CN203261003U - 一种接地故障保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种接地故障保护装置，包括：一继电器，用于控制一开关处于断开或闭合位置，该继电器包括一第一线圈及第二线圈，当该第一第二线圈均断路时，该开关处于该断开位置；一继电器启动电路，该继电器启动电路与该继电器第一线圈连接，用于使该第一线圈导通或断路，当该第一线圈导通时，该继电器启动电路关闭；一继电器维持电路，该继电器维持电路与该继电器第二线圈连接，用于使该第二线圈导通或断路；一接地故障检测电路，用于根据一故障信号关闭该继电器启动电路及继电器维持电路，并使该第一第二线圈断路。
Description
技术领域
本实用新型属于用电安全保护领域，尤其涉及一种安装在具有接地故障保护功能的电源插头/电源插座(GFCI)内的、由继电器完成复位的保护装置。
背景技术
目前，为了保证家用电器的使用安全，通常在家用电器的输入端都安装有具有漏电保护功能的电源插头/或电源插座。传统的接地故障检测装置采用机械复位装置，复位后在断电的情况下，装置仍保持复位状态，即输入输出开关装置仍保持闭合，此时若有火线带电，零线不带电，则保护装置的输出仍带电，有人身安全隐患。也有部分采用继电器复位方式，但输入输出的开关装置间隙受继电器本身限制不可能做到太大，否则开关装置不能吸合；或者也有继电器采用大电流使较大间隙的开关也能闭合，但在长期通电的情况下，线圈发热严重，存在火灾的危险。
为此需要有一种新颖的继电器复位电路，既能保证输入单根通电导体有电的情况下，输出无电；又能加大继电器开关装置的间隙，仍能保证开关可靠吸合，继电器正常工作，从而保障人身安全。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种更加安全可靠的接地故障保护装置。
为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供一种接地故障保护装置，包括：一继电器，用于控制一开关处于断开或闭合位置，该继电器包括一第一线圈及第二线圈，当该第一第二线圈均断路时，该开关处于该断开位置；一继电器启动电路，该继电器启动电路与该继电器第一线圈连接，用于使该第一线圈导通或断路，当该第一线圈导通时，该继电器启动电路关闭；一继电器维持电路，该继电器维持电路与该继电器第二线圈连接，用于使该第二线圈导通或断路；一接地故障检测电路，用于根据一故障信号关闭该继电器启动电路及继电器维持电路，并使该第一第二线圈断路。
更进一步地，该接地故障检测电路与一复位开关连接，当该复位开关按下时，该继电器启动电路与该继电器维持电路使该第一第二线圈导通，开关处于闭合位置。
更进一步地，该接地故障保护装置还包括一电源电路，用于为该继电器启动电路、继电器维持电路以及接地故障检测电路提供一直流电源。
更进一步地，该继电器启动电路通过分压电阻R12与该接地故障检测电路连接，该继电器启动电路还包括一开关管Q3、分压电阻R10、滤波电容C13，该开关管Q3的漏极与该第一线圈连接，该开关管Q3的源极接地，该开关管Q3的栅极与电容C3以及电阻R11连接。
更进一步地，该继电器维持电路通过分压电阻R7与该接地故障检测电路连接，该继电器维持电路还包括一开关管Q1、分压电阻R8、延时电容C9，该开关管Q1的漏极与该第二线圈连接，该开关管Q1的源极接地，该分压电阻R7与一电阻R6和二极管D5并联。
更进一步地，该电源电路包括整流桥D1～D4，与该整流桥连接的限流电阻R1，以及与该限流电阻R1连接的电容C6。
更进一步地，该第一线圈的匝数比第二线圈少，该第一线圈的线径大于或等于第二线圈的线径。
更进一步地，该接地故障检测电路包括一可控硅Q2，该复位开关与该可控硅连接，该复位开关的一端接地。
本实用新型所提供的接地故障保护装置具有以下优点：依据本实用新型所述的接地故障检测复位装置，在继电器断开的情况下，有足够的安全间隙，复位时，继电器长期工作，线圈的发热量稳定在安全范围内，有效地保障用电安全。
附图说明
关于本实用新型的优点与精神可以通过以下的实用新型详述及所附图式得到进一步的了解。
图1是本实用新型所提供的接地故障保护装置的线路结构图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施例。
本实用新型的目的在于，提供一种简便可靠的方法，在接地故障保护装置中使用继电器复位方式，为保证安全间距，适当加大继电器常开接点间的间隙，并确保继电器能正常工作。
为实现上述目的，本实用新型采用以下设计方案：继电器采用两套组件来完成继电器的开关装置复位过程。其中第一组件在通电的情况下，在继电器线圈内部产生较大的电磁场，使继电器内部的铁芯在磁力作用下快速移动，带动输入输出开关装置闭合。闭合后第一组件驱动电路失电。第二组件采用较小的电流，产生的磁场维持开关装置保持在复位状态。
具体而言，本实用新型所公开的接地故障保护装置如图1中所示。该接地故障保护装置包括相线导体（或称火线）和零线导体，开关装置。其中开关装置被配置为处于第一位置（或称闭合位置）时使得相线导体、零线导体处于导通状态，以及处于第二位置（或称断开位置）时使得所述相线导体、零线导体处于断路状态。该开关由一继电器的两套组件控制，继电器包括线圈COIL1和线圈COIL2，其中线圈COL1和继电器启动电路1构成继电器组件一，线圈COIL2和继电器维持电路2构成继电器组件二。当线圈处于导通状态时，开关处于第一位置，负载有电压输出。当线圈COIL1和线圈COIL2均处于断路状态时，开关处于第二位置，负载无电压输出。线圈COIL1的导通由继电器启动电路1控制，线圈COIL2的导通由继电器维持电路2控制。线圈COIL1可以与线圈COIL2同时导通，也可先于线圈COIL2导通，线圈内可动铁芯在内磁场力作用下带动开关装置由第二位置向第一位置移动，当可动铁芯与内部固定铁芯吸合时，开关装置到达第一位置，即输出负载有电，此时，继电器启动电路1失电，由继电器维持电路2继续保持线圈COIL2的导通，维持铁芯处于吸合状态，开关装置使火线、零线处于导通状态。继电器启动电路1与继电器维持电路2均与一接地故障检测电路3连接，当该接地故障检测电路3检测到故障信号时，可控硅Q2导通，使该继电器启动电路1与继电器维持电路2的工作电源短路到地，这时线圈COIL1和线圈COIL2均处于断路状态，线圈中没有电流通过，开关装置由第一位置转至第二位置，即输出断开。其中，继电器启动电路1、继电器维持电路2以及接地故障检测电路3均由电源电路提供直流电压。
线圈COIL1和线圈COIL2为继电器线圈的两个绕组叠绕在同一组线圈支架上，共用同一组继电器铁芯，轭铁、衔铁等外围动作开关装置。线圈COIL1为启动吸合绕组，匝数少，线径粗，通电时流过的电流大，产生较大的电磁场，内部可动铁芯在磁力线的作用下移动，带动开关装置到闭合，即火线与零线分别导通状态，负载带电。线圈COIL2是维持吸合绕组，匝数多，线径细，小电流的磁场维持开关装置在闭合状态，由于匝数多，线径细，线圈内阻大，发热量小，长期工作可靠性高。这里的线圈COIL2只是个相对的概念，它可以是与COIL1完全独立的两个绕组，分别完成各自的功能，也可以是与COIL1串联组合完成维持吸合功能，换句话理解，COIL1既参与启动吸合开关装置，又参与维持吸合开关装置。
接地故障检测电路由虚线框3组成，即检测环CT1、CT2，电容C1、C2、C5、C7、C8，电阻R2、R4、R9，可控硅Q2，集成电路U1组成，完成接地故障检测功能。检测环在检测到有接地故障信号时，集成电路U1输出驱动信号，触发可控硅Q2导通，关断线圈COIL1、COIL2的驱动管的电源，线圈内磁场消失，所述继电器的开关装置由第一位闭合位置转到第二断开位置，即火线与零线处于断路状态，负载不带电。
电源电压通过整流桥整流，电阻R1限流，IC的6脚稳压滤波，在R4的左端产生稳定的直流电压Vd，提供继电器启动电路1、继电器维持电路2以及接地故障检测电路3工作电源。
以下将以线圈COIL1和线圈COIL2串联成一个继电器线圈为例，详细说明本实用新型所公开的技术方案如何实现：
继电器启动电路（虚线框1）：线圈COIL1在继电器复位的起始阶段，Vd通过电阻R4、R12、R10分压，电容C13滤波，产生一个较低的电压信号，通过C3、R11微分信号驱动开关管Q3导通，启动线圈COIL1通电，绕组中产生大电流，继电器开始吸合，继电器开关装置由第二断开位置移动到第一闭合位置。当微分信号结束后，开关管Q3关断，但线圈COIL1通过COIL2，Q1依旧导通，只是由于线圈COIL1中等效的串联电阻值增加，通过的电流减小。
继电器维持电路（虚线框2）：线圈COIL1在继电器复位的起始阶段，Vd通过电阻R4、R7、R8分压，电容C9延时滤波，产生较低的电压信号，直接驱动开关管控制极Q1导通，维持绕组线圈COIL2通电，绕组中产生电流，维持继电器开关装置在第一闭合位置。
接地故障检测电路（虚线框3）：当有外加接地故障信号时，可控硅Q2导通，将R4右端的电压拉低为零，开关管Q1控制极电压通过D5、R6、Q2放电，开关管Q1关断，线圈COIL1、COIL2失电，磁场消失，继电器开关装置由第一闭合位置转移到第二断开位置，相线导体与零线导体输入输出断开。
当按下复位按钮时，Q2关断，R4右端的电压上升，C3、R11微分信号驱动Q3导通，线圈COIL1通电，启动继电器闭合；同时电阻R7、R8分压驱动Q1导通，线圈COIL2通电，维持继电器开关装置闭合，继电器开关装置由第二断开位置转移到第一闭合位置，火线与零线输入输出连接，输出有电。
本实用新型所提供的接地故障保护装置具有以下优点：依据本实用新型所述的接地故障检测复位装置，在继电器断开的情况下，有足够的安全间隙，复位时，继电器长期工作，线圈的发热量稳定在安全范围内，有效地保障用电安全。
本说明书中所述的只是本实用新型的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对本实用新型的限制。凡本领域技术人员依本实用新型的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本实用新型的范围之内。
Claims (8)
1.一种接地故障保护装置，其特征在于，包括：
一继电器，用于控制一开关处于断开或闭合位置，所述继电器包括一第一线圈及第二线圈，当所述第一第二线圈均断路时，所述开关处于所述断开位置；
一继电器启动电路，所述继电器启动电路与所述继电器第一线圈连接，用于使所述第一线圈导通或断路，当所述第一线圈导通时，所述继电器启动电路关闭；
一继电器维持电路，所述继电器维持电路与所述继电器第二线圈连接，用于使所述第二线圈导通或断路；
一接地故障检测电路，用于根据一故障信号关闭所述继电器启动电路及继电器维持电路，并使所述第一第二线圈断路。
2.如权利要求1所述的接地故障保护装置，其特征在于，所述接地故障检测电路与一复位开关连接，当所述复位开关按下时，所述继电器启动电路与所述继电器维持电路使所述第一第二线圈导通，所述开关处于闭合位置。
3.如权利要求1所述的接地故障保护装置，其特征在于，所述接地故障保护装置还包括一电源电路，用于为所述继电器启动电路、继电器维持电路以及接地故障检测电路提供一直流电源。
4.如权利要求1所述的接地故障保护装置，其特征在于，所述继电器启动电路通过分压电阻R12与所述接地故障检测电路连接，所述继电器启动电路还包括一开关管Q3、分压电阻R10、滤波电容C13，所述开关管Q3的漏极与所述第一线圈连接，所述开关管Q3的源极接地，所述开关管Q3的栅极与电容C3以及电阻R11连接。
5.如权利要求1所述的接地故障保护装置，其特征在于，所述继电器维持电路通过分压电阻R7与所述接地故障检测电路连接，所述继电器维持电路还包括一开关管Q1、分压电阻R8、延时电容C9，所述开关管Q1的漏极与所述第二线圈连接，所述开关管Q1的源极接地，所述分压电阻R7与一电阻R6和二极管D5并联。
6.如权利要求3所述的接地故障保护装置，其特征在于，所述电源电路包括整流桥D1～D4，与所述整流桥连接的限流电阻R1，以及与所述限流电阻R1连接的电容C6。
7.如权利要求1所述的接地故障保护装置，其特征在于，所述第一线圈的匝数比第二线圈少，所述第一线圈的线径大于或等于第二线圈的线径。
8.如权利要求2所述的接地故障保护装置，其特征在于，所述接地故障检测电路包括一可控硅Q2，所述复位开关与所述可控硅连接，所述复位开关的一端接地。
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