CN220874214U - 漏电保护电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种漏电保护电路及装置，包括：电源电路、漏电检测电路、脱扣电路以及控制电路；电源电路包括第一L相电源支路、第二L相电源支路、第三L相电源支路、N相电源支路、整流电路以及试验电路；第一L相电源支路与二极管VD2的负极连接，通过二极管VD2实现半波整流；第二L相电源支路与二极管VD5的正极连接，通过二极管VD5实现半波整流；第三L相电源支路分别与二极管VD3、二极管VD6的负极和正极连接，通过二极管VD3、二极管VD6实现全波整流,第三L相电源支路与试验电路连接，使该第三L相电源支路的分断保持与断路器分合闸同步；N相电源支路分别与二极管VD1、二极管VD4的负极、正极连接，通过二极管VD1、二极管VD4实现全波整流。

Description

漏电保护电路及装置

技术领域

本实用新型涉及低压电器领域，具体涉及一种漏电保护电路及装置。

背景技术

剩余电流动作断路器是指能够关合、承载和开断正常回路条件下的电流并能在规定的时间内关合、承载和开断异常回路条件下的电流的开关装置。当用户使用剩余电流动作断路器进行线端接线操作时，若接线错误的情况下，会造成产品线圈烧毁，集成芯片损毁以及可控硅炸导致产品失效。

也就是说，具有过载和短路保护功能的剩余电流断路器可以对线路起到过载和短路保护。在三相四线整流电路中，3P+N剩余电流断路器的零线进线端中接入的必须是零线N，而不能是三相线中的任一条相线，一旦零线N没有被准确接入到零线进线端，而是任一相线被接入到了零线进线端，则剩余电流断路器的线路板容易因过压而损毁。在电子组件板现有漏电原理中，电源部分采用了三相四线桥式整流，能够在任意两极通电时实现正常动作，当产品进出线错接(反接线)时，此时如果触发漏电，会因线路板持续供电，可控硅无法过零(或低于维持电压)使得线圈无法停止导通而烧毁，原因是三相四线组成的桥式整流电路提供了持续不过零的直流电压。

现有的一种漏电保护装置，在三相三线接线条件下，通过半波整流实现可控硅两端电压过零，有效保护产品的安全性。具体如图5所示为简化的电源电路等效电路图，参考图6所示，三相半波整流时，可控硅两端电压最大值563V，最小值为3V，有效值367V，周期内电压近似到零点。

然而如图7及图8所示，三相四线接线条件下，采用半波整流，可控硅两端电压最大值563V，最小值为59V，有效值390V，周期内电压依然没有到零点。因此，半波整流的方式在三相四线接线条件下，也无法实现电压过零。

如图9及图10所示，三相四线接线条件下，采用全桥整流，可控硅两端电压峰值563V，最小值502V，有效值539V，周期内电压均没有到零点。

基于以上，三相四线接线条件下，不管是半波整流，还是全波整流，均无法实现电压过零。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种漏电保护电路及装置。

为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种漏电保护电路，包括：电源电路、漏电检测电路、脱扣电路、控制电路以及试验电路S1；

试验电路S1包括至少一个与漏电保护装置的分合闸同步的分合闸断点；

所述电源电路包括第一L相电源支路L1、第二L相电源支路L2、第三L相电源支路L3、N相电源支路、整流电路；

所述整流电路包括：二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、以及二极管VD6；

所述第一L相电源支路L1与二极管VD2的负极连接，通过所述二极管VD2实现半波整流；所述第二L相电源支路L2与所述二极管VD5的正极连接，通过所述二极管VD5实现半波整流；

所述第三L相电源支路L3分别与所述二极管VD3的负极和二极管VD6的正极连接，通过所述二极管VD3、二极管VD6实现全波整流,试验电路S1的分合闸断点串联在第三L相电源支路L3与整流电路之间，使该第三L相电源支路L3的分断保持与漏电保护装置分合闸同步；

所述N相电源支路分别与所述二极管VD1的负极和二极管VD4的正极连接，通过所述二极管VD1、二极管VD4实现全波整流。

优选的，所述试验电路S1包括试验电阻R60、由试验按钮驱动的试验断点，以及由漏电保护装置分合闸操作驱动的分合闸断点，试验断点、分合闸断点和试验电阻R60均串接在试验电路S1的回路中，且分合闸断点串联在第三L相电源支路L3与整流电路之间。

优选的，所述漏电检测电路包括：零序互感器TA、检测电路、以及检测芯片，所述检测电路的检测端连接所述零序互感器TA，所述检测电路的输出端与所述检测芯片的信号输入管脚连接，所述检测芯片的信号输出管脚OS与所述控制电路连接，所述检测电路用于检测零序互感器TA的信号，并输入给所述检测芯片，所述检测芯片根据检测电路的信号控制所述控制电路。

优选的，所述检测电路包括：至少一个动作值电阻、双向二极管D1、串联电阻R2、串联电阻R3、以及电容C1，所述动作值电阻并联于所述零序互感器TA两个接线端，所述串联电阻R2第一端串联于所述零序互感器TA及动作值电阻的第一端，所述串联电阻R2第二端连接至所述检测芯片的第一输入管脚I n1，所述串联电阻R3第一端串联于所述零序互感器TA及动作值电阻的第二端，所述串联电阻R3第二端连接至所述检测芯片的第二输入管脚I n2；

优选的，所述检测电路还包括：滤波电容C3和滤波电容C2；所述滤波电容C3一端并联于所述串联电阻R2的第二端，另一端接地设置；所述滤波电容C2一端并联与串联电阻R3的第二端，另一端接地设置。

优选的，所述二极管VD5的负极、二极管VD6的负极、二极管VD4的负极连接到一起作为整流电路第一输出端，所述整流电路的第一输出端连接脱扣电路，以及控制电路；

二极管VD2的正极、二极管VD3的正极、VD1的正极连接到一起作为整流电路的第二输出端，所述整流电路的第二输出端连接至脱扣电路，以及控制电路，和/或接地GND。

优选的，试验电路S1的两端连接在N相电源支路和第三L相电源支路L3之间。

优选的，所述脱扣电路包括脱扣线圈KA1,KA2和与之并联的二极管VD7，所述二极管VD7的负极连接所述电源电路，所述二极管VD7的正极连接至所述漏电检测电路的检测芯片电源端VDD。

优选的，所述二极管VD7与所述检测芯片电源端VDD之间还串联有串联电阻R5、串联电阻R6、以及并联一滤波电容C7。

优选的，所述控制电路包括：并联于所述脱扣电路的可控硅VT1、串联于可控硅VT1的可控硅VT2、以及连接于可控硅VT1的G极的串联电阻R4、以及与所述串联电阻R4串联的二极管VD8，所述可控硅VT2的G极连接所述漏电检测电路的信号输出端，所述二极管VD8的正极连接所述电源电路的输出端，所述二极管VD8的负极连接所述串联电阻R4。

优选的，所述可控硅VT2的G极还并联有一滤波电容C4。

本实用新型实施例还提供一种漏电保护装置，包括前述任一的漏电保护电路，漏电保护装置合闸时，手柄、操作机构或者动触头驱动试验电路S1的分合闸断点闭合，或者该分合闸断点自动复位闭合；在漏电保护装置分闸时，手柄、操作机构或者动触头驱动该分合闸断点断开，或者该分合闸断点自动复位断开。

本实用新型实施例的漏电保护电路的电源部分采用了三相四线整流，通过将一路采用全波整流的相线接入试验电路与断路器分合闸同步的断点，其它相线采用半波整流，该试验电路至少为双断点试验电路，并与断路器的分合闸同步。当断开与试验电路连接的全波整流的一相后，同时保留其它两相取电正常动作，可实现其它两相的半波整流，可控硅两端电压可到零点，进而停止线圈导通，进出线错接(反接线)时可关断可控硅，从而实现三相四线剩余电流动作断路器的反接线功能，保证了产品的安全性。

附图说明

图1是本实用新型漏电保护电路的电路原理图(电源电路部分)；

图2是本实用新型漏电保护电路的电路原理图(漏电检测电路部分)；

图3是本实用新型实施例电源电路等效电路图；

图4是图3接线条件下断开一路相线的可控硅两端电压模拟图；

图5是现有一种电源电路的等效电路图(三相三线)；

图6是图5接线条件下可控硅两端电压模拟图；

图7是基于图5设想下三相四线的半波整流等效电路图；

图8是图7接线条件下可控硅两端电压模拟图；

图9是基于三相四线全桥整流设想下的等效电路图；

图10是图9接线条件下可控硅两端电压模拟图；

图11是基于本实施例的另一设想等效电路图；

图12是图11接线条件下可控硅两端电压模拟图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例，进一步说明本实用新型的插座及其通断电结构的具体实施方式。本实用新型的插座及其通断电结构不限于以下实施例的描述。

如图1及图2所示为本实施例提供一种漏电保护电路，用于漏电保护装置，例如断路器，该电路包括：电源电路110、漏电检测电路120、脱扣电路130以及控制电路140，其中，电源电路110的输入端接L相、N相，试验电路S1的两端连接在N相和至少一个L相之间，本实施例中的试验电路S1至少为双断点试验电路，其分断过程保持与断路器的分合闸同步，试验电路S1中包括至少一个与漏电保护装置的分合闸同步的分合闸断点。例如试验电路S1的一种实施例，具有试验按钮驱动的试验断点，以及由漏电保护装置分合闸操作驱动的分合闸断点，例如分合闸断点由漏电保护装置的手柄、操作机构或者动触头驱动，在漏电保护装置合闸时，手柄、操作机构或者动触头驱动分合闸断点闭合，或者分合闸断点自动复位闭合；在漏电保护装置分闸时，手柄、操作机构或者动触头驱动分合闸断点断开，或者分合闸断点自动复位断开。在漏电保护装置合闸的情况下，此时分合闸断点闭合，按压试验按钮驱动试验断点闭合，试验电路S1导通，此时漏电检测电路120检测到实验电路S1产生的模拟漏电电流，将检测信号传送给控制电路140，控制电路140通过脱扣电路130触发断路器脱扣，实现漏电检测。在发生漏电时也是一样，漏电检测电路120将漏电信号传送给控制电路140，控制电路140通过脱扣电路130触发断路器脱扣。

具体的，本实施例中，所述电源电路110包括第一L相电源支路L1、第二L相电源支路L2、第三L相电源支路L3、N相电源支路114、整流电路115以及试验电路S1；所述整流电路115包括：二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、以及二极管VD6。所述第一L相电源支路L1、第二L相电源支路L2、第三L相电源支路L3、N相电源支路114可以分别用于连接A相、B相、C相和N相(中性相)，所述第一L相电源支路L1、第二L相电源支路L2、第三L相电源支路L3、N相电源支路114与整流电路115连接，整流电路115经过整流处理后输出至脱扣电路130，以及控制电路140。当然整流电路115与脱扣电路130，以及控制电路140之间还可以包括相应的降压电路，所述漏电保护电路还可以包括其它电路。

本实施例中，所述第一L相电源支路L1与二极管VD2的负极连接，通过所述二极管VD2实现半波整流；所述第二L相电源支路L2与所述二极管VD5的正极连接，通过所述二极管VD5实现半波整流；所述第三L相电源支路L3分别与所述二极管VD3的负极、二极管VD6的正极连接，通过所述二极管VD3、二极管VD6实现全波整流,所述第三L相电源支路L3与所述试验电路S1连接，使该第三L相电源支路L3的分断保持与漏电保护装置分合闸同步，即所述试验电路S1与漏电保护装置分合闸同步的分合闸断点串联在第三L相电源支路L3中，本实施例中分合闸断点串联在第三L相电源支路L3与整流电路115之间，即位于第三L相电源支路L3与二极管VD3和二极管VD6之间；所述N相电源支路114分别与所述二极管VD1的负极、二极管VD4的正极连接，通过所述二极管VD1、二极管VD4实现全波整流。试验电路S1的两端连接在N相电源支路和第三L相电源支路L3之间。本实施例中，当出现断路器分闸时，全波整流的第三L相电源支路L3断开，而第一L相电源支路L1和第二L相电源支路L2为半波整流，因而可实现过零。二极管VD5的负极、二极管VD6的负极、二极管VD4的负极连接到一起作为整流电路115的第一输出端，第一输出端连接脱扣电路130，以及控制电路140；二极管VD2的正极、二极管VD3的正极、VD1的正极连接到一起作为整流电路115的第二输出端，第二输出端连接至脱扣电路130，以及控制电路140，和/或接地GND。

如图3所示，为本实施例中电源电路的简化等效电路图，图4为基于该等效电路图情况下可控硅两端的电压模拟图，当产品脱扣时，同步将C相断开(相当于将第三L相支路断开)，根据模拟结果可知，可控硅两端电压最大值为563V，最小值为0V，有效值为212V，周期内电压可到零点。也就是说，当断开与试验电路连接的全波整流的一相后，同时保留其它两相取电正常动作，可实现其它两相的半波整流，可控硅两端电压可到零点，进而停止线圈导通，进出线错接(反接线)时也可关断可控硅，从而实现三相四线剩余电流动作断路器的反接线功能，保证了产品的安全性。

进一步的，在本实施例中，所述试验电路S1包括试验电阻R60，试验电阻R60用以保证电压在可承受范围内，还包括两个断点，两个断点为由试验按钮驱动的试验断点，以及由漏电保护装置分合闸操作驱动的分合闸断点，试验断点、分合闸断点和试验电阻R60均串接在试验电路S1的回路中，且穿过零序互感器TA。同时分合闸断点也串联在第三L相电源支路L3与整流电路115之间。另外需要说明的是，所述实验电路S1也可以包括三个断点或更多断点。

在本实施例中，所述漏电检测电路120包括：零序互感器TA、检测电路121、以及检测芯片122，本实施例的检测芯片122型号为LW301S/FM2147B，但并不限于该芯片种类。所述检测电路121检测端连接所述零序互感器TA，所述检测电路121的输出端与所述检测芯片122的信号输入管脚I n1，I n2连接，所述检测芯片122的信号输出管脚OS与所述控制电路140连接，所述检测电路用于检测零序互感器TA的信号，并输入给所述检测芯片，所述检测芯片根据检测电路的信号控制所述控制电路，给控制电路输出控制信号。

具体的，所述检测电路121包括：至少一个动作值电阻(R*，R**)、双向二极管D1、串联电阻R2、串联电阻R3、以及电容C1，其中，动作值电阻(R*，R**)的值主要是根据剩余电流动作值进行调整选择。以一种示例进行说明，动作值电阻可以包括电阻R*和与之并联的电阻R**，所述动作值电阻(R*，R**)并联于所述零序互感器TA两个接线端，所述串联电阻R2第一端串联于所述零序互感器TA及动作值电阻(R*，R**)的第一端，所述串联电阻R2第二端连接至所述检测芯片的第一输入管脚I n1，所述串联电阻R3第一端串联于所述零序互感器TA及动作值电阻(R*，R**)的第二端，所述串联电阻R3第二端连接至所述检测芯片的第二输入管脚I n2。

进一步的，所述检测电路121还包括：滤波电容C3和滤波电容C2；所述滤波电容C3一端并联于所述串联电阻R2的第二端，另一端接地设置；所述滤波电容C2一端并联与串联电阻R3的第二端，另一端接地设置。滤波电容C3和滤波电容C2用于滤除杂乱信号，以确保输入到检测芯片的信号值可靠。进一步的，在串联电阻R2的第二端和串联电阻R3的第二端之间还连接一滤波电容C1，用以减小噪声干扰。

在本实施例中，所述脱扣电路130包括脱扣线圈KA1,KA2和与之并联的二极管VD7，所述二极管VD7的负极连接所述电源电路，所述二极管VD7的正极连接至所述漏电检测电路的检测芯片电源端VDD。检测芯片的VSS端以及NC端接地设置，D IY端和OA端分别串联电容C5和电容C6并接地。

进一步的，所述二极管VD7与所述检测芯片电源端VDD之间还串联有串联电阻R5、串联电阻R6、以及并联一滤波电容C7。串联电阻R5和串联电阻R6保证输入到检测芯片电源端VDD的电压在合理的范围内(即降压作用)，不至于烧毁检测芯片，同时，滤波电容C7保证电源端VDD电压信号的可靠性，滤除杂乱信号。

在本实施例中，所述控制电路包括：并联于所述脱扣电路130的可控硅VT1、串联于可控硅VT1的可控硅VT2、以及连接于可控硅VT1的G极的串联电阻R4、以及与所述串联电阻R4串联的二极管VD8，所述可控硅VT2的G极连接所述漏电检测电路的信号输出端(即检测芯片122的OS端)，所述二极管VD8的正极连接所述电源电路的输出端，所述二极管VD8的负极连接所述串联电阻R4。此外，可控硅VT1和可控硅VT2还并联一压敏电阻，当电压足够大时，为保护器件安全性，压敏电阻阻值降低，产生分流而保护器件的安全。

进一步的，所述可控硅VT2的G极还并联有一滤波电容C4，用以保证检测芯片122的OS端输出的信号无杂质。

基于以上，参考图3和图4可知，本实施例电源电路在三相四线接线条件下，在断路器分闸时，断开一路电源支路，同时保留另外两相取电正常动作，实现整流后直流电压有过零，可控硅两端电压可过零,从而实现进出线错接(反接线)可关断可控硅，从而实现反接线功能。

如图11及图12所示，采用相同的电源电路情况下，断开A相(相当于第一L相电源支路)，可控硅两端电压最大值563V，最小值为36V，有效值约300V，周期内电压不能到零点，当产品脱扣时同步将B相断开结果同A相。由此可见，只有在A相(相当于第一L相电源支路)、B相(相当于第二L相电源支路)采用半波整流，断开全桥整流的C相(相当于第三L相电源支路)，才能实现电压过零。因此，本实施例中，第三L相电源支路与试验电路进行连接，其分断保持与断路器分合闸同步，当漏电保护时，断路器分闸，第三L相电源支路断开，第一L相电源支路、第二L相电源支路此时为半波整流，可以实现电压过零。

基于以上，本实用新型同时提供一种漏电保护装置，包括如上实施例所述的漏电保护电路，所述漏电保护装置可以为断路器等开关电器。

需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示相对重要性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术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，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (12)

1.一种漏电保护电路，包括：电源电路(110)、漏电检测电路(120)、脱扣电路(130)、控制电路(140)以及试验电路S1；其特征在于：

试验电路S1包括至少一个与漏电保护装置的分合闸同步的分合闸断点；

所述电源电路(110)包括第一L相电源支路L1、第二L相电源支路L2、第三L相电源支路L3、N相电源支路(114)、整流电路(115)；

所述整流电路(115)包括：二极管VD1、二极管VD2、二极管VD3、二极管VD4、二极管VD5、以及二极管VD6；

所述第一L相电源支路L1与二极管VD2的负极连接，通过所述二极管VD2实现半波整流；

所述第二L相电源支路L2与所述二极管VD5的正极连接，通过所述二极管VD5实现半波整流；

所述第三L相电源支路L3分别与所述二极管VD3的负极和二极管VD6的正极连接，通过所述二极管VD3、二极管VD6实现全波整流,试验电路S1的分合闸断点串联在第三L相电源支路L3与整流电路(115)之间，使该第三L相电源支路L3的分断保持与漏电保护装置分合闸同步；

所述N相电源支路(114)分别与所述二极管VD1的负极和二极管VD4的正极连接，通过所述二极管VD1、二极管VD4实现全波整流。

2.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：所述试验电路S1包括试验电阻R60、由试验按钮驱动的试验断点，以及由漏电保护装置分合闸操作驱动的分合闸断点，试验断点、分合闸断点和试验电阻R60均串接在试验电路S1的回路中，且分合闸断点串联在第三L相电源支路L3与整流电路(115)之间。

3.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：所述漏电检测电路(120)包括：零序互感器TA、检测电路(121)、以及检测芯片(122)，所述检测电路(121)的检测端连接所述零序互感器TA，所述检测电路(121)的输出端与所述检测芯片(122)的信号输入管脚(In1，In2)连接，所述检测芯片(122)的信号输出管脚OS与所述控制电路(140)连接，所述检测电路(121)用于检测零序互感器TA的信号，并输入给所述检测芯片(122)，所述检测芯片(122)根据检测电路的信号控制所述控制电路(140)。

4.根据权利要求3所述的漏电保护电路，其特征在于：所述检测电路包括：至少一个动作值电阻(R*，R**)、双向二极管D1、串联电阻R2、串联电阻R3、以及电容C1，所述动作值电阻(R*,R**)并联于所述零序互感器TA两个接线端，所述串联电阻R2第一端串联于所述零序互感器TA及动作值电阻(R*,R**)的第一端，所述串联电阻R2第二端连接至所述检测芯片的第一输入管脚In1，所述串联电阻R3第一端串联于所述零序互感器TA及动作值电阻(R*,R**)的第二端，所述串联电阻R3第二端连接至所述检测芯片的第二输入管脚In2。

5.根据权利要求4所述的漏电保护电路，其特征在于：所述检测电路还包括：滤波电容C3和滤波电容C2；所述滤波电容C3一端并联于所述串联电阻R2的第二端，另一端接地设置；所述滤波电容C2一端并联与串联电阻R3的第二端，另一端接地设置。

6.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：所述二极管VD5的负极、二极管VD6的负极、二极管VD4的负极连接到一起作为整流电路(115)第一输出端，所述整流电路(115)的第一输出端连接脱扣电路(130)，以及控制电路(140)；

二极管VD2的正极、二极管VD3的正极、VD1的正极连接到一起作为整流电路(115)的第二输出端，所述整流电路(115)的第二输出端连接至脱扣电路(130)，以及控制电路(140)，和/或接地GND。

7.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：试验电路S1的两端连接在N相电源支路和第三L相电源支路L3之间。

8.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：所述脱扣电路包括脱扣线圈(KA1,KA2)和与之并联的二极管VD7，所述二极管VD7的负极连接所述电源电路(110)，所述二极管VD7的正极连接至所述漏电检测电路的检测芯片电源端VDD。

9.根据权利要求8所述的漏电保护电路，其特征在于：所述二极管VD7与所述检测芯片电源端VDD之间还串联有串联电阻R5、串联电阻R6、以及并联一滤波电容C7。

10.根据权利要求1所述的漏电保护电路，其特征在于：所述控制电路(140)包括：并联于所述脱扣电路(130)的可控硅VT1、串联于可控硅VT1的可控硅VT2、以及连接于可控硅VT1的G极的串联电阻R4、以及与所述串联电阻R4串联的二极管VD8，所述可控硅VT2的G极连接所述漏电检测电路(120)的信号输出端，所述二极管VD8的正极连接所述电源电路的输出端，所述二极管VD8的负极连接所述串联电阻R4。

11.根据权利要求10所述的漏电保护电路，其特征在于：所述可控硅VT2的G极还并联有一滤波电容C4。

12.一种漏电保护装置，其特征在于，包括如权利要求1-11任一所述的漏电保护电路，漏电保护装置合闸时，手柄、操作机构或者动触头驱动试验电路S1的分合闸断点闭合，或者该分合闸断点自动复位闭合；在漏电保护装置分闸时，手柄、操作机构或者动触头驱动该分合闸断点断开，或者该分合闸断点自动复位断开。