CN105337252B - 具有自检功能的漏电保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种具有自检功能的漏电保护装置，包括：漏电检测单元，包括多根载流线和至少一根漏电检测线，用于检测载流线的漏电情况；相电保护单元，其耦接至多根载流线的输入侧的至少一条载流线，并通过漏电检测单元分别耦接至多根载流线的输出侧的至少一条载流线，以形成至少一个电流回路；其中，相电保护单元能够产生使漏电保护装置与电源断开电力连接的控制信号。本发明通过采用温控模块、漏电单元以及相电保护单元实现了具有自检功能的漏电保护装置。当载流线出现漏电或载流线出现开路或用电设备的温度超出预定范围或漏电检测线断裂时，漏电保护装置能够断开与电源的电力连接，从而保证用电器的安全，并且提升了电网质量。

Description

具有自检功能的漏电保护装置

技术领域

本发明属于家用电路领域，尤其涉及一种为家用电器提供电源供电且带有自检功能的漏电保护器。

背景技术

随着家用电器的日益普及，人们对家用电器的使用安全越来越重视，目前，各种电器产品为了能正常工作均自带一根长1米左右或更长的电源线，为了提高产品的安全性，现在也有一些具有电源线漏电保护功能和过温保护的产品，但他们仍然存在一些缺陷。当电源线在长期的使用过程中，其中的漏电检测线断开时，产品将失去电源线漏电保护功能和过温保护功能，由于使用者无法得知其功能已经丧失，会误导使用者继续使用，存在安全隐患。

因此，需要一种低成本，可靠性高，能够自检测电源线漏电保护功能和过温保护功能的电路及产品，一但失去电源线漏电保护功能或过温保护功能，产品复位后将自动脱扣，无法实现电力连接，迫使使用者无法使用。

发明内容

针对以上问题，本发明提供一种，可靠性高、成本低廉，带有自检功能的漏电保护电路，用于检测家用电器上关键零部件的异常发热，并提供保护。

本发明一方面提出了一种具有自检功能的漏电保护装置，包括：漏电检测单元，其包括多根载流线和至少一根漏电检测线，用于检测所述载流线的漏电情况；相电保护单元，其耦接至所述多根载流线的输入侧的至少一条载流线，并通过所述漏电检测单元分别耦接至所述多根载流线的输出侧的至少一条载流线，以形成至少一个电流回路；其中，所述相电保护单元能够产生使所述漏电保护装置与电源断开电力连接的控制信号。

优选的，所述相电保护单元包括：第一相电模块，其分别耦接至所述载流线中输入侧的至少一条载流线和所述漏电检测单元；以及第二相电模块，其分别耦接至所述载流线中输出侧的至少一条载流线和所述漏电检测单元。

优选的，所述第二相电模块还包括：至少一个温控模块，其包括至少一个能够检测待测装置温度的温控开关，其中，所述温控开关用于基于其检测到的所述待测装置的温度来控制所述温控开关的连接状态；其中，当所述温控开关检测到的温度高于第一预定温度或低于第二预定温度时，所述温控开关改变其连接状态，从而产生所述控制信号。

优选的，所述第一相电模块包括至少一个第一相电支路，所述第一相电支路包括至少一个第一电阻和至少一个第一二极管，所述第一电阻、第一二极管相串联；所述第二相电模块包括至少一个第二相电支路，所述第二相电支路包括至少一个第二电阻和至少一个第二二极管，所述第二电阻、第二二极管相串联。

优选的，所述温控开关与所述第二相电支路串联或并联。

优选的，该装置，还包括：可控硅元件，其控制端耦接至所述漏电检测单元，并基于下列信号中的至少一个而导通：由所述漏电检测单元产生的漏电信号；由所述相电保护单元产生的所述控制信号。

优选的，所述漏电信号由所述漏电检测单元因所述相电保护单元改变流经其中的电流而产生；和/或当所述电流回路形成开路时，所述相电保护单元产生所述控制信号。

优选的，每一根所述载流线的外部均包覆绝缘层，并且至少一根所述载流线的绝缘层外面包覆有金属导体，所述漏电检测线与所述金属导体相接触。

优选的，漏电检测单元还包括：金属屏蔽层，用于包覆所述多根载流线和所述漏电检测线；外绝缘层，用于包覆所述金属屏蔽层。

优选的，所述温控开关的表面还设有固定装置，以使得所述温控开关能够与所述待测装置形成稳定的连接。

优选的，所述温控开关包括：开关构件，其包括温敏金属片、第一金属片和第二金属片，其中，所述温敏金属片根据温度产生形变以控制所述第一金属片与第二金属之间是否形成电连接。

优选的，所述温敏金属片耦合至所述第二金属片，当所述温敏金属片受热产生形变时，其将上弹以与所述第一金属片相连接，进而使得第一、二金属片形成电连接。

本发明另一方面提供了一种电气连接设备，包括：输入接口，用于在输入侧处耦接至电源；输出接口，用于在输出侧处耦接至用电设备；其中，当载流线出现漏电、载流线出现开路或所述用电设备的温度超出预定的范围外或所述漏电检测线断裂时，所述电气连接设备将断开与所述电源之间的电力连接。

本发明另一方面提供了一种用电设备，包括：插头，用于耦接至电源，以形成电连接；其中，当载流线出现漏电、载流线出现开路或与所述用电设备的温度超出预定的范围外或所述漏电线断裂时，所述用电设备将断开与所述电源之间的电力连接

本发明通过采用温控模块、漏电单元以及相电保护单元实现了具有自检功能的漏电保护装置。相较于现有技术，当漏电检测线或载流线发生断裂时，本发明的漏电保护装置能够断开用电器与电源的电力连接，从而保证了用电器的安全，并且提升了电网质量。

附图说明

通过参考下列附图所给出的本发明的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本发明，并且本发明的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：

图1为本发明的漏电保护装置的架构图；

图2a为本发明漏电保护装置的第一实施例的示意图；

图2b为本发明漏电检测线的一种实施例的示意图；

图3为本发明漏电保护装置的第二实施例的示意图；

图4为本发明漏电保护装置的第三实施例的示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图1为本发明的漏电保护装置的架构图。

该漏电保护装置包括：(1)开关单元101，用于在输入侧控制电源与用电器之间的电力连接；(2)漏电检测单元102，其包括多根载流线和至少一根漏电检测线，用于检测载流线的漏电情况；(3)相电保护单元，其耦接至多根载流线中输入侧的至少一条载流线，并通过漏电检测单元分别耦接至多根载流线中输出侧的至少一条载流线，以形成至少一个电流回路。

优选的，相电保护单元包括：(1)第一相电模块103，其分别耦接至载流线中输入侧的至少一条载流线(譬如，第一载流线)和漏电检测单元102；(2)第二相电模块104，其分别耦接至载流线中输出侧的至少一条载流线(譬如，第二载流线)和漏电检测单元102。

可选的，第一相电模块103可以包括至少一个第一相电支路，譬如，在多相位的供电条件下，针对每个相位的载流线，多个第一相电支路可以分别连接至输入侧的各相位的载流线，然后再耦接至漏电检测单元102。

同样，第二相电模块104也可以包括至少一个第二相电支路，譬如，在多相位供电条件下，针对每个相位的载流线，多个第二相电支路可以分别连接至输出侧的各相位的载流线，然后再耦接至漏电检测单元102。

可以理解的是，当第一、二相电模块103和104均仅有一条相电支路时，该相电支路不能接到同一条载流线，因为其无法形成电流回路。但是，若两个模块均具有两条或两条以上的相电支路时，这些相电支路便可以接到各相位的载流线上，从而在不同相位的载流线之间形成了电流回路。

优选的，为了使得该保护装置能够具有过温保护性能，则第二相电模块104可以包括具有至少一个温控开关的温控模块1041，该温控开关能够检测待测装置的温度，譬如将温控开关置于待测装置(譬如用电器105)处，则可以根据待测装置的温度来决定是否需要断开与电源的连接。

也就是说，当温控开关检测到的温度高于第一预定温度或低于第二预定温度时，温控开关将改变其连接状态，从而产生控制信号，该控制信号将通过漏电检测单元使得开关单元101断开，以断开与电源的连接。

图2a为本发明漏电保护装置的第一实施例的示意图；图2b为本发明漏电检测线的一种实施例的示意图。

在该漏电保护装置中，包括：(1)开关单元101，其包括分别设置在两个载流线(零线与火线)上的复位(RESET)开关，其可以在螺线管的作用下，断开或连通电源与用电器之间的电力连接；(2)漏电检测单元102，其包括载流线6、8和11，以及用于检测载流线的漏电情况的漏电检测线3；(3)相电保护单元，其包括具有电阻R6、二极管D6的第一相电模块103，具有电阻R9、二极管D9的第二相电模块104。

进一步，漏电保护装置还包括可控硅SCR、二极管D1和D2、电容C1、电阻R2和R3，以及内置有铁芯的脱扣线圈SOL。可控硅SCR的控制级耦合至电阻R2、R3之间并通过电阻R2连接至漏电检测线3。可控硅SCR的控制级与阴极之间并联有电阻R3和电容C1，显然，该两个器件可以对输入可控硅SCR的控制级的信号进行稳压滤波，提升了可控硅SCR对外部信号的抗干扰性。

在输入侧，第一相电模块103的一端耦接至火线，其另一端耦接至漏电检测线3的一端。在输出侧，第二相电模块104的一端耦接至漏电检测线的另一端，其另一端耦接至零线。因此，第一、二相电支路和漏电检测线3形成了火线至零线的电流通路。可以理解的是，第一相电模块103也可以耦接至零线，第二相电模块104可以耦接至火线。同样，图1中的二极管D6、D9的极性连接方式，是在火线的正半周周期内有效，若将其极性进行倒置，则其工作在火线的负半周的周期中，此时也需要对电阻R6和/或R9进行设置，以保证可控硅SCR在没有漏电或过温的情况下，不会被导通。

载流线6、8、11的外部包覆有绝缘层(譬如，橡胶、塑料)，其中，载流线6、11的绝缘层外面又包覆有一层金属导体4、9，漏电检测线3设置在金属导体4、9之间，并与金属导体4、9相接触。

优选的，还可以用金属导体同时包覆漏电检测线3、金属导体4、9以及载流线8的绝缘层，从而将三根载流线与外界屏蔽。

当载流线6、8、11两两之间出现漏电现象时，漏电检测线3可以通过金属导体4、9检测到该漏电现象，此时漏电检测线3上将会带电，其与电阻R2、R3、电容C1、二极管D1或D2形成电流回路，在电阻R3上形成正向压降，触发可控硅SCR导通，进而使得脱扣线圈SOL中产生电流。同样，当漏电检测线3没有检测到漏电现象时，可控硅SCR将无法导通。

当压下漏电保护装置的复位开关RESET时，用电器105启动，压缩机151正常工作，温控开关K1处于断开位置。

当压缩机151由于品质不良、故障或其它原因时，其内部的电流增加，导致压缩机151发热，其表面温度持续上升。当压缩机151表面温度达到温控开关K1预先设置的阈值时，安装在压缩机151上的温控开关K1根据热变形原理，由闭合状态转换为断开状态，R6、D6、漏电检测线3、温控开关K1、R9、D9无法形成电流回路，R6、D6为可控硅SCR控制极R2提供了高电位，触发可控硅SCR导通，驱动脱扣线圈SOL产生电流，带动其内部的机械装置铁芯动作，促使与其联动的复位开关RESET跳扣，切断输入侧与输出侧之间的电力连接，确保用电器安全。

可以理解的是，温控开关K1保护温度可根据家用电器的具体要求进行预先设定，且其保护温度可根据家用电器的具体要求进行预先设定，并且温控开关K1也不仅限于热变形开关。

同理，当漏电检测线3任何一地方出现断开现象，不能有效检测电源线漏电时，同样R6、D6、漏电检测线3、温控开关K1、R9、D9无法形成电流回路，R6、D6为可控硅SCR控制极R2提供了高电位，触发可控硅SCR导通，驱动脱扣线圈SOL产生电流，带动其内部的机械装置铁芯动作，促使与其联动的复位开关RESET跳扣，切断输入侧与输出侧之间的电力连接，确保用电器安全。

基于上述原理，当载流线出现开路时，此时第一、二相电支路103和104之间的电流回路被切断，从而将直接把可控硅SCR的控制极的电位拉高，进而使之导通。

因此，断开RESET开关至少有以下方式：

(1)漏电检测单元102检测到载流线之间存在漏电，则输出漏电信号，以使得可控硅导通；

(2)位于火线零线之间的、通过相电保护单元与漏电检测线构成的电流回路形成开路，譬如，温控K1受热断开连接、漏电检测线3或载流线6、11的断裂。

当然，本实施例仅仅用来阐述本发明的思想，导电通路中还可以存在一些其他的开启可控硅的方法。

图3为本发明漏电保护装置的第二实施例的示意图。

当漏电保护装置正常工作时，压下RESET，R6和D6给漏电检测线3提供电压，再由漏电检测线3通过R9、D9连接到N线(中性线)形成电流回路。可控硅SCR控制极R2的电位低于其开启电压，所以漏电保护装置可以正常工作。

当压缩机151表面温度达到温控开关K1预先设置的阈值时，温控开关K由断开状态转换为闭合状态。由于开关K1与R9、D9并联，因此，当开关K1受热闭合时，漏电检测线3与N线(中性线)之间产生漏电流，通过R2触发可控硅SCR导通，驱动脱扣线圈SOL产生电流，带动其内部的机械装置铁芯动作，促使与其联动的复位开关RESET跳扣，切断输入侧与输出侧之间的电力连接，确保用电器安全。

图4为本发明漏电保护装置的第三实施例的示意图。

当漏电保护装置正常工作时，压下RESET开关，R6、D6、漏电检测线3、温控开关K1与R9、D9连接到N线(中性线)形成电流回路。可控硅SCR控制极的电位低于其开启电压，所以产品可以正常工作。

同理，R7、D7、漏电检测线3与R8、D8连接到L线(火线)形成电流回路。可控硅SCR控制极R2的电位小于其开启电压，所以漏电保护装置可以正常工作。

当负载端压缩机151由于品质不良、故障或其它原因时，其内部的电流增加，导致压缩机151发热，其表面温度持续上升。当压缩机151表面温度达到温控开关K1预先设置的阈值时，安装在压缩机151上的温控开关K1根据热变形原理，由闭合状态转换为断开状态，R6、D6、漏电检测线3、温控开关K1、R9、D9无法形成回路，R6、D6为可控硅SCR控制极R2提供了高电位，触发可控硅SCR导通，驱动脱扣线圈SOL产生电流，带动其内部的机械装置铁芯动作，促使与其联动的复位开关RESET跳扣，切断输入侧与输出侧之间的电力连接，确保用电器安全。

同理，当漏电检测线3任何一地方出现断开现象，不能有效检测电源线漏电时，同样R6、D6、漏电检测线3、温控开关K1、R9、D9无法形成回路，R6、D6为可控硅SCR控制极R2提供了高电位，触发可控硅SCR导通，驱动脱扣线圈SOL产生电流，带动其内部的机械装置铁芯动作，促使与其联动的复位开关RESET跳扣，切断输入侧与输出侧之间的电力连接，确保用电器安全。显然，对于漏电检测线3断开的情形，R7、D7、R8、D8的电流支路也可以起到上述作用。

可以理解的是，还可以在更多的相线或地线上设置温控开关。

为了能够同时测量多个待测装置的温度，可以将多个温控开关的至少一部分的一端共同连接至零线或火线，多个温控开关的另一端连接至漏电检测线，以同时检测多个待测装置的温度。

优选的，开关构件包括温敏金属片、第一金属片和第二金属片，其中，温敏金属片根据温度产生形变以控制第一金属片与第二金属之间是否形成电连接。

优选的，温敏金属片耦合至所述第二金属片，当所述温敏金属片受热产生形变时，其将上弹以与所述第一金属片相连接，进而使得第一、二金属片形成电连接。

在实际应用中，用电器的关键元件，譬如压缩机，在工作时，会发生较大幅度或较高频率的抖动，为了能够在这种条件下仍能够准确地进行温度控制，需要温控开关能够很好地贴合在待测装置上。

优选的，温控开关的表面还设有固定装置(图中未示出)，以使得温控开关能够与待测装置形成稳定的连接，从而避免了温控开关因抖动或晃动而造成的测温不精确的情形。

本领域技术人员能够理解的是，上述的状态仅仅用于示例，并非用于限定本发明的应用范围。本领域普通技术人员还应当理解，结合本申请的实施例描述的各种示例性的逻辑块、模块、电路和算法步骤可以实现成电子硬件、计算机软件或二者的组合。为了清楚地表示硬件和软件之间的这种可互换性，上文对各种示例性的部件、块、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般性描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和施加在整个系统上的设计约束条件。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本发明的保护范围。

Claims (14)

1.一种具有自检功能的漏电保护装置，包括：

漏电检测单元，其包括多根载流线和至少一根漏电检测线，用于检测所述载流线的漏电情况；

相电保护单元，其耦接至所述多根载流线的输入侧的至少一条载流线，并通过所述漏电检测单元分别耦接至所述多根载流线的输出侧的至少一条载流线，以形成至少一个电流回路；

其中，所述相电保护单元能够产生使所述漏电保护装置与电源断开电力连接的控制信号。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述相电保护单元包括：

第一相电模块，其分别耦接至所述载流线中输入侧的至少一条载流线和所述漏电检测单元；以及

第二相电模块，其分别耦接至所述载流线中输出侧的至少一条载流线和所述漏电检测单元。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二相电模块还包括：

至少一个温控模块，其包括至少一个能够检测待测装置温度的温控开关，其中，所述温控开关用于基于其检测到的所述待测装置的温度来控制所述温控开关的连接状态；

其中，当所述温控开关检测到的温度高于第一预定温度或低于第二预定温度时，所述温控开关改变其连接状态，从而产生所述控制信号。

4.如权利要求2或3所述的装置，其特征在于，

所述第一相电模块包括至少一个第一相电支路，所述第一相电支路包括至少一个第一电阻和至少一个第一二极管，所述第一电阻、第一二极管相串联；

所述第二相电模块包括至少一个第二相电支路，所述第二相电支路包括至少一个第二电阻和至少一个第二二极管，所述第二电阻、第二二极管相串联。

5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述温控开关与所述第二相电支路串联或并联。

6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

可控硅元件，其控制端耦接至所述漏电检测单元，并基于下列信号中的至少一个而导通：

由所述漏电检测单元产生的漏电信号；

由所述相电保护单元产生的所述控制信号。

7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述漏电信号由所述漏电检测单元因所述相电保护单元改变流经其中的电流而产生；和/或

当所述电流回路形成开路时，所述相电保护单元产生所述控制信号。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，每一根所述载流线的外部均包覆绝缘层，并且至少一根所述载流线的绝缘层外面包覆有金属导体，所述漏电检测线与所述金属导体相接触。

9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：

金属屏蔽层，用于包覆所述多根载流线和所述漏电检测线；

外绝缘层，用于包覆所述金属屏蔽层。

10.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述温控开关的表面还设有固定装置，以使得所述温控开关能够与所述待测装置形成稳定的连接。

11.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述温控开关包括：

开关构件，其包括温敏金属片、第一金属片和第二金属片，其中，所述温敏金属片根据温度产生形变以控制所述第一金属片与第二金属之间是否形成电连接。

12.如权利要求11所述的装置，其中，所述温敏金属片耦合至所述第二金属片，当所述温敏金属片受热产生形变时，其将上弹以与所述第一金属片相连接，进而使得第一、二金属片形成电连接。

13.一种采用如权利要求1至12中任意一项所述的装置的电气连接设备，其特征在于，包括：

输入接口，用于在输入侧处耦接至电源；

输出接口，用于在输出侧处耦接至用电设备；

其中，当所述载流线出现漏电或所述载流线出现开路或所述用电设备的温度超出预定的范围或所述漏电检测线断裂时，所述电气连接设备将断开与所述电源之间的电力连接。

14.一种采用如权利要求1至12中任意一项所述的装置的用电设备，其特征在于，包括：

插头，用于耦接至电源，以形成电连接；

其中，当所述载流线出现漏电或所述载流线出现开路或所述用电设备的温度超出预定的范围或所述漏电检测线断裂时，所述用电设备将断开与所述电源之间的电力连接。