一步，所述地线电压检测电路包括三极管Q1、三极管Q4、三极管Q5和三极管Q7，地线互感器ZCT2、指示灯LED2、稳压管D4和储能电容C7，所述三极管Q1的基极用于接收三极管Q4和三极管Q5电气信号，所述三极管Q4的基极连接转换开关，所述三极管Q5的基极连接转换开关，所述三极管Q7的基极用于接收地线互感器ZCT2的电气信号，所述三极管Q7集电极与转换开关电气连接；

其中，当转换开关接通电压型地线带电保护电路，即三极管Q5基极接入高电压，三极管Q5截止，地线带电电压经光耦检测电路驱动三极管Q4导通，同时三极管Q1导通，为储能电容C7充电至稳压管D4击穿，使可控硅导通，断开脱扣器；

其中，当转换开关接通电流型地线带电保护电路，当地线带电流，地线互感器ZCT2，三极管Q7基极产生电流，使三极管Q7导通，同时三极管Q5导通，三极管Q1也导通，储能电容C7充电至稳压管D4击穿，使可控硅导通，断开脱扣器。

进一步，所述稳压电路包括稳压管D3和滤波电容C3；所述无IC的零火线漏电检测电路包括零序电流互感器、三极管Q3和三极管Q6，所述三极管Q3和三极管Q6电气连接，所述三极管Q6与零序电流互感器的次级线圈进行电气连接。

进一步，所述地线和零线之间还设有抗干扰电容C1。

进一步，所述储能电容C7还并联有释放电阻R16；所述储能电容C7还连接有延时电阻R17。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明具有以下优点：1、光耦和LED3直接串联,同步启到地线异常指示及检测驱动保护功能；2、用光耦取代E-N之间的互感线圈,用电容C2隔离,输入阻抗高,同时因用Q4,Q1组成达林顿管放大,使输入灵敏度无限可调且抗干扰能力强；3、K2接触不良后不但没有安全隐患反而安全度提高同时具备电压型,电流型双重工作模式；4、用Q6,Q3组成的电路代替了集成IC电路,同时输入灵敏度可调,抗干扰性强。

附图说明

图1为本发明的光耦检测地线电压异常漏电保护装置的电路模块图；

图2为本发明的光耦检测地线电压异常漏电保护装置的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

如图1和图2所示，本发明提出一种无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置，包括脱扣器、超温检测电路、整流电路、指示灯电路、降压电路和可控硅SCR，该电路还设置有无IC的零火线漏电检测电路、稳压电路、转换开关K2、光耦检测电路和地线电压检测电路，所述地线电压检测电路由电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路组成；所述电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路通过转换开关K2进行切换，所述光耦检测电路用于检测地线电压，所述光耦检测电路的输出端用于驱动所述电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路；所述稳压电路包括稳压管D3和滤波电容C3；所述无IC的零火线漏电检测电路包括零序电流互感器ZCT1、三极管Q3和三极管Q6，所述三极管Q3和三极管Q6电气连接，所述三极管Q6与零序电流互感器ZCT1的次级线圈进行电气连接，所述无IC的零火线漏电检测电路用于检测零火线漏电情况。三极管Q6,Q3组成的电路代替了集成IC电路，通过对零序电流互感器ZCT1次级线圈的电阻进行调节，实现输入灵敏度可调，无集成IC的优点还有抗干扰性强。其中，超温检测电路由三极管Q2、基准源U2、电容C4、电阻R9、热敏电阻RT、电阻R10和电阻R2组成；整流电路为二极管D1；指示灯电路为串联的发光管LED1和电阻R7；降压电路为电阻R1。

所述光耦检测电路包括光耦U1、二极管D2、发光二极管LED3、电阻R7和电容C2，所述二极管D2正极连接零线，二极管D2负极连接光耦U1的第一输入端，所述发光二极管LED3连接在零线和光耦U1的第二输入端之间，所述电阻R7一端连接二极管D2负极，另一端连接电容C2的一端，电容C2另一端接地线。

所述地线电压检测电路包括三极管Q1、三极管Q4、三极管Q5和三极管Q7，地线互感器ZCT2、指示灯LED2、稳压管D4和储能电容C7，所述三极管Q1的基极用于接收三极管Q4和三极管Q5电气信号，所述三极管Q4的基极连接转换开关K2，所述三极管Q5的基极连接转换开关K2，所述三极管Q7的基极用于接收地线互感器ZCT2的电气信号，所述三极管Q7集电极与转换开关K2电气连接；

其中，当转换开关K2接通电压型地线带电保护电路，即三极管Q5基极接入高电压，三极管Q5截止，地线带电电压经光耦检测电路驱动三极管Q4导通，同时三极管Q1导通，为储能电容C7充电至稳压管D4击穿，使可控硅SCR导通，断开脱扣器；

其中，当转换开关K2接通电流型地线带电保护电路，当地线带电流，地线互感器ZCT2，三极管Q7基极产生电流，使三极管Q7导通，同时三极管Q5导通，三极管Q1也导通，储能电容C7充电至稳压管D4击穿，使可控硅SCR导通，断开脱扣器。

所述地线和零线之间还设有抗干扰电容C1，具体地讲是EMI抗干扰吸收电容。

所述储能电容C7还并联有释放电阻R16；所述储能电容C7还连接有延时电阻R17。

具体电路原理图可参见图2。

本发明的工作原理如下：

1负载零,相线漏电保护

保护器插头接入220V输入电源后,压按复位件开关S1,S2闭合,工作指示LED1点亮,电源电压经脱扣电磁线圈L1,D1整流,R1限流,C3滤波,D3稳压后供给控制电路并使电路工作(此过程下文简称:保护器获电工作)；当负载端(输出端)Lo或No任意端输出漏电时,互感线圈ZCT1输出感应电压,送入Q6,当漏电电流达到预设值时,Q6导通,Q3导通,Q1导通经R17给C7充电,当电容端电压逐步升高至D4稳压管击穿电压后D5导通至可控硅SCR1导通,L1电磁线圈吸合带动脱扣机构使闭合触点(S1,S2)断开,切断负载电源起到安全保护的作用；

2地线带电保护(E端/电压型)

转换开关(K2)置于电压模式(k2-1,k2-2闭合位置),LED2电压型指示灯点亮；Q5因转换开关K2-1触点闭合导致强制截止,电流型互感器ZCT2输出放大Q7截止,整机进入电压型漏电保护器模式；

保护器获电工作,地线带电电压(E)经C2,R7,U1(光耦),LED3至输入N端构成回路,当E-N端电压大于预设值(50Vac)时,LED3点亮,光耦U1导通程度加深,光耦隔离输出驱动Q4导通,Q1导通经R17给C7充电,当电容端电压逐步升高至D4稳压管击穿电压后D5导通至可控硅SCR1导通,L1电磁线圈吸合带动脱扣机构使闭合触点(S1,S2)断开,切断负载电源起到安全保护的作用；

3地线带电保护(E端/电流型)

转换开关(K2)置于电流模式(k2-1,k2-2断开位置),LED2电压型指示灯熄灭；Q5因转换开关K2-1触点断开获电工作,Q4因转换开关触点闭合,导致强制截止,光耦输出的控制无法驱动,整机进入电流型漏电保护器模式；

保护器获电工作,地线带电电流(E)经Eo至大地或接地体,当漏电电流达到预设值时,ZCT2互感线圈输出电压使Q7导通,Q5导通,Q1导通经R17给C7充电,当电容端电压逐步升高至D4稳压管击穿电压后D5导通至可控硅SCR1导通,L1电磁线圈吸合带动脱扣机构使闭合触点(S1,S2)断开,切断负载电源起到安全保护的作用

4保护器插头超温保护

保护器获电工作,超温保护装置检测到保护器插头温度达到预设温度时,C3电压经R2,RT1送至U2,U2深度导通引起Q2导通,导通电流触发SCR1,可控硅导通,L1电磁线圈吸合带动脱扣机构使闭合触点(S1,S2)断开,切断负载电源起到安全保护的作用。

本发明具有以下优点：1、光耦和LED3直接串联,同步启到地线异常指示及检测驱动保护功能；2、用光耦取代E-N之间的互感线圈,用电容C2隔离,输入阻抗高,同时因用Q4,Q1组成达林顿管放大,使输入灵敏度无限可调且抗干扰能力强；3、K2接触不良后不但没有安全隐患反而安全度提高同时具备电压型,电流型双重工作模式；4、用Q6,Q3组成的电路代替了集成IC电路,同时输入灵敏度可调,抗干扰性强。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置，包括脱扣器、超温检测电路、整流电路、指示灯电路、降压电路和可控硅，其特征在于：该漏电保护装置还设置有无IC的零火线漏电检测电路、稳压电路、转换开关、光耦检测电路和地线电压检测电路，所述地线电压检测电路由电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路组成；所述电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路通过转换开关进行切换，所述光耦检测电路用于检测地线电压，所述光耦检测电路的输出端用于驱动所述电压型地线带电保护电路和电流型地线带电保护电路；所述无IC的零火线漏电检测电路用于检测零火线漏电情况；

所述光耦检测电路包括光耦U1、二极管D2、发光二极管LED3、电阻R7和电容C2，所述二极管D2正极连接零线，二极管D2负极连接光耦U1的第一输入端，所述发光二极管LED3连接在零线和光耦U1的第二输入端之间，所述电阻R7一端连接二极管D2负极，另一端连接电容C2的一端，电容C2另一端接地线；

所述地线电压检测电路包括三极管Q1、三极管Q4、三极管Q5和三极管Q7，地线互感器ZCT2、指示灯LED2、稳压管D4和储能电容C7，所述三极管Q1的基极用于接收三极管Q4和三极管Q5电气信号，所述三极管Q4的基极连接转换开关，所述三极管Q5的基极连接转换开关，所述三极管Q7的基极用于接收地线互感器ZCT2的电气信号，所述三极管Q7集电极与转换开关电气连接；指示灯LED2正极与转换开关电气连接，负极接零线；

其中，当转换开关接通电压型地线带电保护电路，即三极管Q5基极接入高电压，三极管Q5截止，地线带电电压经光耦检测电路驱动三极管Q4导通，同时三极管Q1导通，为储能电容C7充电至稳压管D4击穿，使可控硅导通，断开脱扣器；

其中，当转换开关接通电流型地线带电保护电路，当地线带电流，地线互感器ZCT2，三极管Q7基极产生电流，使三极管Q7导通，同时三极管Q5导通，三极管Q1也导通，储能电容C7充电至稳压管D4击穿，使可控硅导通，断开脱扣器。

2.根据权利要求1所述的无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置，其特征在于：所述稳压电路包括并联的稳压管D3和滤波电容C3；所述无IC的零火线漏电检测电路包括零序电流互感器、三极管Q3和三极管Q6，所述三极管Q3和三极管Q6电气连接，所述三极管Q6与零序电流互感器的次级线圈进行电气连接。

3.根据权利要求2所述的无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置，其特征在于：所述地线和零线之间还设有抗干扰电容C1。

4.根据权利要求3所述的无IC光耦检测地线电压异常漏电保护装置，其特征在于：所述储能电容C7还并联有释放电阻R16；所述储能电容C7还连接有延时电阻R17。