CN208638012U - 用电保护装置 - Google Patents

Abstract

一种用电保护装置，包括：变压器，变压器的一次侧设有初级主线圈、及初级辅助线圈，变压器的初级主线圈与市电电源连接；变压器的副边线圈向用户负载提供电源；第一通断单元，变压器的初级辅助线圈通过第一通断单元与初级主线圈并联连接；电流检测元件，用于对用户负载的通过电流进行检测；控制模块，用于根据电流检测元件的输入信号而产生对第一通断单元的驱动控制，以及第二通断单元，用于串联在变压器的副边线圈所在回路，为用电负载提供保护。通过电流检测元件根据用电负载的电流识别变压器是否处于空载状态，在空载状态时，导通第一通断单元，使初级辅助线圈与初级主线圈并联运行，从而减少了变压器在空载时的电能消耗、有效节约能源。

Description

用电保护装置

技术领域

本实用新型涉及电力技术领域，特别是涉及一种用电保护装置。

背景技术

目前，电力用户在使用市电时，一般直接从公共变压器直接引线到户内，由于电力系统中的部分公共变压器的中性点接地，导致电力用户在接触户内的单根电力线缆时可能发生触电事故，造成人身伤害；现有技术中，为提高用户的用电安全，传统的电力保护装置一般利用变压器实现用户侧线缆与电力系统设备之间的电气隔离，以减少用户触电的机会。然后，由于用户负载的周期性，导致电力保护装置中的变压器在用电空闲时段接近空载运行，造成较大的电力损耗。

实用新型内容

基于此，有必要针对电力保护装置在用电空闲时段造成较大电力损耗的问题，提供一种用电保护装置。

一种用电保护装置，包括：

变压器，用于实现市电电源与用户侧负载之间的电气隔离，所述变压器的一次侧设有初级主线圈、及初级辅助线圈，所述变压器的初级主线圈与市电电源连接；所述变压器的副边线圈向用户负载提供电源；

第一通断单元，所述变压器的初级辅助线圈通过所述第一通断单元与所述初级主线圈并联连接；

电流检测元件，用于对用户负载的通过电流进行检测；

控制模块，用于根据所述电流检测元件的输入信号而产生对所述第一通断单元的驱动控制，以及

第二通断单元，用于串联在所述变压器的副边线圈所在回路，在预设条件下，所述控制模块通过所述第二通断单元切断所述变压器的副边线圈所在回路的电流，以为用电负载提供保护。

上述用电保护装置，通过电流检测元件根据用电负载的电流识别变压器是否处于空载状态，在空载状态时，导通第一通断单元，使初级辅助线圈与初级主线圈并联运行，从而减少了变压器在空载时的电能消耗、有效节约能源。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括前级驱动单元、处理芯片、及后级驱动单元；所述处理芯片通过所述前级驱动单元控制所述第一通断单元的工作状态，所述处理芯片通过所述后级驱动单元控制所述第二通断单元控制的工作状态。

在其中一个实施例中，所述第二通断单元为等离子气体开关，所述第二通断单元包括密封设置的管体、贯穿在所述管体一侧的第一导电极、贯穿所述管体另一侧的第二导电极、贯穿所述管体的触发电极、及连接所述触发电极的脉冲发生器；所述第一导电极处于所述管体中的端部与所述第二导电极处于管体中的端部对应设置，所述触发电极处于所述管体中的端部位于所述第一导电极的端部与所述第二导电极的端部之间，所述脉冲发生器还与所述第二导电极连接；所述脉冲发生器与所述控制模块连接。

在其中一个实施例中，所述管体内填充有惰性气体。

在其中一个实施例中，还包括第三通断单元，所述初级主线圈通过所述第三通断单元与市电电源连接，所述处理芯片通过所述前级驱动单元控制所述第三通断单元的导通及分断。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括输入检测单元，所述输入检测单元的输出端连接所述处理芯片，所述处理芯片根据所述输入检测单元的输入信号而通过所述前级驱动单元控制所述第三通断单元的导通及分断。

在其中一个实施例中，所述控制模块还包括转换单元，所述电流检测元件检测获得的信号经所述转换单元调整后输入至所述处理芯片。

在其中一个实施例中，还包括电压采样元件，所述电压采样元件与所述副边线圈并联设置，所述电压采样元件向所述控制模块输出电压采样信号。

在其中一个实施例中，所述电压采样元件为数字电压表。

在其中一个实施例中，还包括整流模块，所述整流模块将市电电源整流为向所述控制模块提供的稳定低压直流。

附图说明

图1为本实用新型的一较佳实施例的用电保护装置的电路图；

图2为图1中的控制模块及第二导通单元的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

请参阅图1及图2，为本实用新型一较佳实施方式的用电保护装置100，用于为用户在用电过程中提供保护。该用电保护装置100包括变压器10，用于实现市电电源与用户侧负载之间的电气隔离，变压器10的一次侧设有初级主线圈 L1、及初级辅助线圈L2，变压器10的初级主线圈L1与市电电源连接；变压器 10的副边线圈L3向用户负载提供电源，第一通断单元20，变压器10的初级辅助线圈L2通过第一通断单元20与初级主线圈L1并联连接，电流检测元件30，用于对用户负载的通过电流进行检测，控制模块40，用于根据电流检测元件30的输入信号而产生对第一通断单元20的驱动控制，以及第二通断单元50，用于串联在变压器10的副边线圈L3所在回路，在预设条件下，控制模块40通过第二通断单元50切断变压器10的副边线圈L3所在回路的电流，以为用电负载提供保护。通过电流检测元件30检测用电负载的电流，以识别变压器10是否处于空载状态，在空载状态时，导通第一通断单元20，使初级辅助线圈L2与初级主线圈L1并联运行，从而减少了变压器10在空载时的电能消耗、有效节约能源。

具体地，控制模块40包括前级驱动单元41、处理芯片42、及后级驱动单元43；处理芯片42通过前级驱动单元41控制第一通断单元20的工作状态，处理芯片42通过后级驱动单元43控制第二通断单元50控制的工作状态。

处理芯片42根据电流检测元件30的输出信号确定变压器10是否接近空载状态，在接近空载状态时，通过前级驱动单元41调整第一通断单元20进入导通状态，使初级辅助线圈L2与初级主线圈L1并联运行，从而减少励磁消耗，节约电能；当变压器10T1的负载接近额定功率时，处理芯片42通过前级驱动单元41调整第一通断单元20进入分断状态，使初级辅助线圈L2与初级主线圈L1隔离。

在正常情况下，处理芯片42通过后级驱动单元43控制第二通断单元50导通，以便向用电负载提供电能；处理芯片42根据电流检测元件30的输出信号确定用户负载是否处于过载状态，在用电负载处于过载的情况下，处理芯片42 通过后级驱动单元43控制第二通断单元50分断，从而为用电负载提供过载保护。

在本实施方式中，第一通断单元20通过接触器控制初级辅助线圈L2的接通，具体地，初级辅助线圈L2的同名端通过接触器的触点与初级主线圈L1的同名端连接；在另一实施方式中，第一通断单元20通过继电器控制初级辅助线圈L2的接通。

优选地，为减少触点的使用，提高第二通断单元50的寿命，以及避免电弧的产生，第二通断单元50为等离子气体开关，第二通断单元50包括密封设置的管体51、贯穿在管体51一侧的第一导电极52、贯穿管体51另一侧的第二导电极53、贯穿管体51的触发电极54、及连接触发电极54的脉冲发生器55；第一导电极52处于管体51中的端部与第二导电极53处于管体51中的端部对应设置，触发电极54处于管体51中的端部位于第一导电极52的端部与第二导电极53的端部之间，脉冲发生器55还与第二导电极53连接；脉冲发生器55与控制模块40连接。

具体地，为可靠导通及分断，管体51内填充有惰性气体，如氖气等。第二通断单元50通过第一导电极52与第二导电极53串联在副边线圈L3及用电负载的所在回路中。

处理芯片42通过后级驱动单元43向脉冲发生器55发出驱动信号；在其中一种实施方式中，当处理芯片42控制第二通断单元50导通时，后级驱动单元43向脉冲发生器55输入驱动电位，脉冲发生器55获得驱动电位后，在触发电极54与第二导电极53之间施加持续的高压脉冲，处于触发电极54与第二导电极53之间的惰性气体因高压电离而产生带电离子，第一导电极52与第二导电极53之间通过带电离子而导通，并且，在第一导电极52与第二导电极53导通及分断过程中，均不会对管体51外部产生电弧，可适用于对电气安全性要求较大的场合。

为方便在市电电源电压异常时，切断初级主线圈L1与市电电源的连接，用电保护装置100还包括第三通断单元60，初级主线圈L1通过第三通断单元60 与市电电源连接，处理芯片42通过前级驱动单元41控制第三通断单元60的导通及分断。

为自动检测市电电源的电压水平，控制模块40还包括输入检测单元44，输入检测单元44的输出端连接处理芯片42，处理芯片42根据输入检测单元44的输入信号而通过前级驱动单元41控制第三通断单元60的导通及分断。

具体地，输入检测单元44的输入端连接市电电源。

控制模块40还包括转换单元45，电流检测元件30检测获得的信号经转换单元45调整后输入至处理芯片42。

具体地，电流检测元件30为电流互感器，转换单元45利用整流桥将电流检测元件30输出的交流信号转换为直流并降压后输入至处理芯片42，处理芯片 42对转换单元45的输出信号进行采样，以确定用户负载通过电流的大小。

为在用户负载两端出现短路时，及时切断副边线圈L3所在回路，用电保护装置100还包括电压采样元件70，电压采样元件70与副边线圈L3并联设置，电压采样元件70向控制模块40输出电压采样信号。

具体地，电压采样元件70为数字电压表。

当处理芯片42通过电压采样元件70确认用电负载短路时，处理芯片42通过后级驱动单元43使第二通断单元50分断，以切断副边线圈L3及用电负载的所在回路。

为向控制模块40提供直流供电，用电保护装置100还包括整流模块80，整流模块80将市电电源整流为向控制模块40提供的稳定低压直流。具体地，整流模块80的输出电压在3-25V范围内，如3.3V或5V等。

具体地，整流模块80设有第一交流输入端、及第二交流输入端；整流模块 80的第一交流输入端及第二交流输入端分别与市电电源连接。整流模块80设有直流输出端，整流模块80的直流输出端向控制模块40提供的稳定低压直流。

为方便通知用户，用电保护装置100对用电负载采取了过载保护或短路保护，控制模块40还包括包括连接处理芯片42的报警单元46；在过载保护或短路保护后，报警单元46根据处理芯片42的控制而利用压电陶瓷片发出提示音。

为方便显示相关的电流或电压检测数据，控制模块40还包括连接处理芯片 42的显示单元47，显示单元47通过数码管或显示屏显示出电流或电压检测数据。

控制模块40还包括连接处理芯片42的按键输入单元48，通过按键输入单元48可实现显示单元47的显示数据的切换或保护动作阈值的调整。

本实施例中，通过电流检测元件检测用电负载的电流，以识别变压器是否处于空载状态，在空载状态时，导通第一通断单元，使初级辅助线圈与初级主线圈并联运行，从而减少了变压器在空载时的电能消耗、有效节约能源。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用电保护装置，其特征在于，包括：

变压器，用于实现市电电源与用户侧负载之间的电气隔离，所述变压器的一次侧设有初级主线圈、及初级辅助线圈，所述变压器的初级主线圈与市电电源连接；所述变压器的副边线圈向用户负载提供电源；

第一通断单元，所述变压器的初级辅助线圈通过所述第一通断单元与所述初级主线圈并联连接；

电流检测元件，用于对用户负载的通过电流进行检测；

控制模块，用于根据所述电流检测元件的输入信号而产生对所述第一通断单元的驱动控制；以及

第二通断单元，用于串联在所述变压器的副边线圈所在回路，在预设条件下，所述控制模块通过所述第二通断单元切断所述变压器的副边线圈所在回路的电流，以为用电负载提供保护；

所述控制模块包括前级驱动单元、处理芯片、及后级驱动单元；所述处理芯片通过所述前级驱动单元控制所述第一通断单元的工作状态，所述处理芯片通过所述后级驱动单元控制所述第二通断单元控制的工作状态；所述的用电保护装置还包括第三通断单元，所述初级主线圈通过所述第三通断单元与市电电源连接，所述处理芯片通过所述前级驱动单元控制所述第三通断单元的导通及分断。

2.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述第二通断单元为等离子气体开关，所述第二通断单元包括密封设置的管体、贯穿在所述管体一侧的第一导电极、贯穿所述管体另一侧的第二导电极、贯穿所述管体的触发电极、及连接所述触发电极的脉冲发生器；所述第一导电极处于所述管体中的端部与所述第二导电极处于管体中的端部对应设置，所述触发电极处于所述管体中的端部位于所述第一导电极的端部与所述第二导电极的端部之间，所述脉冲发生器还与所述第二导电极连接；所述脉冲发生器与所述控制模块连接。

3.根据权利要求2所述的用电保护装置，其特征在于，所述管体内填充有惰性气体。

4.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述控制模块还包括输入检测单元，所述输入检测单元的输出端连接所述处理芯片，所述处理芯片根据所述输入检测单元的输入信号而通过所述前级驱动单元控制所述第三通断单元的导通及分断。

5.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，所述控制模块还包括转换单元，所述电流检测元件采集获得的信号经所述转换单元调整后输入至所述处理芯片。

6.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，还包括电压采样元件，所述电压采样元件与所述副边线圈并联设置，所述电压采样元件向所述控制模块输出电压采样信号。

7.根据权利要求6所述的用电保护装置，其特征在于，所述电压采样元件为数字电压表。

8.根据权利要求1所述的用电保护装置，其特征在于，还包括整流模块，所述整流模块将市电电源整流为向所述控制模块提供的稳定低压直流。