CN210350773U - 漏电保护装置及热水器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供的漏电保护装置及热水器，其包括电流互感器、运算放大模块、滤波模块、控制模块以及开关器件，电流互感器包括初级绕组以及与初级绕组相耦合的次级绕组，初级绕组设置在热水器的出水管内，次级绕组设置在出水管外，次级绕组与运算放大模块的输入端电连接，运算放大模块的输出端与滤波模块的输入端电连接，滤波模块的输出端与控制模块的输入端电连接，控制模块的输出端与开关器件的控制端电连接，开关器件设置在出水管上。本实用新型提供的漏电保护装置可以提高热水器漏电电流的检测精度，可以在人体感受到轻微麻感时关断水源，响应时间短，避免继续漏电造成的触电危险。

Description

漏电保护装置及热水器

技术领域

本实用新型属于家用电器技术领域，具体涉及一种漏电保护装置及热水器。

背景技术

目前热水器基本都带有漏电保护器，采用的方法是将漏电保护器设置电源插头上。但每年都会发生多起热水器漏电造成人身伤亡事故。究其原因，事故多发生在城郊结合部，城中村等管理不到位的地方。很多农民房没有安全的PE接地线，甚至会发生因隔壁漏电而造成自己触电的危险。此时插头上的漏电保护器不能起到漏电保护的作用。

热水器防电墙技术通过加长水管路径，让水阻降压来保护人体安全，导致需要较长的水管，造成热水器水管部分的成本变高，并且出水量减小。

此外，常规的热水器漏电检测采用的是电流感应线圈，容易受到各种干扰，一般检测精度为6-8毫安，国标为30mA。但是人在洗澡时，对电流敏感，微小的电流会造成轻微麻感，此时需要检测到漏电现象，进而断开水源，避免继续漏电。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种漏电保护装置及热水器。

本实用新型的第一个方面，提供一种漏电保护装置，包括电流互感器、运算放大模块、滤波模块、控制模块以及开关器件，所述电流互感器包括初级绕组以及与所述初级绕组相耦合的次级绕组，所述初级绕组设置在热水器的出水管内，所述次级绕组设置在所述出水管外，所述次级绕组与所述运算放大模块的输入端电连接，所述运算放大模块的输出端与所述滤波模块的输入端电连接，所述滤波模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接，所述控制模块的输出端与所述开关器件的控制端电连接，所述开关器件设置在所述出水管上；其中，

所述初级绕组，用于检测所述出水管中的漏电电流，并将所述漏电电流耦合至所述次级绕组；

所述次级绕组，用于将所述漏电电流传输至所述运算放大模块；

所述运算放大模块，用于对所述漏电电流进行放大处理；

所述滤波模块，用于对放大处理后的漏电电流进行滤波处理；

所述控制模块，用于判断滤波处理后的漏电电流是否超出预设漏电电流阈值，若是，则控制所述开关器件断开。

可选的，所述运算放大模块包括运算放大器和负载电阻，其中，

所述运算放大器的正相输入端分别与基准电压信号端和所述次级绕组的第一端电连接，所述运算放大器的负相输入端与所述负载电阻的第一端和所述次级绕组的第二端均电连接，所述运算放大器的输出端与所述滤波模块和所述负载电阻的第二端均电连接。

可选的，所述负载电阻的阻值为900Ω～1100Ω。

可选的，所述滤波模块包括滤波电容和滤波电阻，其中，

所述滤波电阻的第一端与所述运算放大器的输出端电连接，所述滤波电阻的第二端分别与所述滤波电容的第一端和所述控制模块的输入端电连接；

所述滤波电容的第二端接地。

可选的，所述滤波电阻的阻值为9000Ω～11000Ω，所述滤波电容的电容值为90nF～110nF。

可选的，所述漏电保护装置，还包括保护模块，所述保护模块位于所述出水管内且并联设置在所述初级绕组的两端，其中，

所述保护模块，用于在所述出水管内的漏电电压大于预设导通电压时导通以分担所述漏电电流，以使得输入至所述初级绕组的漏电电压并不会继续加大，以保护所述初级绕组。

可选的，所述保护模块包括第一二极管和第二二极管，其中，

所述第一二极管的阳极与所述初级绕组的第一端电连接，所述第一二极管的阴极与所述初级绕组的第二端电连接；

所述第二二极管的阳极与所述初级绕组的第一端电连接，所述第二二极管的阴极与所述初级绕组的第二端电连接。

可选的，所述第一二极管和所述第二二极管均采用1N4148 型二极管。

可选的，所述漏电保护装置还包括退耦模块，所述退耦模块包括退耦电容，所述退耦电容的第一端与电源信号端电连接，所述退耦电容的第二端接地。

本实用新型的第二个方面，提供一种热水器，包括本实用新型的第一个方面提供的漏电保护装置。

本实用新型提供的漏电保护装置及热水器，其包括电流互感器、运算放大模块、滤波模块、控制模块以及开关器件，电流互感器包括初级绕组以及与初级绕组相耦合的次级绕组，初级绕组设置在热水器的出水管内，次级绕组设置在出水管外，次级绕组与运算放大模块的输入端电连接，运算放大模块的输出端与滤波模块的输入端电连接，滤波模块的输出端与控制模块的输入端电连接，控制模块的输出端与开关器件的控制端电连接，开关器件设置在出水管上，初级绕组，用于检测出水管中的漏电电流，并将漏电电流耦合至次级绕组；次级绕组，用于将漏电电流传输至运算放大模块；运算放大模块，用于对漏电电流进行放大处理；滤波模块，用于对放大处理后的漏电电流进行滤波处理；控制模块，用于判断滤波处理后的漏电电流是否超出预设漏电电流阈值，若是，则控制开关器件断开。本实用新型提供的漏电保护装置可以提高热水器漏电电流的检测精度，可以在人体感受到轻微麻感时关断水源，响应时间短，避免继续漏电造成的触电危险。

附图说明

图1为本实用新型的漏电保护装置的结构示意图；

图2为本实用新型的漏电保护装置的漏电检测电路的电路图。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

如图1和图2所示，本实用新型的第一方面提供一种漏电保护装置100，包括电流互感器T1、运算放大模块110、滤波模块 120、控制模块130以及开关器件(图中并未示出)，电流互感器 T1包括初级绕组(如图2中左侧绕组)以及与初级绕组相耦合的次级绕组(如图2中右侧绕组)，初级绕组设置在热水器的出水管内，次级绕组设置在出水管外，次级绕组与运算放大模块110 的输入端电连接，运算放大模块110的输出端与滤波模块120的输入端电连接，滤波模块120的输出端与控制模块130的输入端电连接，控制模块130的输出端与开关器件(图中并未示出)的控制端电连接，开关器件(图中并未示出)设置在出水管上。

其中，初级绕组，用于检测出水管中的漏电电流，并将漏电电流耦合至次级绕组。次级绕组，用于将漏电电流传输至运算放大模块110。运算放大模块110，用于对漏电电流进行放大处理。滤波模块120，用于对放大处理后的漏电电流进行滤波处理。控制模块130，用于判断滤波处理后的漏电电流是否超出预设漏电电流阈值，若是，则控制开关器件(图中并未示出)断开。

具体的，本实施例的漏电保护装置100安装于热水器出水口，不管是热水器火线漏电，还是因为家里其它电器漏电，造成PE保护地带电，都能检测到漏电电流。另外，由于PE保护地自身带电无法检测，国家规定保护地上不能设置开关，检测到也无法断开，因此关掉水源就是避免触电的一个好方法。

本实施例提供的漏电保护装置100结构简单，可以检测热水器出水管的漏电电流，可在漏电电流超出预设漏电电流阈值后，实现快速响应以关断水源，保护人体安全；此外，检测方式为将出水管内的漏电电流耦合至出水管外进行测量，可避免测量装置自身漏电。

如图1和图2所示，运算放大器120的第一端与电源信号端 AVDD连接，运算放大器120的第二端接地GND。运算放大器120 的正相输入端分别与基准电压信号端Vref和次级绕组的第一端电连接，运算放大器120的负相输入端与负载电阻R1的第一端和次级绕组的第二端均电连接，运算放大器120的输出端与滤波模块 120和负载电阻R1的第二端均电连接。具体的，负载电阻R1的阻值可以为900Ω～1100Ω，优选取值为1000Ω。

本实施例的漏电保护装置100采用运算放大器120，以对漏电电流进行放大处理，可以增加对漏电电流检测的准确性。

如图1和图2所示，滤波模块120包括滤波电容C1和滤波电阻R2，其中，滤波电阻R2的第一端与运算放大器120的输出端电连接，滤波电阻R2的第二端分别与滤波电容C1的第一端和控制模块130的输入端电连接，滤波电容C1的第二端接地GND。具体的，滤波电阻R2的阻值可以为9000Ω～11000Ω，优选取值为 10000Ω。滤波电容C1的电容值可以为90nF～110nF，优选取值为 100nF。

本实施例的漏电保护装置100采用RC滤波器，电路结构简单，滤波的抗干扰性强，具有较好的低频滤波性能。

如图1和图2所示，漏电保护装置100还包括保护模块140，保护模块140位于出水管(图中并未示出)内且并联设置在初级绕组的两端。其中，保护模块140，用于在出水管内的漏电电压大于预设导通电压时导通以分担漏电电流，以使得输入至初级绕组的漏电电压并不会继续加大，以保护初级绕组。通过设置保护模块140，可以实现对电流互感器T1的保护，并进一步实现对运算放大器120的保护。

如图1和图2所示，保护模块140包括第一二极管D1和第二二极管D2，其中，第一二极管D1的阳极与初级绕组的第一端电连接，第一二极管D1的阴极与初级绕组的第二端电连接。第二二极管D2的阳极与初级绕组的第一端电连接，第二二极管的阴极 D2与初级绕组的第二端电连接。通过设置如图2所示的两个二极管，以当出水管内的交变的漏电电压大于预设导通电压时导通以分担漏电电路，从而可以使得输入至初级绕组的漏电电压并不会继续加大，实现对电流互感器T1的保护，以及进一步的对运算放大器120的保护。

如图1和图2所示，漏电保护装置100还包括退耦模块150，退耦模块150包括退耦电容C2，退耦电容C2的第一端与电源信号端电AVDD连接，退耦电容C2的第二端接地GND。借助于退耦电容C2，去除电流波动对电路的影响，以保证电路的正常工作。

本实施例的漏电保护装置100的第一二极管D1和第二二极管D2均采用1N4148型二极管，当然也可采用其它类型的高速开关二极管，保证漏电保护装置100可以快速响应超过预设阈值的漏电电流，有效保护电流互感器T1。

本实施例的漏电保护装置100，可以实现漏电保护的响应时间达到20ms，实现对漏电电流的高精度检测，在人体感受到轻微麻感时即可关断热水器水源，保护人体安全，避免继续漏电造成的触电危险。

本实用新型的第二方面提供一种热水器，该热水器包括本实用新型的第一方面提供的漏电保护装置100，该漏电保护装置100 的具体结构可以参考前文相关记载，在此不作赘述。本实用新型的第二方面提供的热水器，可以实现漏电保护的响应时间达到 20ms，实现对漏电电流的高精度检测，在人体感受到轻微麻感时即可关断热水器水源，保护人体安全，避免继续漏电造成的触电危险。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种漏电保护装置，其特征在于，包括电流互感器、运算放大模块、滤波模块、控制模块以及开关器件，所述电流互感器包括初级绕组以及与所述初级绕组相耦合的次级绕组，所述初级绕组设置在热水器的出水管内，所述次级绕组设置在所述出水管外，所述次级绕组与所述运算放大模块的输入端电连接，所述运算放大模块的输出端与所述滤波模块的输入端电连接，所述滤波模块的输出端与所述控制模块的输入端电连接，所述控制模块的输出端与所述开关器件的控制端电连接，所述开关器件设置在所述出水管上；其中，

所述初级绕组，用于检测所述出水管中的漏电电流，并将所述漏电电流耦合至所述次级绕组；

所述次级绕组，用于将所述漏电电流传输至所述运算放大模块；

所述运算放大模块，用于对所述漏电电流进行放大处理；

所述滤波模块，用于对放大处理后的漏电电流进行滤波处理；

所述控制模块，用于判断滤波处理后的漏电电流是否超出预设漏电电流阈值，若是，则控制所述开关器件断开。

2.根据权利要求1所述的漏电保护装置，其特征在于，所述运算放大模块包括运算放大器和负载电阻，其中，

所述运算放大器的正相输入端分别与基准电压信号端和所述次级绕组的第一端电连接，所述运算放大器的负相输入端与所述负载电阻的第一端和所述次级绕组的第二端均电连接，所述运算放大器的输出端与所述滤波模块和所述负载电阻的第二端均电连接。

3.根据权利要求2所述的漏电保护装置，其特征在于，所述负载电阻的阻值为900Ω～1100Ω。

4.根据权利要求2所述的漏电保护装置，其特征在于，所述滤波模块包括滤波电容和滤波电阻，其中，

所述滤波电阻的第一端与所述运算放大器的输出端电连接，所述滤波电阻的第二端分别与所述滤波电容的第一端和所述控制模块的输入端电连接；

所述滤波电容的第二端接地。

5.根据权利要求4所述的漏电保护装置，其特征在于，所述滤波电阻的阻值为9000Ω～11000Ω，所述滤波电容的电容值为90nF～110nF。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的漏电保护装置，其特征在于，还包括保护模块，所述保护模块位于所述出水管内且并联设置在所述初级绕组的两端，其中，

所述保护模块，用于在所述出水管内的漏电电压大于预设导通电压时导通以分担所述漏电电流，以使得输入至所述初级绕组的漏电电压并不会继续加大，以保护所述初级绕组。

7.根据权利要求6所述的漏电保护装置，其特征在于，所述保护模块包括第一二极管和第二二极管，其中，

所述第一二极管的阳极与所述初级绕组的第一端电连接，所述第一二极管的阴极与所述初级绕组的第二端电连接；

所述第二二极管的阳极与所述初级绕组的第一端电连接，所述第二二极管的阴极与所述初级绕组的第二端电连接。

8.根据权利要求7所述的漏电保护装置，其特征在于，所述第一二极管和所述第二二极管均采用1N4148型二极管。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的漏电保护装置，其特征在于，所述漏电保护装置还包括退耦模块，所述退耦模块包括退耦电容，所述退耦电容的第一端与电源信号端电连接，所述退耦电容的第二端接地。

10.一种热水器，包括权利要求1至9中任意一项所述的漏电保护装置。

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