CN1433116A - 电热水器用漏电保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电热水器用漏电保护电路，为了解决地线没有有效接地情况下的漏电保护问题。它由电源极性检测及转换电路、极性转换自锁电路、漏电保护继电器、漏电检测比较电路及保护执行电路组成，市电由电源极性检测电路输入，最后至电热水器，在电源极性转换电路和电热水器之间设置漏电保护继电器，极性转换自锁电路连接于电源极性检测电路、电源极性转换电路之间，漏电检测比较电路输入端连零线和地线并比较两者电位差、输出端的信号线连至漏电保护执行电路的输入端，漏电保护执行电路的输出端连至漏电保护继电器、控制漏电保护继电器的通断。本发明在电热水器地线无有效接地情况下，能起到安全保护效果。

Description

电热水器用漏电保护电路

所属技术领域

本发明涉及一种漏电保护电路，尤其是一种家用型电热水器漏电保护电路。

背景技术

目前常用的电热水器电路连接如图1、图2所示，图1和图2中：相线L、地线E、零线N、电热水器系统控制器及漏电保护器3、电热水器插座4和电热水器插头5；参见图1，这种漏电保护器在以下二种情况下均能正常工作：①.当电热管1因绝缘不良或使用中途在水箱内爆裂，此时，电热水器水箱外壳及水，将会带有一定强度电压，若该电压的电流强度大于漏电保护器2的启动保护参数时，漏电保护器2将启动，并切断电源，可有效确保人身及机器安全；②.当电热水器内部进线，即相电线L因果异常绝缘损坏并与机器外壳相碰，致使机器外壳带电，同样若该电压的电流强度大于漏电保护器2的启动保护参数时，漏电保护器2将启动，并切断电源，可有效确保人身及机器安全。再请参见图2，用户在进入电源插座前无接漏电保护器同时又无有效接地线保护，在X或Y处的相线和地线如相导通，则将会引起电热水器外壳及水带电，虽电热水器内含有漏电保护器，但因漏电电流没有经过漏电保护器感应线圈，因此，漏电保护器将不起作用。同时出水口的电流大小取决于X或Y处的漏电强度以及与出水口水管分流后的电流，该电流的大小将直接影响人体，严重时可当场致人死亡。

发明内容

本发明为了克服现有的电热水器用漏电保护器在地线没有或接地不良情况下、如地线意外带电将不起保护作用的不足，这将会对人体有伤害的危险，甚至致人死亡。为此本发明提供一种电热水器用漏电保护电路，该漏电保护电路无论是地线有接地还是无接地、只要地线意外带电的电流强度大于漏电保护电路的启动保护参数时，漏电保护电路都将启动，并切断电热水器电源，可有效确保人身及机器安全。

本发明为了解决其技术问题所采用的技术方案是：这种电热水器用漏电保护电路，由电源极性检测电路、电源极性转换电路、极性转换自锁电路、漏电保护继电器、漏电检测比较电路、漏电保护执行电路组成，市电由电源极性检测电路的相线和零线输入，然后经电源极性转换电路输出至电热水器，在电源极性转换电路和电热水器之间设置漏电保护继电器，极性转换自锁电路连接于电源极性检测电路、电源极性转换电路之间，漏电检测比较电路输入端连零线和地线、输出端的信号线连至漏电保护执行电路的输入端，漏电保护执行电路的输出端连至漏电保护继电器、控制漏电保护继电器的通断；

其中：

电源极性检测电路、电源极性转换电路和极性转换自锁电路是用于把不定的输入电源极性转换为恒定的电源输出极性；极性转换自锁电路是当输入电源极性需转换时，起到保持电源极性转换状态的作用；

漏电检测比较电路是用于检测电源极性转换电路输出的零线和地线间是否存在电位差，然后把比较结果传送给漏电保护执行电路；

漏电保护执行电路是根据漏电检测比较电路所检测到零线和地线间的电位差控制漏电保护继电器的通断，从而闭合或切断电热水器的电源。

本发明的有益效果是：针对如接地线没有或接触不良而言，市电首先通过电源极性检测电路和电源极性转换电路，当电源极性检测电路检测到进线电源极性不符规定时，电源极性转换电路自动转换为规定的电源极性，能保证从电源极性转换电路出来的电源极性恒定(即相线、零线、地线的输出端恒定不变)。这样能保证漏电检测比较电路始终检测地线(地线接机壳)与零线之间的电位差。当市电输入端无接地线时，如相线意外与地线导通，则漏电电流直接流入机壳，致使机壳带电，此时漏电检测比较电路检测到地线和零线间存在电压差后，促使漏电保护执行电路动作，断开漏电保护继电器，从而切断电热水器电源，起到安全保护目的；又，如电热管发生漏电致使机壳带电时，漏电检测比较电路检测到地线和零线间存在电压差后，同样促使漏电保护执行电路动作，切断电热水器电源，起到安全保护目的。因此本发明在地线无有效接地情况下，因相线漏电致使地线带电能正确动作，切断电热水器电源，起到安全保护目的。如有接地线，本发明首先确保漏电电流先经地线进行接地保护，实现双重保护，安全可靠。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1为习用电热水器接常规漏电保护器的连接示意图；

图2为习用电热水器无接常规漏电保护器、又无有效接地的连接示意图；

图3为本发明的电路原理方框图；

图4为本发明的电路图。

具体实施方式

实施例：参见图3，一种电热水器用漏电保护电路，由电源极性检测电路A、电源极性转换电路B、极性转换自锁电路C、漏电保护继电器D、漏电检测比较电路H、漏电保护执行电路F组成，市电由电源极性检测电路A的相线L和零线N输入，然后经电源极性转换电路B输出至电热水器G，在电源极性转换电路B和电热水器G之间设置漏电保护继电器D，极性转换自锁电路C连接于电源极性检测电路A、电源极性转换电路B之间，漏电检测比较电路H输入端连零线N和地线E、输出端的信号线连至漏电保护执行电路F的输入端，漏电保护执行电路F的输出端连至漏电保护继电器D、控制漏电保护继电器D的通断；

其中：

电源极性检测电路A、电源极性转换电路B和极性转换自锁电路C是用于把不定的输入电源极性转换为恒定的电源输出极性；极性转换自锁电路C是当输入电源极性需转换时，起到保持电源极性转换状态的作用；

漏电检测比较电路H是用于检测电源极性转换电路B输出的零线N和地线E间是否存在电位差，然后把比较结果传送给漏电保护执行电路F；

漏电保护执行电路F是根据漏电检测比较电路H所检测到零线E和地线N间的电位差控制漏电保护继电器D的通断，从而闭合或切断电热水器G的电源。一.参见图3，本发明的工作原理为：

(一)极性转换工作原理为：

①.有接地线或无接地线、极性正常无漏电，相电流从电源极性检测电路A经电源极性转换电路B输出到漏电保护继电器D，由漏电保护继电器D流向电热水器G；

②.无接地线、极性不正常无漏电，则零线N端为相电流，零线N端和地线E端间无电位差，相电流从电源极性检测电路A的零线N端输入，流经漏电检测比较电路H、漏电保护执行电路F到达漏电保护继电器D，再由漏电保护继电器D流向电热水器G，由于电热水器G中有水的存在，流入的相电流和地线E构成电位差，电流再从地线E经漏电保护继电器D流向电源极性检测电路A、构成回路，这时电源极性检测电路A检测到地线E端和零线N端间有电位差，即把零线N端的相电流流向电源极性转换电路B，在电源极性转换电路B中完成极性转换，同时极性转换自锁电路C启动，使电源极性转换电路B保持极性转换状态，这样从电源极性转换电路B流出的电流极性就正确了，相电流然后从相线端L到达漏电保护继电器D，再由漏电保护继电器D流向电热水器G，循环往复，把电源极性检测电路A相线L端、零线N端输入不正确的电源性经电源极性转换电路B转换正确的电源极性。

③.有接地线、极性不正常无漏电，则零线N端的相电流和地线E端构成电位差，零线N端相电流流向电源极性转换电路B进行极性转换，同样极性转换自锁电路C启动，转换后流向漏电保护继电器D，再由漏电保护继电器D流向电热水器G。

(二)漏电保护工作原理为：

①.有接地线、极性正常或不正常，有漏电产生，则转入常规接地保护，保护原理这里不再重述。

②.无接地线、极性正常，有漏电，则漏电检测比较电路H检测到电源极性转换电路B输出端的零线N和地线E之间有电位差，漏电检测比较电路H把检测到的信号传给漏电保护执行电路F，由漏电保护执行电路F控制漏电保护继电器D的断开，切断电热水器G的电源，从而达到安全目的。

③.无接地线、极性不正常，有漏电产生，同样先进极性转换，极性转换前面已所述，这里不再重述。则漏电检测比较电路H检测到电源极性转换电路B输出端的零线N和地线E之间有电位差，漏电检测比较电路H把检测到的信号传给漏电保护执行电路F，由漏电保护执行电路F控制漏电保护继电器D的断开，从而达到安全目的。

二.参见图4，相电流首先通保险丝F，所有电子元器件都由变压器T变压后供电，本发明的电路工作过程为：

(一)电路组成

①.电源极性检测电路A；

主要组件：电容器C1、电容器C2、电阻R1、稳压管DW1、桥式整流ZD1、二极管D5、电阻R19。

②.电源极性转换电路B；

主要组件：电容器C10、电容器C11、电阻R20、电阻R21、电容器C13、二极管D8、二极管D9、电阻R25、电容器C16、电阻R26、电阻R27、电阻R28、电容器C17、电阻R30、电阻R31、三极管Q9、三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13、继电器J1、继电器J2。

③.极性转换自锁电路C；

主要组件：二极管D1、电阻R2、电容器C21、电阻R35、电阻R3、电阻R4、电容器C3、电阻R5、电阻R6、电阻R32、电容器C18、电阻R34、电阻R33、二极管D13、电阻R24、电容器C15、二极管D10、二极管D12、电阻R23、二极管D6、电容器C12、三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3、三极管Q10、三极管Q14、三极管Q15。

④.漏电检测比较电路H、漏电保护执行电路F、漏电保护继电器D；

主要组件：电容器C4、桥式整流ZD2、电容器C5、电阻R7、电阻R8、二极管D2、电容器C6、电阻R9、电阻R10、二极管D3、电容器C7、电阻R11、电阻R13、电阻R14、三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8、发光二极管LED1、继电器J3。

(二)极性转换电路工作过程为：

①.输入端IN无或有接地线E、电源极性正常且没有任何漏电状态；

初次接通电源：当电容器C1、桥式整流ZD1、二极管D5对电源输入端IN地线E与零线N没有检测到电位差时，三极管Q9、三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13均截止，使得继电器J1、J2不动作。于此同时，电容器C4、桥式整流ZD2也没有检测到电源输入端IN地线E与零线N的电位差，使得三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6截止，三极管Q7导通。继电器J3吸合。完成负载正常供电，输出端相线L、地线E、零线N与输入端相同。

②.输入端IN无接地线E、电源极性不正常但没有任何漏电状态；

插入电源后，因电源无接地输入，使得输入端IN地线E与零线N没有电位差，三极管Q9、三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13、均截止，继电器J1、J2不动作，于此同时，电容器C4、桥式整流ZD2也没有检测到电源输入端IN地线E与零线N之间的电位差，使得三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6截止，三极管Q7导通。继电器J3吸合。完成负载正常供电(输出端OUT相线L、地线E、零线N)。此时，因电热水器G内有水存在，使得输入端IN零线N与机壳输出端OUT地线E、水构成电位差。此时电容器C1、桥式整流ZD1、二极管D5检测到电位差后，使三极管Q9、  三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13均导通，继电器J1、J2吸合，继电器J2的吸合实现了电源极性自动转换。同时由三极管Q10、三极管Q15、三极管Q14实现继电器J2吸合自锁。

③.输入端IN有接地线E，电源极性不正常但没有任何漏电现象；

当输入端有接地线后，电容器C1、桥式整流ZD1、二极管D5检测到电源输入端IN地线E与零线N间有电位差，使三极管Q9、三极管Q11、三极管Q12、三极管Q13均导通，继电器J1、J2吸合，继电器J2的吸合实现了电源极性自动转换。同时由三极管Q10、三极管Q15、三极管Q14实现继电器J2吸合自锁。

(三)漏电保护电路工作过程为：

①.输入端IN有接地线E，电源极性正常或不正常，但有漏电现象；

由于整机有良好接地，当发生有任何漏电时。漏电电流首先通过输入端IN地线E到地，由于漏电检测比较电路H中电容器C4、桥式整流ZD2对输出端OUT零线N检测不到电位差，使J3维持吸合状态。确保整机能正常工作同时又能使整机有良好的接地保护，因此。兼容了常规型接地保护。(在此条件下，若接地端IN地线E存在异常不良，漏电检测比较电路H中的电容器C4、桥式整流ZD2对输出端OUT地线E或输入端IN地线E与输出端OUT零线N之间检测到电位差后，使三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7导通，执行继电器J3释放，使整机负载电源全部切断，报警器U1发出30秒的提示音，确保了人身安全；30秒后延时后电容器C7使整机又自动恢复供电；如果出现是永久性漏电时，继电器J3将长期释放，直到漏电解除。)

②.输入端IN无接地线E，电源极性正常，但有漏电现象；

当漏电检测比较电路H中的电容器C4、桥式整流ZD2对输出端OUT零线N与地线E检测到电位差后，使三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7导通，执行继电器J3释放，使整机负载电源全部切断，报警器U1发出30秒的提示音，确保了人身安全；30秒后延时后电容器C7使整机又自动恢复供电；如果出现是永久性漏电时，继电器J3将长期释放，直到漏电解除。

③.输入端IN无接地线E，电源极性不正常且又有漏电现象；

电源接通后，继电器J3吸合使负载获电，极性转换激活(上述已分析)，此时机器若存在漏电后，漏电检测电路H中的电容器C4、桥式整流ZD2对输出端OUT零线N与地线E检测到电位差，使三极管Q4、三极管Q5、三极管Q6、三极管Q7导通，执行继电器J3释放，使整机负载电源全部切断，报警器U1发出30秒的提示音，确保了人身安全；30秒后延时后电容器C7使整机又自动恢复供电；如果出现是永久性漏电时，继电器J3将长期释放，直到漏电解除。

(四)三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3控制功能为：

当输入电源极性不正常后。控制电路执行继电器J2自动转换至正常。若此时输入极性又恢复正常时，控制电路三极管Q1、三极管Q2、三极管Q3导通，使继电器J1、J2复位回到原始状态。从而实现输出电源极性自动复位功能。

(五)继电器J1控制功能为：

继电器J1主要用于辅助继电器J2在自动转换时不会产生过电流短路现象。其继电器J1特点为：瞬间触发吸合，延时复位。且延时复位时间远大于继电器J2的转换时间。

(六)延时电路为：

电阻R22、二极管D7、电容器C14与电阻R23、二极管D6、电容器C12组成二路供给继电器J1延时复位电路，其中二路延时时间量相同；电阻R27、电阻R28、电阻R31、电容器C17、组成继电器J2的延时吸合及释放时间，其延时吸合及释放时间要远小于J1延时复位时间。用以确保动作顺序为：继电器J1吸合→继电器J2吸合或释放→继电器J1复位。

Claims (1)

1.一种电热水器用漏电保护电路，其特征是：由电源极性检测电路、电源极性转换电路、极性转换自锁电路、漏电保护继电器、漏电检测比较电路、漏电保护执行电路组成，市电由电源极性检测电路的相线和零线输入，然后经电源极性转换电路输出至电热水器，在电源极性转换电路和电热水器之间设置漏电保护继电器，极性转换自锁电路连接于电源极性检测电路、电源极性转换电路之间，漏电检测比较电路输入端连零线和地线、输出端的信号线连至漏电保护执行电路的输入端，漏电保护执行电路的输出端连至漏电保护继电器、控制漏电保护继电器的通断；

其中：

电源极性检测电路、电源极性转换电路和极性转换自锁电路是用于把不定的输入电源极性转换为恒定的电源输出极性；极性转换自锁电路是当输入电源极性需转换时，起到保持电源极性转换状态的作用；

漏电检测比较电路是用于检测电源极性转换电路输出的零线和地线间是否存在电位差，然后把比较结果传送给漏电保护执行电路；

漏电保护执行电路是根据漏电检测比较电路所检测到零线和地线间的电位差控制漏电保护继电器的通断，从而闭合或切断电热水器的电源。

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