CN104901090B - 一种转换电压型漏电保护插头 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种转换电压型漏电保护插头，特点是包括脱扣器JL、地线E故障电压控制电路、试验电路、第一及第二故障电流感应电路、电子开关及故障电流控制电路；第一故障电流感应电路包括第一零序电流互感器，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；第二故障电流感应电路包括第二零序电流互感器及第二转换开关，第二零序电流互感器套设在市交流电的地线E上，第二转换开关的两端分别与第二零序电流互感器的两端电连接；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；地线E故障电压控制电路的输入端与市交流电的地线E电连接，其的输出端及故障电流控制电路的输出端均与电子开关的输入端电连接。其具有电路结构简单，不用增加电压互感器及放大处理，使用更安全等优点。

Description

一种转换电压型漏电保护插头

技术领域

本发明涉及一种转换电压型漏电保护插头。

背景技术

现有的转换电压型漏电保护插头是用电压互感器来感应地线的故障电压信号，然后用切换开关断开并替代电流互感器将故障电压信号送入放大处理电路的输入端，经放大处理后再传送到控制电子开关电路，迫使带三对触点的脱扣器动作断电。该电路结构复杂，还可能出现信号相位相互叠加或抵消（相减）所造成的故障电压或故障电流漂移超标现象，并且故障电压信号经过放大等多重电路时很容易串入其它干扰信号，导致抗干扰能力差，误动作严重。

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，即用地线故障电压信号直接驱动（不用放大处理等工作过程），不用增加电压互感器和放大处理等电路，既能准确感应到地线实际漏电电压，还可以过滤掉其它干扰信号，抗干扰能力强，安全可靠的转换电压型漏电保护插头。

为了达到上述目的，本发明是这样实现的，其是一种转换电压型漏电保护插头，其特征在于包括带三对触点的脱扣器JL、地线E故障电压感应电路、试验电路、第一故障电流感应电路、第二故障电流感应电路、电子开关及故障电流控制电路；其中

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；

所述第一故障电流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，第一零序电流互感器的两端分别与故障电流控制电路的一组输入端的两脚电连接；

所述试验电路的一端与市交流电的零线N输入端电连接，另一端与穿过第一零序电流互感器的市交流电的火线L输出端电连接；

所述第二故障电流感应电路包括第二零序电流互感器及第二转换开关，所述第二零序电流互感器套设在市交流电的地线E上，第二零序电流互感器的两端分别与故障电流控制电路的另一输入端的两脚电连接，所述第二转换开关的两端分别与第二零序电流互感器的两端电连接；

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；

所述地线E故障电压控制电路的输入端与市交流电的地线E电连接，地线E故障电压控制电路的输出端及故障电流控制电路的输出端均与电子开关的输入端电连接。

所述地线E故障电压控制电路包括第一转换开关、第三压敏电阻、第五电阻、第二二极管、第三二极管、第八电容及光耦管；其中所述第一转换开关的一端与地线E电连接，另一端分别与第五电阻的一端及第三压敏电阻的一端电连接；所述第三压敏电阻的另一端分别与零线N、第八电容的负极端及光耦管的2脚电连接，所述第五电阻的另一端与第二二极管的正极电连接，所述第二二极管的负极分别与第八电容的正极端及光耦管的1脚电连接，所述第八电容的负极端和光耦管的2脚分别与零线N电连接，所述光耦管的3脚与电子开关的电源正极端电连接，光耦管的4脚与第三二极管的正极电连接，第三二极管的负极与电子开关的输入端电连接。

所述故障电流控制电路包括放大处理集成块、第二至第五电容、第一二极管及第二电阻；其中所述放大处理集成块的型号为RT54123B，放大处理集成块的1脚及2脚分别与第一零序电流互感器的两端电连接，放大处理集成块的2脚及3脚分别与第二零序电流互感器的两端电连接，放大处理集成块的4脚与电子开关的桥式整流器负极电连接，放大处理集成块的8脚通过第二电阻限流后与电子开关的桥式整流器正极电连接；所述第二电容的正负极分别与放大处理集成块的8脚及4脚电连接，所述第三电容的两端分别与放大处理集成块的6脚及7脚电连接，所述第四电容的两端分别与放大处理集成块的4脚及5脚电连接，所述第五电容的两端分别与放大处理集成块的2脚及4脚电连接；所述第一二极管的正极与放大处理集成块的7脚即输出端电连接，第一二极管的负极与电子开关的输入端电连接。

所述电子开关包括桥式整流器、可控硅、第一电容、第二压敏电阻及稳压二极管；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，所述第二压敏电阻并联在桥式整流器的正负输出端上；所述可控硅的正极及负极并联在桥式整流器的正负输出端上；所述第一电容的一端分别与桥式整流器的负输出端、稳压二极管的正极及放大处理集成块的4脚电连接，第一电容的另一端分别与稳压二极管的负极、可控硅的控制极、第三二极管的负极及第一二极管的负极电连接。

在本技术方案中，还包括第三电阻及第六电容，所述第三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，还包括第四电阻及第七电容，所述第四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，不用增加电压互感器及放大处理等电路，且地线电压信号不经放大等电路直接加在可控硅的控制极，既能准确感应到地线漏电电压且能过滤掉感应电压，又能够有效避免因放大电路信号相互混合干扰所造成的误动作等不良；另外该电路的地线故障电压处理电路与故障电流处理电路（包括主回路和接地极）各自独立，互不牵扯，能有效避免因信号相位相互叠加或抵消（相减）所造成的故障电压或故障电流漂移超标现象，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，其是一种转换电压型漏电保护插头，包括带三对触点的脱扣器JL1、地线E故障电压感应电路2、试验电路3、第一故障电流感应电路4、第二故障电流感应电路5、电子开关6及故障电流控制电路7；其中

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JL1还包括使三对触点复位的复位按键RESET；

所述第一故障电流感应电路4包括第一零序电流互感器ZCT1，所述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，第一零序电流互感器ZCT1的两端分别与故障电流控制电路7的一组输入端的两脚电连接；

所述试验电路3的一端与市交流电的零线N输入端电连接，另一端与穿过第一零序电流互感器ZCT1的市交流电的火线L输出端电连接；

所述第二故障电流感应电路5包括第二零序电流互感器ZCT2及第二转换开关Kv2，所述第二零序电流互感器ZCT2套设在市交流电的地线E上，第二零序电流互感器ZCT2的两端分别与故障电流控制电路7的另一输入端的两脚电连接，所述第二转换开关Kv2的两端分别与第二零序电流互感器ZCT2的两端电连接；

所述电子开关6的输出端通过脱扣器JL1与市交流电的火线L电连接；

所述地线E故障电压感应电路2的输入端与市交流电的地线E电连接，地线E故障电压感应电路2的输出端及故障电流控制电路7的输出端均与电子开关6的输入端电连接。

所述试验电路2包括测试开关TEST和测试电阻R1，所述测试开关TEST与测试电阻R1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。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R1接通输入端电源零线N，产生一个试验（模拟漏电故障）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，所述地线E故障电压控制电路2包括第一转换开关Kv1、第三压敏电阻Ru3、第五电阻R5、第二二极管D2、第三二极管D3、第八电容C8及光耦管GQ；其中所述第一转换开关Kv1的一端与地线E电连接，另一端分别与第五电阻R5的一端及第三压敏电阻Ru3的一端电连接；所述第三压敏电阻Ru3的另一端与零线N电连接，所述第五电阻R5的另一端与第二二极管D2的正极电连接，所述第二二极管D2的负极分别与第八电容C8的正极端及光耦管GQ的1脚电连接，所述第八电容C8的负极端和光耦管GQ的2脚分别与零线N电连接，所述光耦管GQ的3脚与电子开关6的电源正极端电连接即光耦管GQ的3脚与下述限流电阻R2的输出端电连接，光耦管GQ的4脚与第三二极管D3的正极电连接，第三二极管的负极与电子开关6的输入端电连接。

在本实施例中，所述故障电流控制电路7包括放大处理集成块IC、第二至第五电容C2-C5、第一二极管D1及第二电阻R2；其中所述放大处理集成块IC的型号为RT54123B，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，放大处理集成块IC的2脚及3脚分别与第二零序电流互感器ZCT2的两端电连接，放大处理集成块IC的4脚与电子开关6的桥式整流器QD负极电连接，放大处理集成块IC的8脚通过第二电阻R2限流后与电子开关6的桥式整流器QD正极电连接；所述第二电容C1的正负极分别与放大处理集成块IC的8脚及4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；所述第一二极管D1的正极与放大处理集成块IC的7脚即输出端电连接，第一二极管D1的负极与电子开关6的输入端电连接。

在本实施例中，所述电子开关6包括桥式整流器QD、可控硅Q、第一电容C1、第二压敏电阻Ru2及稳压二极管DW；其中所述桥式整流器QD的一输入端通过脱扣器JL1与市交流电的火线L电连接，桥式整流器（QD）的另一输入端与市交流电的零线N电连接，所述第二压敏电阻Ru2并联在桥式整流器QD的正负输出端上；所述可控硅Q的正极及负极并联在桥式整流器QD的正负输出端上；所述第一电容C1的一端分别与桥式整流器QD的负输出端、稳压二极管DW的正极及放大处理集成块IC的4脚电连接，第一电容C1的另一端分别与稳压二极管DW的负极、可控硅Q的控制极、第三二极管D3的负极及第一二极管D1的负极电连接。

在本实施例中，还包括第三电阻R3及第六电容C6，所述第三电阻R3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，还包括第四电阻R4及第七电容C7，所述第四电阻R4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。

在本实施例中，还包括第一压敏电阻Ru1；所述第一压敏电阻Ru1的一端与市交流电的零线N电连接，另一端与市交流电的火线电连接，第一压敏电阻Ru1用于防止电器负载及本产品遭受浪涌电压及雷电冲击。

漏电电流故障保护过程：第一转换开关Kv1及第二转换开关Kv2处于断开状态，此时主回路或地线若出现漏电电流故障,套设在电源线L、N上的第一零序电流互感器ZCT1或套设在地线E上的第二零序电流互感器ZCT2就会立即感应到主回路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1、2或2、3脚,经放大处理后由7脚通过第一二极管D1输出到可控硅Q的控制极,触发可控硅Q立即导通，将桥式整流器QD的正负极短路,使跨接在电源火线上的脱扣器线圈JL立即与零线直接导通，产生强大的电流和磁场，拉动脱扣机构跳闸,将电源的火线、零线及接地线同时切断。

漏电电压故障保护过程：按下转换开关，即第一转换开关Kv1及第二转换开关Kv2处于闭合导通状态，第二零序电流互感器ZCT2被第二转换开关Kv2短路，切断了输入到放大处理集成块IC 2、3脚的地线故障电流信号，所以此时接地（E）线不管出现多大的故障电流，该机构（电路）都不会动作；此时（转换开关Kv1、Kv2处于闭合状态)若发生地线带电故障，故障电压信号通过第一转换开关Kv1传送到第五电阻R5，经第五电阻R5限流（或限压）和第二二极管D2整流及第八电容C8滤波后转换为直流电压加在光耦管GQ的1脚上，当故障电压达到一定值（36~50V）时，光耦管GQ内部的发光二极管LED即可发出光亮，使其跨接在3、4脚之间的光敏电阻（半导体）的阻值减小，正的电源电压即可通过限流电阻R2、光耦管GQ的3、4脚和第三二极管D3施加到可控硅Q的控制极，触发可控硅Q马上导通，使脱扣线圈JL立即通过很大的电流并产生强磁场，拉动脱扣器铁芯同时联动脱扣机构跳闸断电；第三压敏电阻Ru3能有效防止地线感应的浪涌电压所造成的误动作；稳压二极管DW则用于保护可控硅免受高电压冲击损伤。

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)

1.一种转换电压型漏电保护插头，其特征在于包括带三对触点的脱扣器JL（1）、地线E故障电压控制电路（2）、试验电路（3）、第一故障电流感应电路（4）、第二故障电流感应电路（5）、电子开关（6）及故障电流控制电路（7）；其中

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）；

所述第一故障电流感应电路（4）包括第一零序电流互感器（ZCT1），所述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，第一零序电流互感器（ZCT1）的两端分别与故障电流控制电路（7）的一组输入端的两脚电连接；

所述试验电路（3）的一端与市交流电的零线N输入端电连接，另一端与穿过第一零序电流互感器（ZCT1）的市交流电的火线L输出端电连接；

所述第二故障电流感应电路（5）包括第二零序电流互感器（ZCT2）及第二转换开关（Kv2），所述第二零序电流互感器（ZCT2）套设在市交流电的地线E上，第二零序电流互感器（ZCT2）的两端分别与故障电流控制电路（7）的另一输入端的两脚电连接，所述第二转换开关（Kv2）的两端分别与第二零序电流互感器（ZCT2）的两端电连接；

所述电子开关（6）的输出端通过脱扣器JL（1）与市交流电的火线L电连接；

所述地线E故障电压控制电路（2）的输入端与市交流电的地线E电连接，地线E故障电压控制电路（2）的输出端及故障电流控制电路（7）的输出端均与电子开关（6）的输入端电连接；

所述地线E故障电压控制电路（2）包括第一转换开关（Kv1）、第三压敏电阻（Ru3）、第五电阻（R5）、第二二极管（D2）、第三二极管（D3）、第八电容（C8）及光耦管（GQ）；其中所述第一转换开关（Kv1）的一端与地线E电连接，另一端分别与第五电阻（R5）的一端及第三压敏电阻（Ru3）的一端电连接；所述第三压敏电阻（Ru3）的另一端与零线N电连接，所述第五电阻（R5）的另一端与第二二极管（D2）的正极电连接，所述第二二极管（D2）的负极分别与第八电容（C8）的正极端及光耦管（GQ）的1脚电连接，所述第八电容（C8）的负极端和光耦管（GQ）的2脚分别与零线N电连接，所述光耦管（GQ）的3脚与电子开关（6）的电源正极端电连接，光耦管（GQ）的4脚与第三二极管（D3）的正极电连接，第三二极管的负极与电子开关（6）的输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的转换电压型漏电保护插头，其特征在于所述故障电流控制电路（7）包括放大处理集成块（IC）、第二至第五电容（C2-C5）、第一二极管（D1）及第二电阻（R2）；其中所述放大处理集成块（IC）的型号为RT54123B，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，放大处理集成块（IC）的2脚及3脚分别与第二零序电流互感器（ZCT2）的两端电连接，放大处理集成块（IC）的4脚与电子开关（6）的桥式整流器(QD)负极电连接，放大处理集成块（IC）的8脚通过第二电阻（R2）限流后与电子开关（6）的桥式整流器（QD）正极电连接；所述第二电容（C2）的正负极分别与放大处理集成块（IC）的8脚及4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；所述第一二极管（D1）的正极与放大处理集成块（IC）的7脚即输出端电连接，第一二极管（D1）的负极与电子开关（6）的输入端电连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种转换电压型漏电保护插头，其特征在于所述电子开关（6）包括桥式整流器（QD）、可控硅（Q）、第一电容（C1）、第二压敏电阻（Ru2）及稳压二极管（DW）；其中所述桥式整流器（QD）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（QD）的另一输入端与市交流电的零线N电连接，所述第二压敏电阻（Ru2）并联在桥式整流器（QD）的正负输出端上；所述可控硅（Q）的正极及负极并联在桥式整流器（QD）的正负输出端上；所述第一电容（C1）的一端分别与桥式整流器（QD）的负输出端、稳压二极管（DW）的正极及放大处理集成块（IC）的4脚电连接，第一电容（C1）的另一端分别与稳压二极管（DW）的负极、可控硅（Q）的控制极、第三二极管（D3）的负极及第一二极管（D1）的负极电连接。

4.根据权利要求1所述的一种转换电压型漏电保护插头，其特征在于还包括第三电阻（R3）及第六电容（C6），所述第三电阻（R3）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所述的一种转换电压型漏电保护插头，其特征在于还包括第四电阻（R4）及第七电容（C7），所述第四电阻（R4）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所述的一种转换电压型漏电保护插头，其特征在于所述试验电路（2）包括测试开关（TEST）和测试电阻（R1），所述测试开关（TEST）与测试电阻（R1）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。