CN204858174U - 能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头 - Google Patents

Abstract

一种能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头，由外壳、插销、相线、零线、地线、零序电流互感器、试验回路、电磁脱扣与锁扣装置、地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路、第1、2、3单向导通电路组成，零序电流互感器次级绕组输出端和放大电路输入端并联连接，第1、2、3单向导通电路输出端分别和第1导线一线端连接，第1导线另一线端穿过零序电流互感器并与第1整流电路直流输出端负极连接。本漏电保护插头能对地线故障电流和故障电压同时进行检测和组合判断，解决了插头误跳闸问题，确保了人们用电更加安全。

Description

能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头

技术领域

本实用新型涉及用电安全保护技术领域，尤其是涉及能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头。

背景技术

现有的漏电保护插头按对地线带电的检测保护方式可以分为地线故障电流检测保护和地线故障电压检测保护两类产品。

中国专利文献CN1142618C公开了一种能检测地线故障电流的漏电保护插头，该漏电保护插头上在接地保护系统异常造成地线意外带电时，能检测地线有无故障电流，当地线故障电流达到预置的阀值时（例如：10mA）,它会立即动作切断相线、零线和地线。由此可知，该种漏电保护插头只要地线故障电流达到预定的阀值，漏电保护插头就会跳闸而与地线所带的故障电压高低无关，因此，该种漏电保护插头存在以下问题：1、当地线存在危险的故障电压但流过地线的故障电流没有达到预定的阀值时，人体若触及用电器具仍会产生触电；2、当地线故障电压很低但地线又出现大于预定的阀值故障电流时就会造成漏电保护插头误跳闸，造成人们无法使用。

中国专利文献CN202142735U还公开了一种能检测地线故障电压的漏电保护插头，该种漏电保护插头在接地系统异常且地线故障电压达到预定的阀值时就会自动跳闸而与地线故障电流的大小无关。可见，该种漏电保护插头存在以下问题：1、一旦地线出现低于预定阀值的故障电压且存在对地较大的短路故障电流时，该种漏电保护插头不能跳闸而造成电气火灾或触电事故；2、当地线存在的故障电压为大于预定阀值的感应电压，但流过地线的故障电流却很微弱（例如：几十微安）时，就会造成该种漏电保护插头误跳闸，造成人们无法使用。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头，该漏电保护插头不仅能检测地线故障电流和地线故障电压，还能对地线上的故障电流和故障电压同时进行检测和组合判断，从而既确保了人们用电更加安全，又解决了因误跳闸而造成该漏电保护插头无法使用的问题。

本实用新型所提出的技术解决方案是这样的：

一种能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头，包含有外壳、插销、第1相线和第2相线、第1零线和第2零线、第1地线和第2地线、所述第2相线与第2零线均穿过的零序电流互感器、试验回路、电磁脱扣与锁扣装置，该电磁脱扣与锁扣装置包含电磁线圈及其驱动电路、相线触头开关、零线触头开关、地线触头开关，所述电磁线圈的驱动电路包括由第1整流电路、可控硅、放大电路，所述零序电流互感器次级绕组输出端和所述放大电路输入端并联连接，还设有地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路、第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路、第1导线，所述地线故障电流检测电路上设有地线带电检测感应器、第1电压比较器、第2电压比较器，所述地线故障电压检测电路上设有第1电容、第2整流电路、第1电阻、光电耦合器、第3电压比较器、第4电压比较器，所述第2地线穿过地线带电检测感应器，地线带电检测感应器次级绕组一输出端与第1整流电路直流输出端负极连接，地线带电检测感应器次级绕组另一输出端与第1电压比较器的另一输入端、第2电压比较器的另一输入端连接，从放大电路的电源端取电经分压后获取的第1基准电源送入第1电压比较器的一输入端、从放大电路的电源端取电经分压后获取的第2基准电源送入第2电压比较器的一输入端；所述第1电容、第2整流电路的交流输入端、第1电阻依次串联而成的回路连接在所述的第1地线与第1零线之间，第2整流电路直流输出端与光电耦合器的输入端并联连接，光电耦合器一输出端与放大电路的电源端连接，光电耦合器另一输出端与第3电压比较器的另一输入端、第4电压比较器的另一输入端连接，从放大电路的电源端取电经分压后获取的第3基准电源送入第3电压比较器的一输入端、从放大电路的电源端取电经分压后获取的第4基准电源送入第4电压比较器的一输入端，第1电压比较器输出端与第1单向导通电路输入端连接，第2电压比较器输出端、第3电压比较器输出端分别和与门逻辑电路的一输入端与另一输入端连接，与门逻辑电路输出端与第2单向导通电路输入端连接；第4电压比较器输出端与第3单向导通电路输入端连接，第1单向导通电路输出端、第2单向导通电路输出端、第3单向导通电路输出端分别和第1导线的一线端连接，第1导线的另一线端穿过零序电流互感器后与第1整流电路的输出端负极连接，放大电路的电源端串联第2电阻后与第1整流电路输出端正极连接，放大电路的地端与第1整流电路直流输出端负极连接。

所述第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路分别由第1二极管、第2二极管、第3二极管构成。

所述第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路分别由第1三极管、第2三极管、第3三极管构成。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

(1)本实用新型的漏电保护插头能检测地线出现的故障电流，一旦地线意外出现的故障电流达到预定的阀值时,它就能立即把相、零、地线的触头开关全部断开，所以本实用新型比现有的漏电保护插头提供了一种更加安全的用电安全保障。

(2)本实用新型的漏电保护插头能检测地线出现的故障电压，一旦地线意外出现的故障电压达到预定的阀值,在人们触电之前，它就能立即把相、零、地线的触头全部断开，所以本实用新型比现有的漏电保护插头提供了一种更加安全的用电安全保障。

(3)本实用新型的漏电保护插头能对地线出现的故障电流和故障电压同时进行检测和组合判断，不但解决了现有仅检测地线故障电流型的漏电保护插头在地线存在危险的故障电压但没有达到故障电流的阀值时不能跳闸而造成人们触电的问题，同事也解决了现有仅检测地线故障电压型的漏电保护插头在地线出现低于预定阀值的故障电压且存在对地较大的短路故障电流时不能跳闸而造成电气火灾事故的问题，而且通过对地线的电流、电压组合判断还解决了当地线故障电压很低但地线又出现大于预定的阀值故障电流或当地线的故障电压为大于预定阀值的感应电压但流过地线的故障电流却很微弱时而造成漏电保护插头误跳闸的问题，从而更加安全可靠。

(4)本实用新型的漏电保护插头由于巧妙地利用了放大电路的限流电阻与放大电路内置的稳压电路，因此无需另外增设稳压电路和降压电阻，节省了成本。

本实用新型的漏电保护插头主要应用在各种家用电器的漏电保护上，主要做成带漏电保护插头的电源线。

附图说明

图1是本实用新型一个实施例的能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头的电路示意图。

图2是图1所示的第1单向导通电路的另一种替代电路示意图。

图3是图1所示的第2单向导通电路的另一种替代电路示意图。

图4是图1所示的第3单向导通电路的另一种替代电路示意图。

具体实施方式

通过下面实施例对本实用新型作进一步详细阐述。

参见图1所示，一种能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头由外壳、插销、第1相线1与第2相线4、第1零线2与第2零线5、第1地线3与第2地线6、所述第2相线4与第2零线5均穿过的零序电流互感器17、试验回路36、电磁脱扣与锁扣装置、地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路28、第1单向导通电路29、第2单向导通电路30、第3单向导通电路31，该电磁脱扣与锁扣装置包含电磁线圈13及其驱动电路、相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12，所述电磁线圈的驱动电路主要由第1整流电路14、可控硅15、放大电路16组成，所述零序电流互感器17次级绕组输出端分别和所述放大电路16输入端并联连接，所述地线故障电流检测电路上设有地线带电检测感应器18、第1电压比较器24、第2电压比较器25,所述地线故障电压检测电路上设有第1电容19、第2整流电路20、第1电阻21、光电耦合器22、第3电压比较器26、第4电压比较器27,放大电路16的电源端Vs与第1电压比较器24、第2电压比较器25、第3电压比较器26、第4电压比较器27、与门逻辑电路28的电源端连接,所述第2地线6穿过地线带电检测感应器18，地线带电检测感应器18次级绕组一输出端与第1整流电路14输出端负极连接，地线带电检测感应器18次级绕组另一输出端与第1电压比较器24的另一输入端、第2电压比较器25的另一输入端连接，从放大电路16的电源端Vs取电经分压后获取的第1基准电源32送入第1电压比较器24的一输入端、从放大电路16的电源端Vs取电经分压后获取的第2基准电源33送入第2电压比较器25的一输入端,所述第1电容19、第2整流电路20的交流输入端、第1电阻21依次串联而成的回路连接在所述的第1地线3与第1零线2之间，第2整流电路20的直流输出端与光电耦合器22的输入端并联连接，光电耦合器22一输出端与放大电路16的电源端Vs连接，光电耦合器22另一输出端与第3电压比较器26的另一输入端、第4电压比较器27的另一输入端连接,从放大电路16的电源端Vs取电经分压后获取的第3基准电源34送入第3电压比较器26的一输入端，从放大电路16的电源端Vs取电经分压后获取的第4基准电源35送入第4电压比较器27的一输入端,第1电压比较器24输出端与第1单向导通电路29输入端Vi1连接,第2电压比较器25输出端、第3电压比较器26输出端分别和与门逻辑电路28的一输入端与另一输入端连接，与门逻辑电路28输出端与第2单向导通电路30输入端Vi2连接,第4电压比较器27输出端与第3单向导通电路31输入端Vi3连接,第1单向导通电路29输出端Vo1、第2单向导通电路30输出端Vo2、第3单向导通电路31输出端Vo3分别和第1导线37的一线端连接，第1导线37的另一线端穿过零序电流互感器17后与第1整流电路14直流输出端负极连接，放大电路16的电源端Vs串联第2电阻38后与第1整流电路14直流输出端正极连接，放大电路16的地端GND与第1整流电路14直流输出端负极连接。

在本实施例中，第1单向导通电路29、第2单向导通电路30、第3单向导通电路31分别选用第1二极管29-1、第2二极管30-1、第3二极管31-1。

在另一实施例中，如图2至图4所示，第1单向导通电路29、第2单向导通电路30、第3单向导通电路31还可以分别选用由第1三极管29-2、第2三极管30-2、第3三极管31-2构成，此时，第1三极管29-2的基极Vi1、第2三极管30-2的基极Vi2、第3三极管31-2的基极Vi3分别与第1单向导通电路29的输入端Vi1、第2单向导通电路30的输入端Vi2、第3单向导通电路31的输入端Vi3连接，第1三极管29-2的发射极Vo1、第2三极管30-2的发射极Vo2、第3三极管31-2的发射极Vo3分别与第1单向导通电路29的输出端Vo1、第2单向导通电路30的输出端Vo2、第3单向导通电路31的输出端Vo3连接,第1三极管29-2的集电极Vc1、第2三极管30-2的集电极Vc2、第3三极管31-2的集电极Vc3分别与放大电路16的电源端Vs连接。

使用时，把漏电保护插头复位按键按下，相线触头开关8、零线触头开关与10、地线触头开关12闭合接通市电电源为下端的用电器具提供工作电源。

使用时，如果用电器具的绝缘发生破损产生漏电，零序电流互感器17检测到该漏电信号并把该信号输入放大电路16的输入端，当漏电电流达到预定的阀值时，放大电路16输出信号触发可控硅15导通，使电磁线圈13工作，把相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12全部立即断开，从而保障了人们的用电安全。

使用时，一旦接地系统发生异常造成地线意外带电，本实用新型的漏电保护插头立即同时对流过第1地线3与第2地线6的故障电流和第1地线3与第2地线6上的故障电压进行检测和判断。此时，地线故障电流检测电路上的地线带电检测感应器18立即对流过第2地线6的故障电流进行检测并输出信号给第1电压比较器24和第2电压比较器25进行判断，同时地线故障电压检测电路还对第1地线3上的故障电压进行检测，光电耦合器22把该信号送入第3电压比较器26、第4电压比较器27进行判断。

当检测到的地线故障电流大于第1个预定的电流阀值时,第1电压比较器24输出高电平信号给第1单向导通电路29使之单向导通；或者当检测到的地线故障电压大于第1个预定的电压阀值时，第4电压比较器27输出高电平信号给第3单向导通电路31使之单向导通，此时，零序电流互感器17均检测到该信号并促使放大电路16输出信号触发可控硅15导通，使电磁线圈13工作，把相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12全部立即断开，从而更好地保障了人们的用电安全。

当检测到的地线故障电流大于第2个预定的电流阀值但小于第1个预定的电流阀值时,第1电压比较器24输出低电平信号，第1单向导通电路29截止，而第2电压比较器25输出高电平信号给与门逻辑电路28的一输入端；与此同时，当检测到的地线故障电压大于第2个预定的电压阀值但小于第1个预定的电压阀值时，第4电压比较器27输出低电平信号，第3单向导通电路31截止，而第3电压比较器26输出高电压信号给与门逻辑电路28的另一输入端，与门逻辑电路28输出高电平信号，第2单向导通电路30导通，零序电流互感器17检测到该信号并促使放大电路16输出信号触发可控硅15导通，使电磁线圈13工作，把相线触头开关8、零线触头开关10、地线触头开关12全部立即断开，从而更好地保障了人们的用电安全。

当检测到的地线故障电流小于第2个预定的电流阀值时，第1电压比较器24输出低电平信号，第1单向导通电路29截止，第2电压比较器25以及与门逻辑电路28均输出低电平信号，第2单向导通电路30截止，与此同时，检测第1地线3的故障电压，该故障电压若小于第1个预定的电压阀值，则第4电压比较器27输出低电平信号，第3单向导通电路31截止，漏电保护插头则保持在通电状态，避免误跳闸的现象发生。

当检测到的地线故障电压小于第2个预定的电压阀值时，第4电压比较器27输出低电平信号，第3单向导通电路31截止，第3电压比较器26以及与门逻辑电路28输出低电平信号，第2单向导通电路30截止，与此同时，检测第1地线3与第2地线6的故障电流，该故障电流若小于第1个预定的电流阀值，则第1电压比较器24输出低电平信号，第1单向导通电路29截止，漏电保护插头则保持在通电状态，避免误跳闸的现象发生。

Claims (3)

1.一种能检测地线故障电流与故障电压的漏电保护插头，包含有外壳、插销、第1相线和第2相线、第1零线和第2零线、第1地线和第2地线、所述第2相线与第2零线均穿过的零序电流互感器、试验回路、电磁脱扣与锁扣装置，该电磁脱扣与锁扣装置包含电磁线圈及其驱动电路、相线触头开关、零线触头开关、地线触头开关，所述电磁线圈的驱动电路包括由第1整流电路、可控硅、放大电路，所述零序电流互感器次级绕组输出端和所述放大电路输入端并联连接，其特征在于：还设有地线故障电流检测电路、地线故障电压检测电路、与门逻辑电路、第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路、第1导线；所述地线故障电流检测电路上设有地线带电检测感应器、第1电压比较器、第2电压比较器；所述地线故障电压检测电路上设有第1电容、第2整流电路、第1电阻、光电耦合器、第3电压比较器、第4电压比较器；所述第2地线穿过地线带电检测感应器，地线带电检测感应器次级绕组一输出端与第1整流电路直流输出端负极连接，地线带电检测感应器次级绕组另一输出端与第1电压比较器的另一输入端、第2电压比较器的另一输入端连接，从放大电路的电源端取电经分压后获取的第1基准电源送入第1电压比较器的一输入端、从放大电路的电源端取电经分压后获取的第2基准电源送入第2电压比较器的一输入端；所述第1电容、第2整流电路的交流输入端、第1电阻依次串联而成的回路连接在所述的第1地线与第1零线之间，第2整流电路直流输出端与光电耦合器的输入端并联连接，光电耦合器一输出端与放大电路的电源端连接，光电耦合器另一输出端与第3电压比较器的另一输入端、第4电压比较器的另一输入端连接；从放大电路的电源端取电经分压后获取的第3基准电源送入第3电压比较器的一输入端、从放大电路的电源端取电经分压后获取的第4基准电源送入第4电压比较器的一输入端；第1电压比较器输出端与第1单向导通电路输入端连接；第2电压比较器输出端、第3电压比较器输出端分别和与门逻辑电路的一输入端与另一输入端连接，与门逻辑电路输出端与第2单向导通电路输入端连接；第4电压比较器输出端与第3单向导通电路输入端连接；第1单向导通电路输出端、第2单向导通电路输出端、第3单向导通电路输出端分别和第1导线的一线端连接，第1导线的另一线端穿过零序电流互感器后与第1整流电路的输出端负极连接，放大电路的电源端串联第2电阻后与第1整流电路输出端正极连接，放大电路的地端与第1整流电路直流输出端负极连接。

2.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路分别由第1二极管、第2二极管、第3二极管构成。

3.根据权利要求1所述的漏电保护插头，其特征在于：所述第1单向导通电路、第2单向导通电路、第3单向导通电路分别由第1三极管、第2三极管、第3三极管构成。