CN201243203Y

CN201243203Y - 电器安全保护装置

Info

Publication number: CN201243203Y
Application number: CNU2008200959244U
Authority: CN
Inventors: 张子峰; 杨武强; 范文华; 胡少武
Original assignee: BYD Co Ltd
Current assignee: BYD Co Ltd
Priority date: 2008-07-25
Filing date: 2008-07-25
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2018-07-25

Abstract

本实用新型涉及电器安全保护领域，目的是提供一种电器安全保护装置，以解决电器设备在零火线反接情况下存在安全上的问题。本实用新型的电器安全保护装置，包括开关控制模块，与其连接的零火线反接检测模块，与开关控制模块连接的内部电源模块，继电器；继电器包括继电器线圈和触头开关；继电器线圈的一端与开关控制模块连接，另一端与内部电源模块连接，触头开关接在火线和零线上，其中零火线反接检测模块的检测端与零线、地线电连接，构成检测回路。本实用新型采取用将零火线反接检测模块接在零线与地线之间，该零火线反接检测模块只在零火线反接时的一段时间内工作，节约了电能。

Description

电器安全保护装置

技术领域

本实用新型涉及电器安全保护领域。

背景技术

电器设备在工业生产中发挥着重要的作用，家用电器已是普及到千家万户。电器伤人事故时有发生，所以家用电器的用电安全，是人们关心的焦点，也是企业关注的核心。有些时候电器的开关断开了，电器不工作了，它是带电的。但是人们的思维定势是只要电器不工作了，那么电器就是安全的不带电的。由于这样错误的认识和存在的事实，就造成了电器伤人事故。造成这种事故一个主要的原因是零火线反接。现行的开关主要是控制火线极，也就是说如果零线与火线反接时，虽然开关处在关闭状态，电器不能工作，但是“零线”上还是存在一个危险的电压。这样就存在了触电危险。现在的电器安保系统中零火线反接保护模块是接在供电系统中的，它由安全检测电路和开关控制电路组成。安全检测电路接在火线和地线上，如果零火线连接正常，安全检测电路中有电流，送给开关控制电路一高电平，继电器吸合，整个供电正常。如果零火线反接，则“火线”上是没有电的，则安全检测电路中没有电流，送给开关控制电路一个低电平，则继电器断开，因此整个供电断开。电器中不会存在危险的电压。不过这种实现方式中，在连线正常的情况下，安全检测电路始终是有电流通过的，这样整个模块的电能消耗量就会增加；在供电正常情况下，其产生的热量也会给供电系统带来一些不稳定因素。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种电器安全保护装置，以解决电器设备在零火线反接情况下存在安全上的问题，同时又减少能量的消耗。本实用新型的电器安全保护装置，包括开关控制模块、与其电连接的零火线反接检测模块、与开关控制模块电连接的内部电源模块、继电器；所述继电器包括继电器线圈和触头开关(S1)；继电器线圈的一端与开关控制模块电连接，继电器线圈的另一端与内部电源模块电连接，触头开关(S1)接在火线和零线上，其中零火线反接检测模块的检测端与零线、地线电连接，构成检测回路。本电器安全保护装置，在零火线正常连接时，零火线反接检测模块中没有电流，光耦不导通，零火线反接检测模块的输出端或者开关控制模块的输入端的电压为一高电平，继电器的触头开关(S1)吸合，供电系统正常；在零火线反接时，零线与地线间就存在电压差，所以零火线反接检测模块导通，光耦导通，零火线反接检测模块的输出端或者开关控制模块的输入端的电压为一低电平，继电器中没有电流，继电器的触头开关(S1)断开，将用电器的整个供电给切断，从根本上解决零火线反接时不工作用电器上带有一定危险电压的问题。本实用新型采取将零火线反接检测模块的检测端接在零线与地线之上，该模块只在零火线反接时工作，它消耗的电量较现有技术中的是要少的，节约了电能。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型第一实施例的电路图。

图3为本实用新型第二实施例的电路图。

具体实施方式

具体实施方式一，下面结合本实用新型的实施例附图1、附图2说明本实施方式。

本实用新型的电器安全保护装置(下面称本装置)，包括零火线反接检测模块110、内部电源模块120、开关控制模块130、继电器，零火线反接检测模块110的输出端与开关控制模块130的输入端电连接，内部电源模块120给开关控制电路模块和继电器供电，其中零火线反接检测模块110的检测端接在零线和地线上，构成检测回路。本装置中：

所述的零火线检测模块110包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一二极管D1、第一电容C1、光耦U1；第一电阻R1的一端与零线相连，该接点为零火线检测模块110的一个检测端，第一电阻R1的另一端分别与第一二极管D1和第二电阻R2的一端相连，第二电阻R2的另一端与地线相连，该接点为零火线检测模块110的另一个检测端，第一二极管D1的另一端分别与第一电容C1和第三电阻R3的一端相连，第一电容C1的另一端与地线相连接，第三电阻R3的另一端与光耦U1中发光二极管的一端相连，发光二极管的另一端与地线相连接，光耦中的感光元件的一端与地相连接，另一端作为零火线反接检测模块110的输出端；

所述继电器包括继电器线圈和触头开关S1；继电器线圈的一端与开关控制模块电连接，继电器线圈的另一端与内部电源模块电连接，触头开关S1接在火线和零线上。

所述的开关控制模块130包括开关管、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电容C6。

所述的开关管为三极管。

所述的内部电源模块120包括整流电桥；整流电桥中一对角线的两端(11，33)为输入端和剩下的两端(22，44)为输出端，输入端33与零线相连，输入端11与火线相连。内部电源模块120的一输出端44与三极管的一个电极相连，优选三极管的发射极。另一输出端22分别与继电器线圈的一端和第四电阻R4的一端相连接。第四电阻R4和第五电阻R5串联。第五电阻R5的另一端接地。将第六电容C6并联在第四电阻R4与第五电阻R5串联电路的两端，用于滤过交流信号。三极管的其中一个电极与继电器线圈的另一端相连接，优选三极管的集电极。三极管剩下的电极和零火线反接检测模块110的输出端连接在第四电阻R4和第五电阻R5的连接点，该连接点为开关控制模块130的输入端。

本实施方式的原理是：

当零火线反接时，零线相对于地线，具有一定电压。零火线反接检测模块110与零线及地线构成的回路导通。该模块中的电流经整流滤波之后经过光耦U1中的发光二极管，使其发光；感光元件接收到光，使得光耦U1导通。也就是零火线反接检测模块110的输出端接地。由于零火线反接检测模块110的输出端与开关控制模块130的输入端电连接，本实施例中选取导线将它们直接连接起来。所以三极管的基极直接与地相连接，基极上的电压为0V，三极管截止。继电器线圈中没有电流，触头开关S1断开，实现用电器从电网断开，保证在这种情况下，用电器不带电。

具体实施方式二，下面结合本实用新型的实施例附图3说明本实施方式。

本实用新型的电器安全保护装置(下面称本装置)，包括零火线反接检测模块110、内部电源模块120、开关控制模块130、继电器，还包括漏电检测模块、或门U3、非门U2、可控硅Q2、第六电阻R6、直流电源、第二电容C2、复位按钮S2。其中：零火线反接检测模块110的检测点接在零线和地线上。

所述的零火线反接检测模块110、内部电源模块120、开关控制模块130、继电器与本实用新型的第一实施例中的结构一样，不再赘述。本实施例中各模块的连接关系与第一实施例中不同之处在于：零火线反接检测模块110的输出端连接的是非门的输入端；开关控制模块130的输入端连接的是可控硅Q2的一电极。

所述的开关管为MOS管；优选MOS管的源极与整流电桥相连接，漏极与继电器相连接，栅极与开关控制模块130的输入端相连。

所述的漏电检测模块包括芯片、零序电流互感器ZCT、第三电容C3、第七电阻R7、第二二极管D2、第八电阻R8。

所述零序电流互感器ZCT是串接在零线和火线回路中的。零序电流互感器ZCT的一信号输出端直接接入芯片的第三管脚3，另一信号输出端与第三电容C3相连接。第三电容C3分别与芯片的第一管脚1和第七电阻R7相连接。第七电阻R7的另一端与芯片的第七管脚7相连。内部电源模块120的一输出端22经第二二极管D2、第八电阻R8接在芯片的第六管脚6。芯片的第四管脚4接地。芯片的第五管脚5为漏电检测模块的输出端。

所述的可控硅Q2的控制极与或门U3的输出端点连接；可控硅Q2和复位按钮S2共地连接，它们剩下一端接在开关控制模块130的输入端上，可控硅Q2的控制极与地之间串联第二电容C2；漏电检测模块的输出端和或门U3的一输入端相连；或门U3的另一输入端和非门U2的输出端相连接；第六电阻R6一端与直流电源相连，另一端分别与非门的输入端和零火线反接检测模块110的输出端相连接。第六电阻R6起到限制其所在回路的电流大小的作用。

本装置中还包括测试模块，其中测试模块包括测试按钮S3，第九电阻R9。测试按钮S3和R9串联，所述串联电路的两端分别与火线和零线连接，两接点位于零序电流互感器ZCT的线圈的两侧。本测试模块的作用是用来检测漏电保护功能的正常与否。按下测试按钮S3，供电系统中造成漏电假象，如果此时继电器断开则说明漏电保护功能的是正常的。反之，漏电保护功能是失常的。

本装置中还包括GNT模块，其中GNT模块包括零序互感器GNT、第四电容C4、第五电容C5。所述零序电流互感器GNT是串接在零线和火线回路中的。零序电流互感器GNT的一信号输出端与地和第四电容C4的一个电极相连，另一输出端与第四电容C4的另一电极和第五电容C5的一个电极相连。第五电容C5的另一电极和内部电源模块120的输出端22相连。所述GNT模块具有检测零线和地线是否短路的功能。

本实施方式的原理

1、本装置的输入端与输出端反接保护

当输入端与输出反接时，供电系统接在触头开关S1的右端，由于继电器的触头开关S1为常开开关，所以触头开关S1左端没有电压，内部电源模块120中没有电流，继电器线圈中也没有电流，触头开关S1仍处于断开状态，用电器脱离供电系统。

2、零火线反接时保护

当零线与火线反接时，光耦U1导通，零火线反接检测模块110的输出端与地相连接，直流电源、第六电阻R6和地形成回路，非门U2的输入端的电压为低的电压，所以其输入端电平为低电平，输出端电平为高电平，进而或门U3的输出端也为高电平，此时可控硅Q2导通。由于可控硅Q2的一端与地相连，由于可控硅的压降很小，因此相当于可控硅Q2的另一端也与地相连，这一端的电压为低电平。开关控制模块130的输入端就是与可控硅此端相连，所以MOS管的栅极为一低电平。MOS管截止，继电器线圈中没有电流，触头开关S1断开。达到保护的目的。

3.漏电保护

零序电流互感器的输出端分别与芯片1、3脚电连接。芯片的6脚接的是内部电源模块120的输出端22，这为芯片的正常工作提供了保证。芯片的管脚7与管脚3经第七电阻R7相连，给芯片提供反馈作用，确保芯片的对接受信号做出正确的判断。芯片的管脚4接地，管脚5作为漏电检测的输出端。当存在漏电保护时，零序电流互感器就会向芯片传输一电信号，芯片接受到电信号就触发一高电平由其管脚5输出，这样或门U3的输入端接收一高电平，所以其输出端输出一高电平。后面的电路原理同本实施例中2所描述的控制原理一样，在此就不再赘述。

4.零火线反接和漏电同时存在时的保护

当零火线反接和漏电同时存在时，零火线反接检测模块110和漏电检测模块分别同时按本实施例中2、3所述的原理进行运作。或门U3的输入端同时接收到两个高电平，其输出端输出也为高电平。开关控制模块130的原理同上面描述相同，不再赘述。

Claims

1.电器安全保护装置，包括开关控制模块、与其电连接的零火线反接检测模块、与开关控制模块电连接的内部电源模块、继电器；所述继电器包括继电器线圈和触头开关(S1)；继电器线圈的一端与开关控制模块电连接，另一端与内部电源模块电连接；触头开关(S1)接在火线和零线上，其特征在于零火线反接检测模块的检测端与零线、地线电连接，构成检测回路。

2.如权利要求1所述的电器安全保护装置，其特征在于所述的零火线反接检测模块包括第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一二极管(D1)、第一电容(C1)、光耦(U1)；第一电阻(R1)的一端与零线电连接，第一电阻(R1)的另一端分别与第一二极管(D1)和第二电阻(R2)的一端相连；第二电阻(R2)的另一端与地线相连；第一二极管(D1)的另一端分别与第一电容(C1)和第三电阻(R3)的一端相连；第一电容(C1)的另一端与地线相连接；第三电阻(R3)的另一端与光耦(U1)中发光二极管的一端相连；发光二极管的另一端与地线相连接；光耦(U1)中的感光元件的一端与地相连接，另一端作为零火线反接检测模块的输出端。

3.如权利要求1所述的电器安全保护装置，其特征在于：所述的内部电源模块包括整流电桥；整流电桥中一对角线的两端为输入端和剩下的两端为输出端，输入端中的一端与火线电连接，另一端和零线相连。

4.如权利要求2所述的电器安全保护装置，其特征在于所述的开关控制模块包括开关管、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)、第六电容(C6)；内部电源模块的一个输出端与开关管的一个电极相连，另一输出端分别与继电器线圈的一端、第六电容(C6)的一端和第四电阻(R4)的一端相连接；第四电阻(R4)和第五电阻(R5)串联；第五电阻(R5)的另一端接地；第六电容(C6)的另一端接地；开关管剩下的其中一个电极与继电器线圈的另一端相连接；开关管剩下的另一电极和零火线反接检测模块的输出端连接在第四电阻(R4)与第五电阻(R5)相连接的接点上，所述的接点为控制模块的输入端。

5.如权利要求4所述的电器安全保护装置，其特征在于所述的开关管为MOS管；所述的MOS管的源极与整流电桥相连接，漏极与继电器线圈相连接，栅极与控制模块的输入端相连。

6.如权利要求1至5任一所述的电器安全保护装置，还包括漏电检测模块、或门、非门、可控硅、第六电阻(R6)、直流电源、第二电容(C2)、复位按钮；所述的漏电检测模块包括芯片、零序电流互感器、第三电容(C3)、第七电阻(R7)、第二二极管(D2)、第八电阻(R8)；所述零序电流互感器的线圈是串接在零线和火线回路中的；零序电流互感器的一信号输出端与芯片的第三管脚(3)相连接，另一信号输出端与第三电容(C3)相连接；第三电容(C3)分别与芯片的第一管脚(1)和第七电阻(R7)相连接；第七电阻(R7)的另一端与芯片的第七管脚(7)相连；内部电源模块的一输出端经第二二极管(D2)、第八电阻(R8)接芯片的第八管脚(8)；芯片的第四管脚(4)接地；芯片的第五管脚(5)为漏电检测模块的输出端。

7.如权利要求6所述的电器安全保护装置，其特征在于：可控硅的控制极连接分别同或门的输出端点和第二电容(C2)的一个电极电连接；可控硅和复位按钮共地连接，它们剩下一电连接端接在开关控制模块的输入端上；漏电检测模块的输出端及非门的输出端分别连接在或门的两个输入端上；第六电阻(R6)一端与直流电源相连，另一端与零火线反接检测模块的输出端电连接；非门的输入端与零火线反接检测模块的输出端电连接。

8.如权利要求7所述的电器安全保护装置，还包括测试模块，其特征在于所述的测试模块包括测试按钮(S3)，第九电阻(R9)；测试按钮(S3)和第九电阻(R9)串联连接；所述串联电路的两端分别与火线和零线电连接，两接点位于漏电检测模块的零序电流互感器的线圈的两侧。