CN201838984U

CN201838984U - 电接线保护装置

Info

Publication number: CN201838984U
Application number: CN2010202711471U
Authority: CN
Inventors: 李成力; 岳国兰
Original assignee: SUZHOU ELE ELECTRICAL APPLIANCE MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: SUZHOU ELE ELECTRICAL APPLIANCE MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2010-07-26
Filing date: 2010-07-26
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2020-07-26

Abstract

本实用新型提供一种具有电源线状态自检功能的电接线保护装置，其包括：相线通路(10)、零线通路(20)；错误检测电路(40)，耦合到所述相线通路和零线通路，配置为至少响应于所述相线通路和零线通路的错误而产生错误检测信号；信号驱动电路(50)，耦合到所述错误检测电路，配置为响应于所述错误检测信号而产生驱动信号；电屏蔽导体(19、29)，设置于所述相线通路以及零线通路的输出侧，该电屏蔽导体通过所述错误检测电路和/或信号驱动电路耦合到所述相线通路或零线通路；脱扣组件(60)，耦合到所述信号驱动电路，配置为当所述驱动信号超过预定值时断开所述相线通路、零线通路的连接。

Description

电接线保护装置

技术领域

本实用新型涉及用电安全保护领域，尤其涉及具有输入端与输出端之间的分断特性的电接线保护装置。

背景技术

为避免家用电器的漏电流对使用者造成伤害，通常在家用电器，诸如电热水器、冰箱等，的电源输入侧安装具有漏电流保护功能的电接线保护装置，或称接地故障断路器，例如漏电保护插头。

现有的漏电保护插头在长期使用过程中，电源线容易折损从而造成各条线之间的绝缘性被破坏，从而留下了安全隐患。

为此需要有一种新颖的电接线保护装置，既能完成接地故障断路功能，又能对电源线的状态进行检测。

实用新型内容

本实用新型的一个主要目的在于，克服现有技术中的上述缺陷，提供一种具有电源线状态检测功能的电接线保护装置，且不影响正常的接地故障检测功能。

在本实用新型的一个实施例中，提供了一种电接线保护装置，包括：相线通路、零线通路；错误检测电路，耦合到所述相线通路和零线通路，配置为至少响应于所述相线通路和零线通路的错误而产生错误检测信号；信号驱动电路，耦合到所述错误检测电路，配置为响应于所述错误检测信号而产生驱动信号；电屏蔽导体，设置于所述相线通路以及零线通路的输出侧，该电屏蔽导体通过所述错误检测电路和/或信号驱动电路耦合到所述相线通路或零线通路；脱扣组件，耦合到所述信号驱动电路，配置为当所述驱动信号超过预定值时断开所述相线通路、零线通路的连接。通常，电屏蔽导体覆盖于电接线保护装置输出侧的相线和零线之上，当输出侧的各条线之间的绝缘性被破坏，将在电屏蔽导体上产生漏电电流，从而可以实现电源线的状态检测功能。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中的错误检测电路包括一个带有一个次级绕组的电流互感器，所述相线通路和零线通路包括所述电流互感器的一个初级绕组，所述电流互感器配置为响应于初级绕组的激励信号而在所述次级绕组产生错误检测信号。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中包括一个整流桥，该整流桥分别连接到所述相线通路和零线通路相对于所述电流互感器的输入侧；所述电屏蔽导体通过一阻性支路连接到该整流桥的逻辑地。当电屏蔽导体上有漏电电流流过时，通过阻性支路、整流桥在相线通路和零线通路上产生不平衡电流，从而可以在错误检测电路产生错误检测信号。在电接线保护装置正常的情况下，使用过程中，电屏蔽导体和阻性支路中没有电流流过，从而降低了功耗，节约了能源。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中连接于电屏蔽导体和所述整流桥的逻辑地之间的阻性支路包括所述电流互感器的另一个初级绕组。该初级绕组可以绕多匝，以提高电源线漏电检测的灵敏度。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中的相线通路包括第一开关，零线通路包括第二开关；脱扣组件配置为当所述驱动信号超过预定值时断开所述第一开关和第二开关，从而断开相线通路、零线通路的连接。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中还包括地线通路，该地线通路包括第三开关；所述错误检测电路配置为还响应于所述地线通路的错误而产生错误检测信号；所述脱扣组件配置为当所述驱动信号超过预定值时还断开所述第三开关，从而断开地线通路的连接。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中所述第三开关的两端并联了一状态指示元件。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中所述信号驱动电路包括可控硅器件，该可控硅器件的控制极耦合到所述错误检测电路，配置为响应于所述错误检测信号的触发而导通。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中还包括温控开关，该温控开关的一端耦合到可控硅器件的控制极、另一端引入偏置电压；当温度超过预定阈值时，所述温控开关闭合，从而触发所述可控硅器件导通，从而产生所述驱动信号。

在本实用新型的一个实施例中，电接线保护装置中的温控开关包括双金属片开关。

本实用新型的优点包括：电接线保护装置的电路结构简单，在保证了接地故障断路功能的同时还提供了输出侧电源线的状态检测功能，可以在输出侧电源线折损的情况下切断输入侧、输出侧之间的电力连接。在电接线保护装置正常的情况下，使用过程中，电屏蔽导体中没有电流流过，从而降低了功耗，节约了能源。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更加明显：

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的电接线保护装置的电路示意图；

图2示出了根据本实用新型的又一个实施例的电接线保护装置的电路示意图；

图3示出了根据本实用新型的另一个实施例的电接线保护装置的电路示意图；

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示对应的特征。

具体实施方式

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的电接线保护装置的电路示意图。如图所示，该实施例中的电接线保护装置包括：相线通路10、零线通路20、错误检测电路40、信号驱动电路50、脱扣组件60、电屏蔽导体19、29。

相线通路10包括输入接线端11、输出接线端12、连接输入端和输出端的第一开关13。零线通路20包括输入接线端21、输出接线端22、连接输入端和输出端的第二开关23。

错误检测电路40耦合到相线通路10和零线通路20，配置为至少响应于相线通路10和零线通路20的错误而产生错误检测信号。

具体地，错误检测电路40包括电流互感器49。电流互感器49包括一个次级绕组48。相线通路10和零线通路20包括电流互感器49的一个初级绕组41。电流互感器49配置为响应于初级绕组的激励信号而在次级绕组48产生错误检测信号。本领域技术人员应能理解，错误检测电路40中还可以包括运算放大电路，用于对次级绕组48中的信号进行放大，以产生错误检测信号。

信号驱动电路50耦合到错误检测电路40，配置为响应于所述错误检测信号而产生驱动信号。

具体地，信号驱动电路50包括全波整流桥B1、可控硅元件Q1。全波整流桥B1对从相线通路10和零线通路20相对于电流互感器49的输入侧引入的交流电源整流，在二极管D3和D4之间形成逻辑地，从二极管D1和D2之间输出直流电。可控硅元件Q1的阴极连接到逻辑地，阳极接入直流电压偏置，控制极连接到次级绕组48。当错误检测信号触发可控硅元件Q1导通，在可控硅元件Q1及整流桥B1均会流过大电流信号，亦即驱动信号。发光二极管76可以指示信号驱动电路50的工作状态，当整流桥B1有直流电输出时，发光二极管76亮起；当整流桥B1没有直流电输出时，发光二极管76熄灭。

错误检测电路40和信号驱动电路50共用相同的逻辑地。

脱扣组件60耦合到信号驱动电路50，配置为当所述驱动信号超过预定值时断开相线通路10、零线通路20的连接。

具体地，脱扣组件60包括：螺线圈69及其中的铁芯。

电屏蔽导体19、29设置于相线通路10以及零线通路20的输出侧，通过错误检测电路40和/或信号驱动电路50耦合到相线通路或零线通路。在该实施例中，电接线保护装置包括漏电保护插头，相线输入接线端11、零线输入接线端21连接到插销片；相线输出接线端12、零线输出接线端22连接负载，例如用电设备；电屏蔽导体可以使覆盖于输出侧的相线和零线之上的一层导电薄膜、或者金属网。电屏蔽导体可以分别覆盖、包裹输出侧的相线、零线，也可以将输出侧的相线、零线包裹在一起。

具体地，电屏蔽导体19、29通过一个阻性支路连接到错误检测电路40和信号驱动电路50共同的逻辑地。该阻性支路包括电阻R7。

电接线保护装置可以处于脱扣状态(或称断路状态)和复位状态(或称通路状态)。在脱扣状态下，第一开关13和第二开关23均断开。当按下复位按钮，通过与复位按钮连接的复位销等其他部件的传动，复位销与一个锁扣啮合。去掉对复位按钮的压迫，复位销将带动锁扣反向运动，从而使得第一开关13、第二开关23闭合，电接线保护装置进入复位状态(通路状态)。当可控硅器件Q1受错误检测信号触发而导通，螺线管69中会流过大电流信号，亦即驱动信号；当驱动信号超过预定值时，螺线管69中的铁芯产生动作击发锁扣，复位销与锁扣脱开，第一开关13和第二开关23均断开，电接线保护装置恢复脱扣状态。

因为可控硅元件Q1由直流电提供偏置，在正弦交流电的正负半周均可导通。无论接地故障发生于交流电的正半周还是负半周，接线保护装置均可即时反应而脱扣，降低了平均脱扣反应时间。

电屏蔽导体19、29通过电阻R7连接到整流桥B1的逻辑地。当输出侧相线或零线的表皮因为老化、弯折而出现破损时，电屏蔽导体与输出侧的相线或零线间可能产生电连接。这里的输出侧或输入侧均相对于电流互感器49而言。当电屏蔽导体与输出侧电源线的相线电连接时，会有一部分漏电电流从输出侧相线经电阻R7、整流桥中的二极管D3流到输入侧的零线，从而在初级绕组41产生不平衡电流；电阻R7采用合适的阻值时，相应的不平衡电流会导致错误检测电路40输出错误检测信号，进而触发信号驱动电路50产生驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13和第二开关23。当电屏蔽导体与输出侧电源线的零线电连接时，会有一部分漏电电流从输出侧零线经电阻R7、整流桥中的二极管D4、螺线管67流到输入侧的相线，从而在初级绕组41产生不平衡电流；电阻R7采用合适的阻值时，相应的不平衡电流会导致错误检测电路40输出错误检测信号，进而触发信号驱动电路50产生驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13和第二开关23。

该实施例中的电接线保护装置还包括一个模拟漏电开关71，其两端分别连接到电流互感器不同侧的相线或零线。当电接线保护装置处于复位通电状态时，点击闭合开关71，电阻R1上会有电流流过，从而在初级绕组41产生不平衡电流导致错误检测电路40输出错误检测信号，进而触发信号驱动电路50产生驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13和第二开关23。

在电接线保护装置正常的情况下，使用过程中，电屏蔽导体和阻性支路中没有电流流过，从而降低了功耗，节约了能源。

图2示出了根据本实用新型的一个实施例的电接线保护装置的电路示意图。如图所示，该实施例中的电接线保护装置包括：相线通路10、零线通路20、地线通路30、错误检测电路40、信号驱动电路50、脱扣组件60、电屏蔽导体19、29、温控开关80。

相线通路10包括输入接线端11、输出接线端12、连接输入端和输出端的第一开关13。零线通路20包括输入接线端21、输出接线端22、连接输入端和输出端的第二开关23。地线通路30包括输入接线端31、输出接线端32、连接输入端和输出端的第三开关33。

具体地，第三开关33的两端还并联了一条支路，该支路包括发光二极管77、电阻R9。

错误检测电路40耦合到相线通路10和零线通路20，配置为响应于相线通路10和零线通路20的错误和/或地线通路30的错误而产生错误检测信号。

具体地，错误检测电路40包括电流互感器49。电流互感器49包括一个次级绕组48。相线通路10和零线通路20包括电流互感器49的一个初级绕组41。地线通路30包括电流互感器49的另一个初级绕组。电流互感器49配置为响应于初级绕组的激励信号而在次级绕组48产生错误检测信号。本领域技术人员应能理解，错误检测电路40中还可以包括运算放大电路，用于对次级绕组48中的信号进行放大，以产生错误检测信号。

地线通路30中的初级绕组可以和初级绕组41具有相同的匝数，也可以具有不同的匝数。

错误检测电路40和信号驱动电路50共用相同的逻辑地。

脱扣组件60耦合到信号驱动电路50，配置为当所述驱动信号超过预定值时断开相线通路10、零线通路20、地线通路30的连接。

具体地，脱扣组件60包括：螺线圈69及其中的铁芯。

电屏蔽导体19、29设置于相线通路10以及零线通路20的输出侧，通过错误检测电路40和/或信号驱动电路50耦合到相线通路或零线通路。在该实施例中，电接线保护装置包括漏电保护插头，相线输入接线端11、零线输入接线端21、地线输入接线端31连接到插销片；相线输出接线端12、零线输出接线端22、地线输出接线端32连接负载，例如用电设备；电屏蔽导体可以使覆盖于输出侧的相线和零线之上的一层导电薄膜、或者金属网。电屏蔽导体可以分别覆盖、包裹输出侧的相线、零线，也可以将输出侧的相线、零线包裹在一起。

具体地，电屏蔽导体19、29通过一个阻性支路连接到错误检测电路40和信号驱动电路50共同的逻辑地。该阻性支路包括电阻R7。该阻性支路还包括电流互感器49的又一个初级绕组。

电接线保护装置可以处于脱扣状态(或称断路状态)和复位状态(或称通路状态)。在脱扣状态下，第一开关13、第二开关23和第三开关33均断开。当按下复位按钮，通过与复位按钮连接的复位销等其他部件的传动，复位销与一个锁扣啮合。去掉对复位按钮的压迫，复位销将带动锁扣反向运动，从而使得第一开关13、第二开关23、第三开关33闭合，电接线保护装置进入复位状态(通路状态)。当可控硅器件Q1受错误检测信号触发而导通，螺线管69中会流过大电流信号，亦即驱动信号；当驱动信号超过预定值时，螺线管69中的铁芯产生动作击发锁扣，复位销与锁扣脱开，第一开关13、第二开关23和第三开关33均断开，电接线保护装置恢复脱扣状态。

电阻R9的阻值可以取为100kΩ～300kΩ之间。当电接线保护装置处于脱扣状态，第三开关33断开。在民用电的应用环境下，如果地线通路30上有漏电流产生，流过电阻R9的电流至多为几毫安，不会造成人身伤害；而发光二极管77将发亮，以指示地线通路30上的漏电故障。

电屏蔽导体19、29通过包含电阻R7的阻性支路连接到整流桥B1的逻辑地。当输出侧相线或零线的表皮因为老化、弯折而出现破损时，电屏蔽导体与输出侧的相线或零线间可能产生电连接。这里的输出侧或输入侧均相对于电流互感器49而言。当电屏蔽导体与输出侧电源线的相线电连接时，会有一部分漏电电流从输出侧相线流经包含电阻R7的阻性支路，也就是流过该阻性支路上的初级绕组，从而导致错误检测电路40输出错误检测信号，进而触发信号驱动电路50产生驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13、第二开关23和第三开关33。当电屏蔽导体与输出侧电源线的零线电连接时，会有一部分漏电电流从输出侧零线流经包含电阻R7的阻性支路，也就是流过该阻性支路上的初级绕组，从而导致错误检测电路40输出错误检测信号，进而触发信号驱动电路50产生驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13、第二开关23和第三开关33。该阻性支路上的初级绕组可以绕多匝，以提高电源线漏电检测的灵敏度。

温控开关80的一端耦合到可控硅器件的控制极、另一端引入偏置电压；当温度超过预定阈值时，所述温控开关闭合，从而触发所述可控硅器件导通，从而产生所述驱动信号。

具体地，温控开关80的一端连接到可控硅元件Q1的控制极，另一端连接到电阻R5和R6之间，引入直流偏置电压。当温度超过预定阈值时，温控开关80闭合，将直流偏置电压引入可控硅元件Q1的控制极，从而触发可控硅元件Q1导通，信号驱动电路50产生相应的驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13、第二开关23和第三开关33。温控开关80可以是双金属片开关，其通常可以设置为靠近相线通路10的输入接线端11，例如靠近相线输入端插销片。

该实施例中的电接线保护装置还包括一个模拟漏电开关71，其两端分别连接到电流互感器不同侧的相线或零线。当电接线保护装置处于复位通电状态时，点击闭合开关71，电阻R1上会有电流流过，从而在初级绕组41产生不平衡电流导致错误检测电路40输出错误检测信号，进而触发信号驱动电路50产生驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13、第二开关23和第三开关33。

在电接线保护装置正常的情况下，使用过程中，电屏蔽导体和包含电阻R7阻性支路中没有电流流过，从而降低了功耗，节约了能源。

图3示出了根据本实用新型的另一个实施例的电接线保护装置的电路示意图。如图所示，该实施例中的电接线保护装置包括：相线通路10、零线通路20、地线通路30、错误检测电路40、信号驱动电路50、脱扣组件60、电屏蔽导体19、29、温控开关80。

该实施例中，相线通路10、零线通路20、地线通路30、信号驱动电路50、脱扣组件60以及电屏蔽导体19、29的设置与图2所示实施例中基本相同。

具体地，该实施例中的错误检测电路40包括电流互感器49和控制芯片U1。电流互感器49包括一个次级绕组48。相线通路10和零线通路20包括电流互感器49的一个初级绕组41。地线通路30包括电流互感器49的另一个初级绕组。电流互感器49配置为响应于初级绕组的激励信号而在次级绕组48产生感应信号。次级绕组48连接到控制芯片U1。控制芯片U1将根据次级绕组48上的感应信号的触发而产生错误检测信号。

具体地，信号驱动电路50中，可控硅元件Q1的阴极连接到逻辑地，阳极接入直流电压偏置，控制极连接到控制芯片U1。当控制芯片U1输出错误检测信号到可控硅元件Q1的控制极，可控硅元件Q1将被触发而导通，在可控硅元件Q1及整流桥B1均会流过大电流信号，亦即驱动信号。发光二极管76可以指示信号驱动电路50的工作状态，当整流桥B1有直流电输出时，发光二极管76亮起；当整流桥B1没有直流电输出时，发光二极管76熄灭。

具体地，温控开关80的一端连接到控制芯片U1，并通过控制芯片U1耦合到可控硅元件Q1的控制极，另一端连接到电阻R5和R6之间，引入直流偏置电压。当温度超过预定阈值时，温控开关80闭合，将直流偏置电压引入控制芯片U1，从而触发控制芯片U1输出错误检测信号；可控硅元件Q1受到错误检测信号的触发而导通，信号驱动电路50产生相应的驱动信号以驱使脱扣组件60断开第一开关13、第二开关23和第三开关33。温控开关80可以是双金属片开关，其通常可以设置为靠近相线通路10的输入接线端11，例如靠近相线输入端插销片。

该实施例中，电屏蔽导体19、29通过一个阻性支路连接到错误检测电路40和信号驱动电路50共同的逻辑地。该阻性支路包括电阻R7。该阻性支路还包括电流互感器49的又一个初级绕组。

本领域技术人员应能理解，上述实施例均是示例性而非限制性的。在不同实施例中出现的不同技术特征可以进行组合，以取得有益效果。本领域技术人员在研究附图、说明书及权利要求书的基础上，应能理解并实现所揭示的实施例的其他变化的实施例。在权利要求书中，术语“包括”并不排除其他装置或步骤；不定冠词“一个”不排除多个；术语“第一”、“第二”用于标示名称而非用于表示任何特定的顺序。权利要求中的任何附图标记均不应被理解为对保护范围的限制。权利要求中出现的多个部分的功能可以由一个单独的硬件或软件模块来实现。某些技术特征出现在不同的从属权利要求中并不意味着不能将这些技术特征进行组合以取得有益效果。

Claims

1.一种电接线保护装置，其特征在于，包括：

相线通路(10)、零线通路(20)；

错误检测电路(40)，耦合到所述相线通路和零线通路，配置为至少响应于所述相线通路和零线通路的错误而产生错误检测信号；

信号驱动电路(50)，耦合到所述错误检测电路，配置为响应于所述错误检测信号而产生驱动信号；

电屏蔽导体(19、29)，设置于所述相线通路以及零线通路的输出侧，该电屏蔽导体通过所述错误检测电路和/或信号驱动电路耦合到所述相线通路或零线通路；

脱扣组件(60)，耦合到所述信号驱动电路，配置为当所述驱动信号超过预定值时断开所述相线通路、零线通路的连接。

2.根据权利要求1所述的电接线保护装置，其特征在于，所述错误检测电路包括一个带有一个次级绕组(48)的电流互感器(49)，所述相线通路和零线通路包括所述电流互感器的一个初级绕组(41)，所述电流互感器配置为响应于初级绕组的激励信号而在所述次级绕组产生错误检测信号。

3.根据权利要求2所述的电接线保护装置，其特征在于，包括一个整流桥，该整流桥分别连接到所述相线通路和零线通路相对于所述电流互感器的输入侧；所述电屏蔽导体通过一阻性支路连接到该整流桥的逻辑地。

4.根据权利要求3所述的电接线保护装置，其特征在于，所述阻性支路包括所述电流互感器的另一个初级绕组。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的电接线保护装置，其特征在于，所述相线通路包括第一开关(13)，所述零线通路包括第二开关(23)；所述脱扣组件配置为当所述驱动信号超过预定值时断开所述第一开关和第二开关，从而断开相线通路、零线通路的连接。

6.根据权利要求5所述的电接线保护装置，其特征在于，还包括地线通路(30)，该地线通路包括第三开关(33)；

所述错误检测电路配置为还响应于所述地线通路的错误而产生错误检测信号；

所述脱扣组件配置为当所述驱动信号超过预定值时还断开所述第三开关，从而断开地线通路的连接。

7.根据权利要求6所述的电接线保护装置，其特征在于，所述第三开关的两端并联了一状态指示元件。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的电接线保护装置，其特征在于，所述信号驱动电路包括可控硅器件，该可控硅器件的控制极耦合到所述错误检测电路，配置为响应于所述错误检测信号的触发而导通。

9.根据权利要求8所述的电接线保护装置，其特征在于，还包括温控开关(80)，该温控开关的一端耦合到所述可控硅器件的控制极、另一端引入偏置电压；当温度超过预定阈值时，所述温控开关闭合，从而触发所述可控硅器件导通，从而产生所述驱动信号。

10.根据权利要求9所述的电接线保护装置，其特征在于，所述温控开关包括双金属片开关。