CN105186226A - 一种漏电保护插头 - Google Patents

Abstract

一种漏电保护插头由外壳、插销、相、零地线、零序电流互感器、试验回路、电磁脱扣与锁扣装置、地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路、第1、2、3单向导通电路组成。零序电流互感器次级绕组的输出端和放大电路的输入端并联连接，第1、2、3单向导通电路输出端、第4二极管负极和可控硅控制极直接连接。本漏电保护插头能对地线故障电流和故障电压同时进行检测和组合判断，还能将地线带电信号的检测与处理和相、零线的漏电信号检测与处理独立分开，避免发生这两路信号之间互相干涉的问题，解决了插头误跳闸的问题，提高了可靠性，确保了人们用电更加安全。

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

现有的漏电保护插头按对地线带电的检测保护方式可以分为地线故障电流检测保护和地线故障电压检测保护两类产品。

中国专利文献CN1142618C公开了一种能检测地线故障电流的漏电保护插头，该漏电保护插头上在接地保护系统异常造成地线意外带电时，能检测地线有无故障电流，当地线故障电流达到预置的阀值时（例如：10mA）,它会立即动作切断相线、零线和地线。由此可知，该种漏电保护插头只要地线故障电流达到预定的阀值，漏电保护插头就会跳闸而与地线所带的故障电压高低无关。但是，该种漏电保护插头存在以下问题：1、当地线存在危险的故障电压但流过地线的故障电流没有达到预定的阀值时，人体若触及用电器具仍会产生触电；2、当地线故障电压很低但地线又出现大于预定的阀值故障电流时就会造成漏电保护插头误跳闸，造成人们无法正常使用。

中国专利文献CN202142735U还公开了一种能检测地线故障电压的漏电保护插头，该种漏电保护插头在接地系统异常且地线故障电压达到预定的阀值时就会自动跳闸而与地线故障电流的大小无关。可见，该种漏电保护插头存在以下问题：1、一旦地线出现低于预定阀值的故障电压且存在对地较大的短路故障电流时，该种漏电保护插头不能跳闸而造成电气火灾或触电事故；2、当地线存在的故障电压为大于预定阀值的感应电压，但流过地线的故障电流却很微弱时，就会造成该种漏电保护插头误跳闸，造成人们无法正常使用。

本申请人在较早前还申请了一种能检测地线故障电流与地线故障电压的漏电保护插头，由于该种漏电保护插头把地线带电的故障信号和相、零线的漏电信号都送入同一放大电路处理，造成这两路信号之间存在互相干涉的问题，而且它还会产生由于共用的同一放大电路遇到失效时造成漏电保护插头在相、零线漏电或地线带电均完全不能跳闸、造成保护功能彻底失效的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种漏电保护插头，该漏电保护插头不仅能检测地线故障电流和地线故障电压，还能对地线上的故障电流和故障电压同时进行检测和组合判断，从而既确保了人们用电更加安全，又解决了因误跳闸而造成该漏电保护插头无法正常使用的问题；同时，该漏电保护插头能将地线带电信号的检测与处理和相、零线的漏电信号检测与处理独立分开，避免这两路信号之间互相干涉的问题。

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，包含有外壳、插销、第1相线和第2相线、第1零线和第2零线、第1地线和第2地线、所述第2相线与第2零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由电磁线圈及其驱动电路、相线触头开关、零线触头开关、地线触头开关组成，所述电磁线圈的驱动电路包括第1整流电路、可控硅、放大电路，还设有地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路、第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路；所述地线故障电流检测电路上设有地线带电检测感应器、第1电压比较器、第2电压比较器；所述零序电流互感器次级绕组的输出端和所述放大电路的输入端并联连接，所述放大电路触发输出端与第4二极管正极连接；所述地线故障电压检测电路上设有第1电容、第2整流电路、第2阻容元件、光电耦合器、第3电压比较器、第4电压比较器；所述第2地线穿过地线带电检测感应器，地线带电检测感应器次级绕组一输出端与第1整流电路直流输出端负极连接，地线带电检测感应器次级绕组另一输出端与第1电压比较器的另一输入端、第2电压比较器的另一输入端连接，从稳压电源取电经分压后获取的第1基准电源送入第1电压比较器的一输入端、从稳压电源取电经分压后获取的第2基准电源送入第2电压比较器的一输入端；所述第1电容、第2整流电路的交流输入端、第2阻容元件依次串联而成的回路连接在所述的第1地线与第1零线之间，第2整流电路的直流输出端与光电耦合器的输入端并联连接，光电耦合器一输出端与稳压电源连接，光电耦合器另一输出端与第3电压比较器的另一输入端、第4电压比较器的另一输入端连接，从稳压电源取电经分压后获取的第3基准电源送入第3电压比较器的一输入端、从稳压电源取电经分压后获取的第4基准电源送入第4电压比较器的一输入端，第1电压比较器输出端与第1单向导通电路输入端连接，第2电压比较器输出端和与门逻辑电路的一输入端连接，第3电压比较器输出端和与门逻辑电路的另一输入端连接，与门逻辑电路输出端与第2单向导通电路输入端连接，第4电压比较器输出端与第3单向导通电路输入端连接，第1单向导通电路输出端、第2单向导通电路输出端、第3单向导通电路输出端、第4二极管负极与可控硅控制极连接，可控硅的阳极、阴极分别与第1整流电路输出端的正极、负极连接。

所述稳压电源由稳压二极管构成。

所述稳压电源也可以选用由三端可调分流基准源、第4电阻、第5电阻构成，由第4电阻、第5电阻串联而成的回路并联连接在三端可调分流基准源的阴极端和阳极端之间，第4电阻与第5电阻的结点与三端可调分流基准源的参考端相连接。

所述稳压电源还可以由内置并连接在放大电路的电源端与地端之间的稳压源构成。

与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：

(1)本发明的漏电保护插头能检测地线出现的故障电流，一旦地线意外出现的故障电流达到预定的阀值,它就能立即把相、零、地线的触头开关全部断开，所以本发明比现有的漏电保护插头提供了一种更加安全的用电安全保障。

(2)本发明的漏电保护插头能检测地线出现的故障电压，一旦地线意外出现的故障电压达到预定的阀值,在人们触电之前，它就能立即把相、零、地线的触头开关全部断开，所以本发明比现有的漏电保护插头提供了一种更加安全的用电安全保障。

(3)本发明的漏电保护插头能对地线出现的故障电流和故障电压同时进行检测和组合判断，不但解决了现有仅检测地线故障电流型的漏电保护插头在地线存在危险的故障电压但没有达到故障电流的阀值时不能跳闸而造成人们触电的问题，同时也解决了现有仅检测地线故障电压型的漏电保护插头在地线出现低于预定阀值的故障电压且存在对地较大的短路故障电流时不能跳闸而造成电气火灾事故的问题，而且通过对地线的电流、电压组合判断还解决了当地线故障电压很低但地线又出现大于预定的阀值故障电流或当地线的故障电压为大于预定阀值的感应电压但流过地线的故障电流却很微弱时而造成漏电保护插头误跳闸的问题，从而更加安全可靠。

(4)本发明的漏电保护插头所检测到的地线带电信号经电压比较器处理后就直接连接到可控硅控制极，无需经过放大电路处理，从而能把地线带电信号的检测与处理和相、零线的漏电信号检测与处理独立分开，避免发生这两路信号之间互相干涉的问题；而且它还克服了地线带电信号和相、零线漏电信号共用的同一放大电路遇到失效时造成漏电保护插头在相、零线漏电或地线带电均完全不能跳闸、造成保护功能彻底失效的问题；同时本发明的漏电保护插头还减少了放大电路处理地线带电信号的这一环节，因而提高了处理地线带电的响应速度，缩短了漏电保护插头的分断时间。因此，本发明的漏电保护插头比现有的漏电保护插头更加安全可靠。

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，主要做成带漏电保护插头的电源线。

附图说明

图1是本发明第1个实施例的一种漏电保护插头的电路示意图。

图2是图1所示的稳压电源23的另一种替代电路示意图。

图3是图1所示的第1单向导通电路的另一种替代电路示意图。

图4是图1所示的第2单向导通电路的另一种替代电路示意图。

图5是图1所示的第3单向导通电路的另一种替代电路示意图。

图6是本发明第2个实施例的一种漏电保护插头的电路示意图。

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，一种漏电保护插头由外壳、插销、第1相线1与第2相线4、第1零线2与第2零线5、第1地线3与第2地线6、所述第2相线4与第2零线5均穿过的零序电流互感器17、试验回路11、电磁脱扣与锁扣装置、地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路28、第1单向导通电路29、第2单向导通电路30、第3单向导通电路31组成，该电磁脱扣与锁扣装置由电磁线圈13及其驱动电路、相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12组成，所述电磁线圈13的驱动电路包括第1整流电路14、可控硅15、放大电路16，所述零序电流互感器17次级绕组的一输出端与另一输出端和所述放大电路16的一输入端16-1与另一输入端16-2并联连接，放大电路16的触发输出端16-4与第4二极管7正极连接，所述地线故障电流检测电路上设有地线带电检测感应器18、第1电压比较器24、第2电压比较器25，所述地线故障电压检测电路上设有第1电容19、第2整流电路20、第2阻容元件21、光电耦合器22、第3电压比较器26、第4电压比较器27，所述第2地线6穿过地线带电检测感应器18，地线带电检测感应器18次级绕组一输出端与第1整流电路14直流输出端负极连接，地线带电检测感应器18次级绕组另一输出端与第1电压比较器24的另一输入端、第2电压比较器25的另一输入端连接，从稳压电源23一端取电经电阻分压后获取的第1基准电源32送入第1电压比较器24的一输入端、从稳压电源23一端取电经电阻分压后获取的第2基准电源33送入第2电压比较器25的一输入端；所述第1电容19、第2整流电路20的交流输入端、第2阻容元件21依次串联而成的回路连接在所述的第1地线3与第1零线2之间，第2整流电路20的直流输出端与光电耦合器22的输入端并联连接，光电耦合器22一输出端与稳压电源23一端连接，光电耦合器22另一输出端与第3电压比较器26的另一输入端、第4电压比较器27的另一输入端连接；从稳压电源23一端取电经电阻分压后获取的第3基准电源34送入第3电压比较器26的一输入端、从稳压电源23一端取电经电阻分压后获取的第4基准电源35送入第4电压比较器27的一输入端；第1电压比较器24输出端与第1单向导通电路29输入端Vi1连接,第2电压比较器25输出端和与门逻辑电路28的一输入端连接，第3电压比较器26输出端和与门逻辑电路28的另一输入端连接，与门逻辑电路28输出端与第2单向导通电路30输入端Vi2连接，第4电压比较器27输出端与第3单向导通电路31输入端Vi3连接,第1单向导通电路29输出端Vo1、第2单向导通电路30输出端Vo2、第3单向导通电路31输出端Vo3、第4二极管7负极与可控硅15控制极连接，可控硅15的阳极、阴极分别与第1整流电路14输出端的正极、负极连接，稳压电源23另一端与第1整流电路14输出端的负极连接，第1电阻9的一端与可控硅15阳极、第1整流电路14输出端正极连接，第1电阻9另一端与放大电路16的电源端16-5连接，放大电路16的地端16-3、可控硅15阴极与第1整流电路14输出端负极连接。

在本实施例中，所述稳压电源23由稳压二极管23-1构成，稳压二极管23-1正极与第1整流电路14的直流输出端负极连接，稳压二极管23-1负极与第3电阻36一端连接，第3电阻36另一端与第1整流电路14的直流输出端正极连接，所述稳压电源23的一端与另一端分别为稳压二极管23-1的负极与正极。如图2所示。稳压电源23还可以选用由三端可调分流基准源23-3、第4电阻23-4、第5电阻23-5构成，由第4电阻23-4、第5电阻23-5串联而成的回路并联连接在三端可调分流基准源23-3的阴极端和阳极端之间，第4电阻23-4与第5电阻23-5的结点与三端可调分流基准源23-3的参考端相连接，三端可调分流基准源23-3的阴极端相当于图1所示稳压二极管23-1阴极，三端可调分流基准源23-3的阳极端相当于图1所示稳压二极管23-1的正极。稳压电源23也可以由内置并连接在放大电路的电源端与地端之间的的稳压源构成，详见实施例2。

在本实施例中，第1单向导通电路29、第2单向导通电路30、第3单向导通电路31分别由第1二极管29-1、第2二极管30-1、第3二极管31-1构成。

第1单向导通电路29、第2单向导通电路30、第3单向导通电路31还可以分别由第1三极管29-2、第2三极管30-2、第3三极管31-2构成，参见图3至图5所示，此时，第1三极管29-2的基极、第2三极管30-2的基极、第3三极管31-2的基极分别与第1单向导通电路29的输入端Vi1、第2单向导通电路30的输入端Vi2、第3单向导通电路31的输入端Vi3连接，第1三极管29-2的发射极、第2三极管30-2的发射极、第3三极管31-2的发射极分别与第1单向导通电路29的输出端Vo1、第2单向导通电路30的输出端Vo2、第3单向导通电路31的输出端Vo3连接,第1三极管29-2的集电极、第2三极管30-2的集电极、第3三极管31-2的集电极分别与稳压电源23一端连接。

在本实施例中，第2阻容元件21由电阻构成，也可以选用由电容构成或电阻与电容的组件构成。

使用时，把漏电保护插头复位按键按下，相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12闭合接通市电电源为下端的用电器具提供工作电源。如果用电器具的绝缘发生破损产生漏电，零序电流互感器17检测到该漏电信号并把该信号输入放大电路16的输入端16-1与16-2，当漏电电流达到预定的阀值时，放大电路16触发输出端16-4输出信号经第4二极管7触发可控硅15导通，使电磁线圈13工作，把相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12全部立即断开，从而保障了人们的用电安全。

使用时，一旦接地系统发生异常造成地线3与6意外带电，本发明的漏电保护插头能立即同时对流过第1地线3与第2地线6的故障电流和第1地线3与第2地线6上的故障电压进行检测和判断。此时，地线故障电流检测电路上的地线带电检测感应器18立即对流过第2地线6的故障电流进行检测并输出信号给第1电压比较器24和第2电压比较器25进行判断，同时地线故障电压检测电路还对第1地线3上的故障电压进行检测，光电耦合器22把该信号送入第3电压比较器26、第4电压比较器27进行判断。

当检测到的地线故障电流大于第1个预定的电流阀值时,第1电压比较器24输出高电平信号给第1单向导通电路29使之单向导通并把该信号直接送入可控硅15的控制极并触发可控硅15导通，或者当检测到的地线故障电压大于第1个预定的电压阀值时，第4电压比较器27输出高电平信号给第3单向导通电路31使之单向导通并把该信号直接送入可控硅15的控制极并触发可控硅15导通，使电磁线圈13工作，把相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12全部立即断开，从而更好地保障了人们的用电安全。

当检测到的地线故障电流大于第2个预定的电流阀值但小于第1个预定的电流阀值时,第1电压比较器24输出低电平信号，第1单向导通电路29截止，而第2电压比较器25输出高电平信号给与门逻辑电路28的一输入端，与此同时，当检测到的地线故障电压大于第2个预定的电压阀值但小于第1个预定的电压阀值时，第4电压比较器27输出低电平信号，第3单向导通电路31截止，而第3电压比较器26输出高电平信号给与门逻辑电路28的另一输入端，与门逻辑电路28输出高电平信号，第2单向导通电路30导通并把该信号直接送入可控硅15的控制极并触发可控硅15导通，使电磁线圈13工作，把相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12全部立即断开，从而更好地保障了人们的用电安全。

当检测到的地线故障电流小于第2个预定的电流阀值时，第1电压比较器24输出低电平信号，第1单向导通电路29截止，而第2电压比较器25以及与门逻辑电路28均输出低电平信号，第2单向导通电路30截止，与此同时，检测第1地线3的故障电压，该故障电压若小于第1个预定的电压阀值，则第4电压比较器27输出低电平信号，第3单向导通电路31截止，漏电保护插头则保持在通电状态，避免误跳闸现象的发生。

当检测到的地线故障电压小于第2个预定的电压阀值时，第4电压比较器27输出低电平信号，第3单向导通电路31截止，第3电压比较器26以及与门逻辑电路28输出低电平信号，第2单向导通电路30截止，与此同时，检测第1地线3与第2地线6的故障电流，该故障电流若小于第1个预定的电流阀值，则第1电压比较器24输出低电平信号，第1单向导通电路29截止，漏电保护插头则保持在通电状态，避免误跳闸现象的发生。

实施例2

参见图6所示，本实施例与实施例1相比，本实施例中的放大电路16的电源端16-5与地端16-3之间内置有稳压源16-6，稳压源16-6的一端与放大电路16的电源端16-5连接，稳压源16-6的另一端与放大电路16的地端16-3连接，本实施例中放大电路16的电源端16-5相当于实施例1中图1的稳压电源23一端，放大电路16的地端16-3相当于实施例1中图1的稳压电源23另一端，同时利用第1电阻9代替了实施例1中图1的第3电阻36。

由于本实施例与实施例1相比，仅在稳压电源23的电路有所不同，其余的结构组成与电路原理均与实施例1相同，在此不再赘述。

Claims (9)

1.一种漏电保护插头，包含有外壳、插销、第1相线和第2相线、第1零线和第2零线、第1地线和第2地线、所述第2相线与第2零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由电磁线圈及其驱动电路、相线触头开关、零线触头开关、地线触头开关组成，所述电磁线圈的驱动电路包括第1整流电路、可控硅、放大电路，其特征在于：还设有地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路、第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路；所述地线故障电流检测电路上设有地线带电检测感应器、第1电压比较器、第2电压比较器；所述零序电流互感器次级绕组的输出端和所述放大电路的输入端并联连接，所述放大电路触发输出端与第4二极管正极连接；所述地线故障电压检测电路上设有第1电容、第2整流电路、第2阻容元件、光电耦合器、第3电压比较器、第4电压比较器；所述第2地线穿过地线带电检测感应器，地线带电检测感应器次级绕组一输出端与第1整流电路直流输出端负极连接，地线带电检测感应器次级绕组另一输出端与第1电压比较器的另一输入端、第2电压比较器的另一输入端连接，从稳压电源取电经分压后获取的第1基准电源送入第1电压比较器的一输入端、从稳压电源取电经分压后获取的第2基准电源送入第2电压比较器的一输入端；所述第1电容、第2整流电路的交流输入端、第2阻容元件依次串联而成的回路连接在所述的第1地线与第1零线之间，第2整流电路的直流输出端与光电耦合器的输入端并联连接，光电耦合器一输出端与稳压电源连接，光电耦合器另一输出端与第3电压比较器的另一输入端、第4电压比较器的另一输入端连接；从稳压电源取电经分压后获取的第3基准电源送入第3电压比较器的一输入端、从稳压电源取电经分压后获取的第4基准电源送入第4电压比较器的一输入端；第1电压比较器输出端与第1单向导通电路输入端连接；第2电压比较器输出端和与门逻辑电路的一输入端连接，第3电压比较器输出端和与门逻辑电路的另一输入端连接，与门逻辑电路输出端与第2单向导通电路输入端连接，第4电压比较器输出端与第3单向导通电路输入端连接；第1单向导通电路输出端、第2单向导通电路输出端、第3单向导通电路输出端、第4二极管负极与可控硅控制极连接，可控硅的阳极、阴极分别与第1整流电路输出端的正极、负极连接。

2.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述稳压电源由稳压二极管构成。

3.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述稳压电源由三端可调分流基准源、第4电阻、第5电阻构成，由第4电阻、第5电阻串联而成的回路并联连接在三端可调分流基准源的阴极和阳极之间，第4电阻与第5电阻的结点与三端可调分流基准源的参考端相连接。

4.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述稳压电源由内置并连接在放大电路的电源端与地端之间的稳压源构成。

5.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路分别由第1二极管、第2二极管、第3二极管构成。

6.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路分别由第1三极管、第2三极管、第3三极管构成。

7.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述第2阻容元件由电阻构成。

8.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述第2阻容元件由电容构成。

9.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述第2阻容元件由电阻与电容的组件构成。