CN201629557U - 具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，包含第一硅控整流器、反向单元、测试开关单元及接地故障断路器。该接地故障断路器包含第二硅控整流器、开关单元、开关控制单元及整流滤波单元。当测试漏电信号产生时，提供驱动电源给该反向单元，且该输入电源产生漏电现象；该接地故障断路器若为故障，该第二硅控整流器将无法被触发，使得该反向单元触发该第一硅控整流器；使得该整流滤波单元输出的直流电源流经该第一硅控整流器而中断该开关控制单元电源供应，使得该开关单元电连接的输入电源无法传递至该开关单元电连接的负载。

Description

具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置

技术领域

本实用新型有关于一种接地故障断路装置，特别是一种具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置。

背景技术

随着科学技术的发展，人们在生活中使用的电器设备越来越多，比如洗衣机、热水器、电风扇、洗碗机等各种家用电器，以及各种掌上型电动工具。在电器设备的使用过程中，必须保证用电的安全，防止电气火灾及人身触电。为此，人们设计了一些电器保护装置，例如接地故障断路器。

请参考图1，其为公知接地故障断路器的实施例方框图。各部位的名称与工作原理叙述如下：

漏电感应电路20A：用以检测用电设备的漏电流，并输出与漏电流成比例的信号。该漏电感应电路20A主要由具有两个线圈的比流器(图中未示出)及一个集成电路(图中未示出)组成。该比流器的两个环型线圈安装在带有一个中心孔的塑料外壳上，分别引出两个引脚，零线和火线穿过比流器的中心孔，构成初级线圈，引脚所在的线圈感应零线和火线的电流之差，并输出与之成比例的信号至集成电路进行运算处理。如果用电设备发生漏电或者人体触电，零线和火线流过的电流则大小不等，那么比流器的线圈感应出相应信号，集成电路对此进行判断处理，如果信号幅度大于设定的阀值，则输出控制信号。

控制电路30A：该控制电路50A接收该漏电感应电路20A的输出信号，经过相应处理后控制断路器60A(容后叙述)的通断和漏电指示灯的熄灭。主要由硅控整流器(图中未示出)、漏电指示灯(图中未示出)、分压电阻(图中未示出)及三极管(图中未示出)所组成。正常情况下，该漏电感应电路20A无信号输出，硅控整流器不导通，漏电指示灯无电流通过，其阳极保持为较高电位，通过分压电阻使三极管的基极也保持为较高电位，三极管导通，其集电极输出低电位，使该断路器60A闭合，电源与用电设备正常相连。如果用电设备出现漏电，则漏电感应电路20A输出控制信号，送至硅控整流器的控制极使其导通，则漏电指示灯有电流通过发出红光，表示用电设备出现漏电故障，同时漏电指示灯阳极的电位被硅控整流器拉低，通过分压电阻三极管的基极电位也被拉低，三极管截止，其集电极输出高电位，使断路器60断开，电源与用电设备不再相连。

电源电路40A：该电路把交流电源变为平滑的直流电源，供给漏电感应电路20A、控制电路30A和断路器60A，以使其正常工作。电源电路40A由压敏电阻(图中未示出)、降压电容(图中未示出)、整流桥堆(图中未示出)及滤波电容(图中未示出)组成。交流电源经压敏电阻滤掉浪涌电流，再由降压电容降压，经整流桥堆整流后，变成脉动直流电源，经滤波电容滤波后变成平滑直流电源，一路直接输出至该控制电路30A和该漏电感应电路20A，另一路经限流电阻输出至该断路器60A。

断路器60A：该电路接收控制电路30A的输出信号，并相应控制用电设备与电源的连接与中断。包含开关单元(图中未示出)及开关控制单元(图中未示出)。该开关控制单元与该电源电路40A的由整流桥堆整流后经限流电阻的信号输入电路相连，另一端与控制电路30A的输出端相连，两个常开触点与交流电源的零线和火线相连，两个动触点接有两根带绝缘体的导线，该两根导线穿过该漏电感应电路20A的比流器的中心孔接至负载50A该电源电路40A输出高电压，并且该控制电路30A输出低电位时，该开关控制单元两端存在较高电压，该电压大于该开关控制单元的启动电压，其常开触点闭合，使交流电源和用电设备连接。当用电设备出现漏电故障时，该漏电感应电路20A输出信号，使控制电路30A输出高电位，该开关控制单元两端电压降低，低于维持电压，常开触点断开，用电设备与电源断开连接。

测试电路70A：该电路能测试接地故障断路器是否能正常地为用电设备及人体提供漏电保护。它由一个测试按键(图中未示出)和一个限流电阻(图中未示出)组成。输入输出单元的火线端经该限流电阻，再经该测试按键与该开关控制单元短接至零线的动触点并启动寿命检测电路。当按下该测试按键时，交流电源与该限流电阻及该测试按键构成一个闭合回路，该限流电阻有一定电流通过，因此回路单向通过比流器的中心孔，故使通过所述中心孔的零线和火线的电流大小不相等，从而该漏电感应电路20A输出信号使该控制电路30A输出高电位，使该断路器60A断开，切断用电设备电源。

复位电路80A：在接地故障断路器遇到漏电故障跳闸后或者测试接地故障断路器后，操作该电路能够使接地故障断路器快速重新合闸。它由一个复位按键(图中未示出)、滤波电容(图中未示出)组成。当零线和火线的电流大小不相等，使该漏电感应电路20A输出信号，从而使该控制电路30A的硅控整流器导通时，漏电指示灯导通，这时如果按下该复位按键，则使漏电指示灯的阳极与电源地短路，使硅控整流器不能维持导通状态，松开该复位按键后，硅控整流器转为截止，漏电指示灯的阳极转为高电位，三极管导通，该控制电路30A输出低电位，使该断路器60A重新闭合。

上述公知接地故障断路器可在漏电形成时切断交流电源，大大避免电器设备的损坏及确保使用者的生命安全；但若是其内部电路损坏(例如：硅控整流器或集成电路或该漏电感应电路20A或该断路器60A损坏)，将无法达到在漏电形成时切断交流电源的任务(例如：硅控整流器损坏无法被触发，或集成电路损坏无法触发硅控整流器，或该漏电感应电路20A损坏无法检测到漏电的形成，或该断路器60A损坏无法在漏电状况发生时断开交流电源)；因此，如果能增加公知接地故障断路器内部各个重要电路运作是否正常的全面保护电路及警示功能，且所增加的全面保护电路及警示功能不会影响该接地故障断路器本身的功能，将可大大提高接地故障断路器的使用性。

实用新型内容

为改善上述公知技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，以检测接地故障断路器的运作是否正常。

为改善上述公知技术的缺点，本实用新型的另一目的在于提供一种具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，以检测接地故障断路器的运作是否正常。

为达到本实用新型的上述目的，本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置应用于输入电源及负载。该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置包含第一硅控整流器；反向单元，该反向单元电连接至该第一硅控整流器的闸极；测试开关单元，该测试开关单元电连接至该反向单元、该输入电源及该负载；及接地故障断路器，该接地故障断路器电连接至该反向单元、该输入电源及该负载。该接地故障断路器包含第二硅控整流器，该第二硅控整流器电连接至该反向单元；开关单元，该开关单元电连接至该输入电源及该负载；开关控制单元，该开关控制单元电连接至该开关单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器；及整流滤波单元，该整流滤波单元电连接至该输入电源、该开关单元、该开关控制单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器。其中，当测试漏电信号产生时，提供驱动电源给该反向单元，且该输入电源产生漏电现象，寿命检测电路被启动，若该接地故障断路器故障，则该第二硅控整流器将不被触发，使得该反向单元输出启动信号以触发该第一硅控整流器，使得该整流滤波单元输出的直流电源流经该第一硅控整流器而中断该开关控制单元电源供应，使得该开关单元断路，该输入电源无法传递至该负载。

为达到本实用新型的上述又一目的，本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置应用于输入电源及负载。该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置包含第一硅控整流器；反向单元，该反向单元电连接至该第一硅控整流器的闸极；测试开关单元，该测试开关单元电连接至该反向单元、该输入电源及该负载；警示单元，该警示单元电连接至该第一硅控整流器；及接地故障断路器，该接地故障断路器电连接至该反向单元、该输入电源及该负载。该接地故障断路器包含：第二硅控整流器，该第二硅控整流器电连接至该反向单元；开关单元，该开关单元电连接至该输入电源及该负载；开关控制单元，该开关控制单元电连接至该开关单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器；及整流滤波单元，该整流滤波单元电连接至该输入电源、该开关单元、该开关控制单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器。其中，当测试漏电信号产生时，提供驱动电源给该反向单元，且该输入电源产生漏电现象，若该接地故障断路器故障，则该第二硅控整流器将不被触发，使得该反向单元输出一启动信号以触发该第一硅控整流器，使得该警示单元发出警告。

由以上技术方案可以看出，本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置成本低廉电路简单，可在该接地故障断路器内部各个重要电路运作失败的同时中断电源保护使用者并发出警示信号告知使用者；且该第一硅控整流器被触发后永久导通，该输入电源永远无法传递至该负载，且该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置也无法被使用者重置，如此将强迫使用者更换新的该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，以避免使用者忘记更换，达到使用上的安全性。

附图说明

图1为公知接地故障断路器的实施例方框图；

图2为本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置方框图；

图3为本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置的实施例电路图。

附图标记说明

漏电感应电路20A

控制电路30A

电源电路40A

负载50A

断路器60A

测试电路70A

复位电路80A

具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20

输入电源10

负载30

测试开关单元202

警示单元204

第一硅控整流器206

反向单元208

接地故障断路器210

整流滤波单元212

开关单元214

开关控制单元216

晶体管开关单元218

第二硅控整流器222

控制单元224

感应单元226

重置开关单元228

驱动电源V1

直流电源V2

启动信号S1

具体实施方式

请参考图2，其为本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置方框图。本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20应用于输入电源10及负载30。该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20包含测试开关单元202、警示单元204、第一硅控整流器206、反向单元208及接地故障断路器210。该接地故障断路器210包含整流滤波单元212、开关单元214、开关控制单元216、晶体管开关单元218、第二硅控整流器222、控制单元224、感应单元226及重置开关单元228。

该控制单元224电连接至该第二硅控整流器222的闸极及该感应单元226；该开关单元214电连接至该输入电源10、该负载30、该感应单元226、该开关控制单元216及该整流滤波单元212；该开关控制单元216电连接至该开关单元214、该整流滤波单元212、该晶体管开关单元218、该重置开关单元228、该第二硅控整流器222及该警示单元204；该晶体管开关单元218电连接至该开关控制单元216；该测试开关单元202电连接至该输入电源10、该负载30及该反向单元208；该反向单元208电连接至该测试开关单元202、该第二硅控整流器222及该第一硅控整流器206的闸极；该第一硅控整流器206电连接至该警示单元204。

该接地故障断路器210的动作原理与公知技术相同，故此处不再赘述；以下将详述本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20如何测试该接地故障断路器210内部电路运作是否正常。

当测试漏电信号产生时(借由按下该测试开关单元202，并可提供驱动电源V1给该反向单元208)，若该接地故障断路器210故障，则该第二硅控整流器222将无法被触发，使得该反向单元208输出启动信号S1以触发该第一硅控整流器206导通；使得该整流滤波单元212输出的直流电源V2将流经该警示单元204以及该第一硅控整流器206(因为该警示单元204及该第一硅控整流器206的内阻远小于该开关控制单元216)，则该开关控制单元216(因为该开关控制单元216未达到额定电压)将无法被驱动；使得该开关单元214断路，该输入电源10无法传递至该负载30，以及该警示单元204发出警告，该接地故障断路器210已经故障无法使用；此时因为该第一硅控整流器206被触发后永久导通，且无法被使用者重置，该输入电源10永远无法传递至该负载30，将强迫使用者更换新的该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20，如此可避免使用者忘记更换。

其中，该警示单元204可为发光二极管(发出光亮以作为警示)或蜂鸣器(发出声音以作为警示)；该反向单元208可为反向器。

当该测试漏电信号产生时，而该接地故障断路器210正常运作(如背景技术所述)，则该反向单元208不会触发该第一硅控整流器206导通，该警示单元204不会发出警示；这样代表该接地故障断路器210运作正常，此时如背景技术所述，使用者需按下该重置开关单元228以关闭该第二硅控整流器222。

请参考图3，其为本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置的实施例电路图。

本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20也可只使该警示单元204发出警告而不中断电流，其实施方法为使图2所示的该警示单元204的上方不连接至该开关控制单元216，而连接至能供给该警示单元204的电源处，例如图3中电阻R4的右侧。

本实用新型的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20成本低廉电路简单，可在该接地故障断路器210内部各个重要电路运作失败的同时中断电源保护使用者并发出警示信号告知使用者；且该第一硅控整流器206被触发后永久导通，该输入电源10永远无法传递至该负载30，且该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20也无法被使用者重置，如此将强迫使用者更换新的该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置20，以避免使用者忘记更换，达到使用上的安全性。

以上所述仅为本实用新型的较佳可行实施例，并非用于限定本实用新型的保护范围，故凡是运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变化，均同理包含于本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，应用于输入电源及负载，该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置包含：

第一硅控整流器；

反向单元，该反向单元电连接至该第一硅控整流器的闸极；

测试开关单元，该测试开关单元电连接至该反向单元、该输入电源及该负载；及

接地故障断路器，该接地故障断路器电连接至该反向单元、该输入电源及该负载；

其中，该接地故障断路器包含：

第二硅控整流器，该第二硅控整流器电连接至该反向单元；

开关单元，该开关单元电连接至该输入电源及该负载；

开关控制单元，该开关控制单元电连接至该开关单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器；及

整流滤波单元，该整流滤波单元电连接至该输入电源、该开关单元、该开关控制单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器；

其中，当测试漏电信号产生时，提供驱动电源给该反向单元，且该输入电源产生漏电现象，若该接地故障断路器故障，则该第二硅控整流器将不被触发，使得该反向单元输出启动信号以触发该第一硅控整流器，使得该整流滤波单元输出的直流电源流经该第一硅控整流器而中断该开关控制单元电源供应，该输入电源无法传递至该负载。

2.根据权利要求1所述的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，还包含警示单元，该警示单元电连接至所述第一硅控整流器。

3.根据权利要求2所述的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，所述警示单元为发光二极管或蜂鸣器。

4.根据权利要求2所述的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，所述接地故障断路器还包含：

控制单元，该控制单元电连接至所述第二硅控整流器的闸极；

感应单元，该感应单元电连接至该控制单元、所述开关单元及负载；

晶体管开关单元，该晶体管开关单元电连接至所述开关控制单元；及

重置开关单元，该重置开关单元电连接至所述第二硅控整流器、整流滤波单元、警示单元及开关控制单元。

5.根据权利要求1所述的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，所述反向单元为反向器。

6.一种具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，应用于输入电源及负载，该具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置包含：

第一硅控整流器；

反向单元，该反向单元电连接至该第一硅控整流器的闸极；

测试开关单元，该测试开关单元电连接至该反向单元、该输入电源及该负载；

警示单元，该警示单元电连接至该第一硅控整流器；及

接地故障断路器，该接地故障断路器电连接至该反向单元、该输入电源及该负载；

其中，该接地故障断路器包含：

第二硅控整流器，该第二硅控整流器电连接至该反向单元；

开关单元，该开关单元电连接至该输入电源及该负载；

开关控制单元，该开关控制单元电连接至该开关单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器；及

整流滤波单元，该整流滤波单元电连接至该输入电源、该开关单元、该开关控制单元、该第一硅控整流器及该第二硅控整流器；

其中，当测试漏电信号产生时，提供驱动电源给该反向单元，且该输入电源产生漏电现象，若该接地故障断路器故障，则该第二硅控整流器将不被触发，使得该反向单元输出启动信号以触发该第一硅控整流器，使得该警示单元发出警告。

7.根据权利要求6所述的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，所述警示单元为发光二极管或蜂鸣器。

8.根据权利要求6所述的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，所述接地故障断路器还包含：

控制单元，该控制单元电连接至该第二硅控整流器的闸极；

感应单元，该感应单元电连接至该控制单元、所述开关单元及负载；

晶体管开关单元，该晶体管开关单元电连接至所述开关控制单元；及

重置开关单元，该重置开关单元电连接至所述第二硅控整流器、整流滤波单元、警示单元及开关控制单元。

9.根据权利要求6所述的具有寿命终止故障指示及断电保护的接地故障断路装置，其特征在于，所述反向单元为反向器。

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