一种防故障失效的安全漏电保护器转让专利

申请号 : CN201310235037.8

文献号 : CN103337830B

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发明人 : 刘圣平

申请人 : 刘圣平

摘要 :

本发明涉及一种防故障失效的安全漏电保护器。采用的技术方法:用零序电流互感器次级线圈在串联电阻上的分压来维持常通闭锁与失持反锁及逻辑控制电路处于常通状态,控制驱动执行电路接通负载交流电源;用零序电流互感器次级线圈感应的漏电信号电压来触发常通闭锁与失持反锁及逻辑控制电路处于截止状态,强迫驱动执行电路切断负载交流电源,实现漏电保护控制;用失持底限和反锁电路及逻辑控制电路来监控零序电流互感器次级线圈断线和电路某处开路或短路等异常故障,并进行失持反锁或闭锁截止的安全保护控制,强迫驱动执行电路切断负载的交流电源。因而,本发明能避免或防止自身异常故障时的触电事故,确保用电时人身安全。

权利要求 :

1.一种防故障失效的安全漏电保护器,包括零序电流互感器H、交流降压整流直流稳压电源(7)、执行电路(8),其特征在于:还包括正常导通维持及信号检测电路(1)、上下基限设置电路(2)、低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6);所述的正常导通维持及信号检测电路(1)的信号输入端Vi1和Vi2连接零序电流互感器H的次级线圈n3两端,正常导通维持及信号检测电路(1)的信号输出端连接低下常通/高上闭锁电路(3)的信号输入端(Vi)和维持常通/失持反锁电路(5)的信号输入端(Vi),正常导通维持及信号检测电路(1)的电源正极连接交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+2或V+1;所述的上下基限设置电路(2)的反馈输入端连接逻辑控制电路及驱动电路(6)的反馈输出端(Vf),上下基限设置电路(2)的基限输出端(VH/VL)连接低下常通/高上闭锁电路(3)的基限输入端(Vz/Vm),上下基限设置电路(2)的电源输入端(VR)连接维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER),上下基限设置电路(2)的电源输入端(VR)或者连接交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+1;所述的低下常通/高上闭锁电路(3)的输出端(Vo/VQ)连接逻辑控制电路及驱动电路(6)的一个输入端;所述的失持底限设置电路(4)底限输入端(Vd)连接正常导通维持及信号检测电路(1)的异常检测端(Vt),或者所述的失持底限设置电路(4)底限输入端(Vd)对外连接低下常通/高上闭锁电路(3)的输出端(Vo/VQ),或者所述的失持底限设置电路(4)底限输入端(Vd)连接维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER),失持底限设置电路(4)的底限输出端连接维持常通/失持反锁电路(5)的反锁控制端(VS);所述的维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER)还连接逻辑控制电路及驱动电路(6)的另一个输入端;所述的逻辑控制电路及驱动电路(6)输出端(VJ)连接执行电路(8)的输入端,逻辑控制电路及驱动电路(6)电源正极连接交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3;所述的交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+1连接低下常通/高上闭锁电路(3)和失持底限设置电路(4)及维持常通/失持反锁电路(5)的电源正极端,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3>V+2>V+1,交流降压整流直流稳压电源(7)的两交流电源输入端连接在交流开关或继电器常开触点J的交流负载侧两交流电线L1、N1之上;所述的执行电路(8)的输出端或继电器常开触点J控制被控交流负载的交流电源的通和断;QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源;所述的零序电流互感器H的次级线圈n3只经过中间电路环节间接顺序控制执行电路(8)属顺控方式,或者零序电流互感器H的次级线圈n3即经过中间电路环节间接顺序控制又直接串联控制执行电路(8)属复控方式。

2.根据权利要求1所述的一种防故障失效的安全漏电保护器,其特征在于:该保护器还包括专用全安稳控集成电路2WKD;所述的专用全安稳控集成电路2WKD内有两个输入并联、输出分开互补的独立单元电路,其第一独立单元电路的正向输出端(Vo1)和第二独立单元电路的反向输出端(Vo2)直接串联驱动小功率执行电路(8),或者由三极管2TV1、2TV2和稳压管2WD1、2WD2及电阻2R7、2R8外围分立元器件组成的驱动电路来驱动大功率执行电路(8),所述的小功率执行电路(8)由继电器2J1、二极管2D1、2D2构成,所述的大功率执行电路(8)由继电器2J、二极管2D3构成;所述的专用全安稳控集成电路2WKD中每个独立单元电路都由所述的正常导通维持及信号检测电路(1)、上下基限设置电路(2)、低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6)、外配电阻2Rm组成,或者每个独立单元电路由通用的模拟集成运算放大器或电压比较器、或数字电路、或单片机程序控制电路配合少量外围分立元器件构成的防失控电路替换;所述的零序电流互感器H次级线圈2n3的一端2Vi1连接在专用全安稳控集成电路2WKD的信号输入端(Vi),零序电流互感器H次级线圈2n3的另一端2Vi2连接在专用全安稳控集成电路2WKD的底限设置端(Vd/Vt);所述的专用全安稳控集成电路2WKD的电源正极(Vcc)接直流电源电压V+1,专用全安稳控集成电路2WKD的接地端(GND)连接交流降压整流直流稳压电源(7)的接地端(GND);专用全安稳控集成电路2WKD的正向输出端(Vo1)对内连接维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER),专用全安稳控集成电路2WKD的反向输出端(Vo2)对内连接低下常通/高上闭锁电路(3)的输出端(Vo/VQ),专用全安稳控集成电路2WKD的基限设置端(Vz/Vm)对接地端(GND)外串电阻2Rm,用以调节或改变专用全安稳控集成电路2WKD内部低下常通/高上闭锁电路(3)的触发灵敏度;专用全安稳控集成电路

2WKD的反向输出端(Vo2)对稳压二极管2WD2的负极串接电阻2R7,稳压二极管2WD2的正极接三极管2TV2的基极,三极管2TV2的发射极与接地端(GND)连接,三极管2TV2的集电极接在二极管2D3的正极,继电器2J线圈两端并接在二极管2D3的正极和负极,二极管2D3负极连接三极管2TV1的集电极;专用全安稳控集成电路2WKD的正向输出端(Vo1)接电阻2R8或二极管2D1负极,电阻2R8另一端接稳压二极管2WD1的正极,稳压二极管2WD1的负极接三极管2TV1的基极,三极管2TV1的发射极接直流电源电压V+3;专用全安稳控集成电路2WKD的反向输出端(Vo2)或者连接二极管2D2负极和继电器2J1线圈的一端,继电器2J1线圈的另一端连接二极管2D1、2D2的正极;交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点2J或2J1的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3高于V+2,直流电源电压V+2高于V+1,所述的零序电流互感器H的次级线圈2n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1,继电器2J或2J1的两对常开触点2J或2J1控制被控交流负载的交流电源的通和断,QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。

3.根据权利要求1所述的一种防故障失效的安全漏电保护器,其特征在于:该保护器还包括专用安全控制集成电路3AKD;所述的正常导通维持及信号检测电路(1)包括零序电流互感器H的次级线圈3n3和电阻3R1、3R2、3R3,所述的上下基限设置电路(2)包括电阻3R4、

3R5、3R6,以专用安全控制集成电路3AKD为核心电路内有两个输入并联、输出分开互补的独立单元电路,核心电路内第一独立单元电路的正向输出端(VC1)和第二独立单元电路的反向输出端(VC2)直接串联驱动小功率执行电路(8),或者由三极管3TV1、3TV2和稳压管3WD1、

3WD2及电阻3R7、3R8外围分立元器件组成的驱动电路来串联驱动大功率执行电路(8),所述的小功率执行电路(8)由继电器3J1、二极管3D1、3D2构成,所述的大功率执行电路(8)由继电器3J、二极管3D3构成,所述的核心电路中每个独立单元电路都由所述的低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6)、外配电阻3R9组成,或者每个独立单元电路由通用的模拟集成运算放大器或电压比较器、或数字电路、或单片机程序控制电路配合少量外围分立元器件构成的防失控电路替换;所述的零序电流互感器H次级线圈3n3的一端3Vi1连接电阻3R1的一端,所述的零序电流互感器H次级线圈3n3的另一端3Vi2连接电阻3R2、3R3的连接点,电阻3R1另一端按顺控方式应连接直流电源电压V+2、按复控方式应连接三极管3TV1的集电极,电阻3R2另一端接地(GND),电阻3R3另一端接至核心电路的信号输入端(Vi);所述的核心电路的电源正极(Vcc)接直流电源电压V+1,核心电路的接地端(GND)连接交流降压整流直流稳压电源(7)的接地端(GND);电阻3R4、3R5、3R6星形并联后接至核心电路的基限设置端(Vz/Vm),电阻3R4另一端接地(GND),电阻3R5另一端接直流电源电压V+1,电阻3R6另一端与电阻3R7并接于核心电路的反向输出端(VC2)上;电阻3R7另一端接稳压二极管3WD2的负极,稳压二极管3WD2的正极接三极管3TV2的基极,三极管3TV2的发射极接地(GND),三极管3TV2的集电极接在二极管3D3的正极,继电器3J线圈两端并接在二极管3D3的正极和负极,二极管3D3负极按顺控方式应连接三极管3TV1的集电极,二极管3D3负极按复控方式应连接零序电流互感器H次级线圈3n3的3Vi2端;所述的核心电路的底限设置端(Vd/VQ)连接电阻3R9,电阻3R9另一端接直流电源电压V+3;所述的核心电路的正向输出端(VC1)接电阻3R8或二极管3D1负极,电阻3R8另一端接稳压二极管3WD1的正极,稳压二极管3WD1的负极接三极管3TV1的基极,三极管3TV1的发射极接在直流电源电压V+3上;所述的核心电路的反向输出端(VC2)或者连接二极管3D2负极和继电器3J1线圈的一端,继电器3J1线圈的另一端连接二极管3D1、3D2的正极;所述的交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点3J或3J1的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3高于V+2,直流电源电压V+2高于V+1;零序电流互感器H的次级线圈3n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1;继电器3J或3J1的两对常开触点3J或3J1控制被控交流负载的交流电源的通和断;QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。

4.根据权利要求1所述的一种防故障失效的安全漏电保护器,其特征在于:所述的正常导通维持及信号检测电路(1)包括零序电流互感器H的次级线圈4n3、电容4C、电阻4R1、

4R2和稳压管4WD1、4WD2与三极管4TV1、4TV2,所述的上下基限设置电路(2)包括电阻4R1、

4R2,所述的低下常通/高上闭锁电路(3)包括电阻4R1、4R2和二极管4D4、4D5和稳压管4WD1、

4WD2,失持底限设置电路(4)包括异常检测电路TDS,维持常通/失持反锁电路(5)包括模拟集成运算放大器或电压比较器4A1、4A2和二极管4D1、4D2、电阻4R3,所述的逻辑控制电路及驱动电路(6)包括三极管4TV1、4TV2,所述的交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压只需V+1;所述的执行电路(8)由继电器4J、二极管4D3构成,执行电路(8)或者只由第1单元电路或第2单元电路单独驱动,所述的第1单元电路由三极管4TV1、稳压管

4WD1、二极管4D1、电阻4R1和模拟集成运算放大器或电压比较器4A1组成,所述的第2单元电路由三极管4TV2、稳压管4WD2、二极管4D2、电阻4R2和模拟集成运算放大器或电压比较器

4A2组成;所述的零序电流互感器H次级线圈4n3的两个输出端4Vi1、4Vi2并接电容4C后串接在电阻4R1、4R2之间,零序电流互感器H次级线圈4n3的输出端4Vi1作为第1单元电路信号输入端还连接二极管4D5负极和模拟集成运算放大器或电压比较器4A1的反相输入端及模拟集成运算放大器或电压比较器4A2的正相输入端,零序电流互感器H次级线圈4n3的输出端4Vi2作为第2单元电路信号输入端还连接二极管4D4正极和异常检测电路TDS的输入端(Vt/Vd);电阻4R1另一端连接二极管4D1、4D4的负极和稳压管4WD1正极,稳压管4WD1负极连接三极管4TV1的基极,三极管4TV1的发射极接在直流电源电压V+1上;电阻4R2另一端连接二极管4D2、4D5的正极和稳压管4WD2负极,稳压管4WD2正极连接三极管4TV2的基极,三极管4TV2的发射极接地端(GND);三极管4TV2的集电极接在二极管4D3的正极,继电器

4J线圈两端并接在二极管4D3的正极和负极,二极管4D3负极连接三极管4TV1的集电极;

模拟集成运算放大器或电压比较器4A1的正相输入端和模拟集成运算放大器或电压比较器

4A2的反相输入端并接在异常检测电路TDS的输出端(VS)上;模拟集成运算放大器或电压比较器4A1、4A2的电源正极端连接在直流电源电压V+1上,模拟集成运算放大器或电压比较器4A1、4A2的电源负极接地(GND);模拟集成运算放大器或电压比较器4A1的输出端连接二极管4D1正极和电阻4R3,电阻4R3另一端连接在直流电源电压V+1上;模拟集成运算放大器或电压比较器4A2的输出端连接二极管4D2负极;交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点4J的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压只需V+1;所述的零序电流互感器H的次级线圈4n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1,继电器4J的两对常开触点4J控制被控交流负载的交流电源的通和断;QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。

5.根据权利要求1所述的一种防故障失效的安全漏电保护器,其特征在于:该保护器还包括专用越底反控集成电路5FKD;所述的正常导通维持及信号检测电路(1)包括零序电流互感器H次级线圈5n3和电阻5R1、5R2、5R3,所述的上下基限设置电路(2)包括电阻5R4、

5R5、5R6,所述的低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6)、外配电阻5R9、5R10构成专用越底反控集成电路

5FKD,或者由通用的模拟集成运算放大器或电压比较器、或数字电路、或单片机程序控制电路配合少量外围分立元器件构成专用越底反控集成电路5FKD,所述的逻辑控制电路及驱动电路(6)直接串联驱动小功率执行电路(8),或者由三极管5TV1、5TV2和稳压管5WD1、5WD2及电阻5R7、5R8外围分立元器件组成的驱动电路来串联驱动大功率执行电路(8),所述的大功率执行电路(8)由继电器5J、二极管5D3构成,所述的零序电流互感器H次级线圈5n3的一端5Vi1连接电阻5R1的一端,零序电流互感器H次级线圈5n3的另一端5Vi2连接电阻5R2、5R3的连接点,电阻5R1另一端连接直流电源电压V+2,电阻5R2另一端接地(GND),电阻5R3另一端接至专用越底反控集成电路5FKD的信号输入端(Vi),专用越底反控集成电路5FKD的电源正极Vcc接直流电源电压V+1,专用越底反控集成电路5FKD的接地端(GND)连接交流降压整流直流稳压电源(7)的接地端(GND);电阻5R4、5R5串联接点接至专用越底反控集成电路

5FKD的下限设置端(VL),电阻5R4另一端接地端(GND),电阻5R5、5R6串联接点接至专用越底反控集成电路5FKD的上限设置端(VH),电阻5R6另一端接直流电源电压V+1,电阻5R7接于专用越底反控集成电路5FKD的反向输出端(VOF)上,电阻5R7另一端接稳压二极管5WD2的负极,稳压二极管5WD2的正极接三极管5TV2的基极,三极管5TV2的发射极接地端(GND),三极管5TV2的集电极接在二极管5D3的正极,继电器5J线圈两端并接在二极管5D3的正极和负极,二极管5D3负极连接三极管5TV1的集电极,专用越底反控集成电路5FKD的正向输出端(VOZ)接电阻5R8,电阻5R8另一端接稳压二极管5WD1的正极,稳压二极管5WD1的负极接三极管5TV1的基极,三极管5TV1的发射极接在直流电源电压V+3或V+1上,专用越底反控集成电路5FKD的复位反控端(BER)连接电阻5R9、5R10串联接点,电阻5R10另一端接地端(GND),电阻5R9另一端接直流电源电压V+1,交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点5J的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3高于V+2,直流电源电压V+2高于V+1,所述的零序电流互感器H的次级线圈5n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1,继电器5J的两对常开触点5J控制被控交流负载的交流电源的通和断,QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。

说明书 :

一种防故障失效的安全漏电保护器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种触电或漏电保护器,特别涉及一种防故障失效的安全漏电保护器。其特性是:不仅在正常工作时对交流负载(用电器)的漏电或触电能进行闭锁断电的安全保护控制,而且在其自身发生常见的异常故障时,也能及时可靠地进行反锁或闭锁截止保护控制,强迫切断交流负载(用电器)的交流电源,将交流负载(用电器)和用电者置于安全状态,能避免或防止自身异常故障时的触电事故,确保用电时人身安全。因而,本发明是一种“本质性安全”的漏电保护器,其优异性能具有重要的实用价值和社会效益;也可推动该技术领域国家技术标准的修改升级。

背景技术

[0002] 为了核实本发明的新颖性,设计人查阅了大量相关技术资料(专业书籍、报刊),也检索了相关专利文献。现有旧式漏电保护器种类繁多,在正常时对交流负载(用电器)的漏电或触电都基本能进行有效保护控制,但普遍潜在着致命的缺陷:当其自身若发生异常故障时,其保护功能就会失效而形成失控拒跳,遇有漏电或触电也不能及时切断交流负载(用电器)的交流电源,也就不能保护触电者安全。现实中,任何机电产品又是难免会发生异常故障的,例如:零序电流互感器H的次级线圈和脱扣线圈是最容易发生断线或短路故障的,或者电路某处发生开路或短路故障也是常见的。此时,遇有漏电流信号也不能触发控制电路动作而形成拒跳,不能及时切断负载供电,失去漏电保护作用,这是该领域久被忽视的技术难题。因此,现有的漏电保护器都只有设置试验按钮检验其安全保护功能是否有效,并警告使用者定期检验功效。然而,在实际使用中,用户往往会忽视或忘记或不方便进行有效性检验,这就让部分功能失效的假安漏电保护器在电网上运行,对人身潜伏着致命的危险!相反,人们还误认为它是安全有效的,故此,现有旧式漏电保护器在异常失效时容易发生触电伤亡事故。

发明内容

[0003] 本发明主要解决现有旧式漏电保护器控制电路,经常因自身异常故障而失效失控,不能及时切断负载供电,存在着安全隐患、严重威胁人身安全的技术问题;提供一种在其本身发生异常故障时,也能及时可靠地进行反锁或闭锁截止保护控制,强迫断开交流负载(用电器)的交流电源,能避免和防止异常故障失效时触电的、新式“本质性安全”的漏电保护器。
[0004] 本发明解决上述技术问题的思路和方法是:用零序电流互感器次级线圈在串联电阻上的分压来维持常通闭锁与失持反锁及逻辑控制电路处于常通状态,控制驱动执行电路接通负载工作电源;用零序电流互感器次级线圈感应的漏电信号电压来触发常通闭锁与失持反锁及逻辑控制电路处于截止状态,强迫驱动执行电路切断负载工作电源,实现漏电保护控制;用失持底限和反锁电路及逻辑控制电路来监控零序电流互感器次级线圈断线和电路某处开路或短路等异常故障,并进行失持反锁保护控制,强迫驱动执行电路切断交流负载工作电源。
[0005] 本发明按照上述技术思路和方法,采取的技术措施或技术方案是:本发明包括零序电流互感器H、交流降压整流直流稳压电源(7)、执行电路(8),其特征在于:还包括正常导通维持及信号检测电路(1)、上下基限设置电路(2)、低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6);所述的正常导通维持及信号检测电路(1)的信号输入端Vi1和Vi2连接零序电流互感器H的次级线圈n3两端,正常导通维持及信号检测电路(1)的信号输出端连接低下常通/高上闭锁电路(3)的信号输入端(Vi)和维持常通/失持反锁电路(5)的信号输入端(Vi),正常导通维持及信号检测电路(1)的电源正极连接交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+2或V+1;所述的上下基限设置电路(2)的反馈输入端连接逻辑控制电路及驱动电路(6)的反馈输出端(Vf),上下基限设置电路(2)的基限输出端(VH/VL)连接低下常通/高上闭锁电路(3)的基限输入端(Vz/Vm),上下基限设置电路(2)的电源输入端(VR)连接维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER),上下基限设置电路(2)的电源输入端(VR)或者连接交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+1;所述的低下常通/高上闭锁电路(3)的输出端(Vo/VQ)连接逻辑控制电路及驱动电路(6)的一个输入端;所述的失持底限设置电路(4)底限输入端(Vd)连接正常导通维持及信号检测电路(1)的异常检测端(Vt),或者所述的失持底限设置电路(4)底限输入端(Vd)对外连接低下常通/高上闭锁电路(3)的输出端(Vo/VQ),或者所述的失持底限设置电路(4)底限输入端(Vd)连接维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER),失持底限设置电路(4)的底限输出端连接维持常通/失持反锁电路(5)的反锁控制端(VS);所述的维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER)还连接逻辑控制电路及驱动电路(6)的另一个输入端;所述的逻辑控制电路及驱动电路(6)输出端(VJ)连接执行电路(8)的输入端,逻辑控制电路及驱动电路(6)电源正极连接交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3;所述的交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+1连接低下常通/高上闭锁电路(3)和失持底限设置电路(4)及维持常通/失持反锁电路(5)的电源正极端,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3>V+2>V+1,交流降压整流直流稳压电源(7)的两交流电源输入端连接在交流开关或继电器常开触点J的交流负载侧两交流电线L1、N1之上;所述的执行电路(8)的输出端或继电器常开触点J控制被控交流负载的交流电源的通和断;QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源;所述的零序电流互感器H的次级线圈n3只经过中间电路环节间接顺序控制执行电路(8)属顺控方式,或者零序电流互感器H的次级线圈n3即经过中间电路环节间接顺序控制又直接串联控制执行电路(8)属复控方式。
[0006] 本发明的电路框图工作原理如下:
[0007] 1、人工按下启动按钮QD后,执行电路(8)输出端的常开触点J维持吸合状态,持续接通交流电源,漏电保护器系统控制电路及其被控交流负载(用电器)得电工作。当电路正常工作,由正常导通维持及信号检测电路(1)中Vi1、Vi2的常通维持电位经过顺控方式或复控方式来控制执行电路(8)的继电器维持吸合状态给交流负载(用电器)供电的。当零序电流互感器H的次级线圈n3的输出信号为零或较小时,正常导通维持及信号检测电路(1)给低下常通/高上闭锁电路(3)和维持常通/失持反锁电路(5)的输入端(Vi)电位低于基限设置端(Vz/Vm)的下基限位而高于底限,使低下常通/高上闭锁电路(3)的输出端(Vo)和维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc)输出维持常通信号给逻辑控制电路及驱动电路(6),进而推动执行电路(8)接通负载交流(用电器)交流电源,使系统电路进入正常的维持导通状态。
[0008] 2、当交流负载(用电器)漏电流超过规定值,使零序电流互感器H的次级线圈n3输出的交流信号较大时,使正常导通维持及信号检测电路(1)给低下常通/高上闭锁电路(3)和维持常通/失持反锁电路(5)的输入端(Vi)电位高于上下基限设置电路(2)的上基限位,使低下常通/高上闭锁电路(3)高上闭锁翻转,直接或间接输出闭锁截止信号给逻辑控制电路及驱动电路(6),也使失持底限设置电路(4)和维持常通/失持反锁电路(5)给逻辑控制电路及驱动电路(6)输出闭锁截止信号,进而强迫执行电路(8)断开交流负载(用电器)电源,使系统电路进入安全的闭锁断电状态。
[0009] 3、当输入端的零序电流互感器H的次级线圈n3断线或短路时,会使正常导通维持及信号检测电路(1)给低下常通/高上闭锁电路(3)和维持常通/失持反锁电路(5)的输入端(Vi)电位低于失持底限设置电路(4)设置的失持底限,使维持常通/失持反锁电路(5)输出端(Vc)输出失持闭锁信号给逻辑控制电路及驱动电路(6),而逻辑控制电路及驱动电路(6)再输出异常截止信号,进而强迫执行电路(8)断开交流负载(用电器)电源,使系统电路因外部异常故障而进入安全的闭锁断电状态。
[0010] 4、当由正常导通维持及信号检测电路(1)、上下基限设置电路(2)、低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6)所组成的安全漏电保护电路系统本身某处发生开路悬空、或短路、或器件损坏等异常故障时,由于安全漏电保护电路系统内部的并列备份、逻辑互锁监控作用,也仍然使逻辑控制电路及驱动电路(6)输出异常闭锁截止信号,进而强迫执行电路(8)断开交流负载(用电器)电源,使安全漏电保护电路系统本身因异常故障而进入安全的闭锁断电状态。
[0011] 因此,本发明的有益效果是:
[0012] 不仅在正常工作时对交流负载(用电器)的漏电或触电能进行闭锁断电的安全保护控制,而且在其自身发生常见的异常故障时,也能及时可靠地进行反锁或闭锁截止保护控制,强迫切断交流负载(用电器)的交流电源,将交流负载(用电器)和用电者置于安全状态,能避免或防止自身异常故障时的触电事故,确保用电时人身安全。因而,本发明是一种“本质性安全”的漏电保护器,其优异性能具有重要的实用价值和社会效益;也可推动该技术领域国家技术标准的修改升级。

附图说明

[0013] 图1是本发明的电路原理框图。
[0014] 图2是本发明实施例1的具体电路原理图。
[0015] 图3是本发明实施例2的具体电路原理图。
[0016] 图4是本发明实施例3的具体电路原理图。
[0017] 图5是本发明实施例4的具体电路原理图。
[0018] 图1中:(1)为正常导通维持及信号检测电路,(2)为上下限位设置电路,(3)为维持常通、放大触锁电路,(4)为失持底限设置电路,(5)为维持常通/失持反锁电路,(6)为逻辑控制电路及驱动电路,(7)为交流降压整流直流稳压电源,(8)为执行电路,H为零序电流互感器。

具体实施方式

[0019] 下面通过实施例,并结合附图,对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0020] 实施例1~4的电路原理框图,如图1所示:(1)为正常导通维持及信号检测电路,(2)为上下限位设置电路,(3)为维持常通、放大触锁电路,(4)为失持底限设置电路,(5)为维持常通/失持反锁电路,(6)为逻辑控制电路及驱动电路,(7)为交流降压整流直流稳压电源,(8)为执行电路,H为零序电流互感器。
[0021] 实施例1的具体电路原理图,如图2所示。本实施例还包括专用全安稳控集成电路2WKD;所述的专用全安稳控集成电路2WKD内有两个输入并联、输出分开互补的独立单元电路,其第一独立单元电路的正向输出端(Vo1)和第二独立单元电路的反向输出端(Vo2)直接串联驱动小功率执行电路(8),或者由三极管2TV1、2TV2和稳压管2WD1、2WD2及电阻2R7、2R8外围分立元器件组成的驱动电路来驱动大功率执行电路(8),所述的小功率执行电路(8)由继电器2J1、二极管2D1、2D2构成,所述的大功率执行电路(8)由继电器2J、二极管2D3构成;所述的专用全安稳控集成电路2WKD中每个独立单元电路都由所述的正常导通维持及信号检测电路(1)、上下基限设置电路(2)、低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6)、外配电阻2Rm组成,或者每个独立单元电路由通用的模拟集成运算放大器或电压比较器、或数字电路、或单片机程序控制电路配合少量外围分立元器件构成的防失控电路替换。
[0022] 实施例1的具体电路连接方式:所述的零序电流互感器H次级线圈2n3的一端2Vi1连接在专用全安稳控集成电路2WKD的信号输入端(Vi),零序电流互感器H次级线圈2n3的另一端2Vi2连接在专用全安稳控集成电路2WKD的底限设置端(Vd/Vt);所述的专用全安稳控集成电路2WKD的电源正极(Vcc)接直流电源电压V+1,专用全安稳控集成电路2WKD的接地端(GND)连接交流降压整流直流稳压电源(7)的接地端(GND);专用全安稳控集成电路2WKD的正向输出端(Vo1)对内连接维持常通/失持反锁电路(5)的输出端(Vc/Ve/BER),专用全安稳控集成电路2WKD的反向输出端(Vo2)对内连接低下常通/高上闭锁电路(3)的输出端(Vo/VQ),专用全安稳控集成电路2WKD的基限设置端(Vz/Vm)对接地端(GND)外串电阻2Rm,用以调节或改变专用全安稳控集成电路2WKD内部低下常通/高上闭锁电路(3)的触发灵敏度;专用全安稳控集成电路2WKD的反向输出端(Vo2)对稳压二极管2WD2的负极串接电阻2R7,稳压二极管2WD2的正极接三极管2TV2的基极,三极管2TV2的发射极与接地端(GND)连接,三极管2TV2的集电极接在二极管2D3的正极,继电器2J线圈两端并接在二极管2D3的正极和负极,二极管2D3负极连接三极管2TV1的集电极;专用全安稳控集成电路
2WKD的正向输出端(Vo1)接电阻2R8或二极管2D1负极,电阻2R8另一端接稳压二极管2WD1的正极,稳压二极管2WD1的负极接三极管2TV1的基极,三极管2TV1的发射极接直流电源电压V+3;专用全安稳控集成电路2WKD的反向输出端(Vo2)或者连接二极管2D2负极和继电器
2J1线圈的一端,继电器2J1线圈的另一端连接二极管2D1、2D2的正极;交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点2J或2J1的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3高于V+2,直流电源电压V+2高于V+1,所述的零序电流互感器H的次级线圈2n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1,继电器2J或2J1的两对常开触点2J或2J1控制被控交流负载的交流电源的通和断,QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。
[0023] 实施例1的电路工作原理:
[0024] 人工按下启动按钮QD后,继电器的常开触点2J或2J1维持吸合状态,持续接通交流电源,漏电保护器控制电路系统及其被控交流负载(用电器)得电工作。若被控交流负载(用电器)正常工作,无漏电/触电发生,通过交流电源线L1、N1上的电流大小相等、方向相反,在零序电流互感器H环形铁心内感应的磁通抵消为零,故在零序电流互感器H次级线圈2n3的两端无交流电流/电压产生,专用全安稳控集成电路2WKD信号输入端Vi的电位正好高于底限(Vd/Vt)而低于下基限(Vz/Vm),使专用全安稳控集成电路2WKD的反锁输出端(Vc/Ve)输出高电位维持基限设置端(Vz/Vm)处于基准限位,专用全安稳控集成电路2WKD的正向输出端Vo1输出低电位驱动三极管2TV1导通、反向输出端Vo2输出高电位驱动三极管2TV2导通,继电器2J或2J1线圈通电吸合,其两对常开触点2J或2J1接通被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持正常供电状态。
[0025] 若被控交流负载(用电器)发生漏电/触电,使交流电源线L1、N1上产生不平衡交流电流,在零序电流互感器H环形铁芯内产生感应磁通,故在零序电流互感器H次级线圈2n3的两端就产生感应电流/电压信号。若信号电压高于规定值,给专用全安稳控集成电路
2WKD信号输入端Vi的电位高于上下基限设置端(Vz/Vm)的上基限位,使专用全安稳控集成电路2WKD的反锁输出端(Vc/Ve)仍然输出高电位,其反向输出端(Vo2)输出低电平强制三极管2TV2截止、正向输出端Vo1输出高电平强制三极管2TV1截止,强迫继电器2J或2J1线圈断电释放,其两对常开触点2J或2J1切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持异常闭锁断电状态,使漏电/触电得到安全保护。
[0026] 当零序电流互感器H次级线圈2n3发生断线故障时,专用全安稳控集成电路2WKD内部的高上闭锁电路被触发,使其反向输出端Vo2输出低电平强制三极管2TV2截止、正向输出端Vo1输出高电平强制三极管2TV1截止、强迫继电器2J或2J1线圈断电释放,继电器2J或2J1两对常开触点2J或2J1切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持闭锁断电状态,避免发生失效假保的运行状态。
[0027] 当专用全安稳控集成电路2WKD内部器件某处损坏、或者其8个引出端某处发生开路或短路、或者次级线圈2n3的两端发生短路故障时,专用全安稳控集成电路2WKD内部的逻辑控制电路或失持反锁电路被触发,迫使专用全安稳控集成电路2WKD的反向输出端Vo2输出低电平强制三极管2TV2截止、正向输出端Vo1输出高电平强制三极管2TV1截止,强迫继电器2J或2J1线圈断电释放,其两对常开触点2J或2J1切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持异常闭锁断电状态,避免发生失效假保的运行状态。
[0028] 可见,实施例1不仅在正常工作时对交流负载(用电器)的漏电或触电能进行闭锁断电的安全保护控制,而且在其自身发生常见的异常故障时,也能及时可靠地进行反锁或闭锁截止保护控制,强迫切断交流负载(用电器)的交流电源,将交流负载(用电器)和用电者置于安全状态,能避免或防止自身故障失效时的触电事故,确保用电时人身安全。因而,实施例1是一种“本质性安全”的漏电保护器。
[0029] 实施例2的具体电路原理图,如图3所示。本实施例还包括专用安全控制集成电路3AKD;所述的正常导通维持及信号检测电路(1)包括零序电流互感器H的次级线圈3n3和电阻3R1、3R2、3R3,所述的上下基限设置电路(2)包括电阻3R4、3R5、3R6,以专用安全控制集成电路3AKD为核心电路内有两个输入并联、输出分开互补的独立单元电路,核心电路内第一独立单元电路的正向输出端(VC1)和第二独立单元电路的反向输出端(VC2)直接串联驱动小功率执行电路(8),或者由三极管3TV1、3TV2和稳压管3WD1、3WD2及电阻3R7、3R8外围分立元器件组成的驱动电路来串联驱动大功率执行电路(8),所述的小功率执行电路(8)由继电器3J1、二极管3D1、3D2构成,所述的大功率执行电路(8)由继电器3J、二极管3D3构成,所述的核心电路中每个独立单元电路都由所述的低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6)、外配电阻3R9组成,或者每个独立单元电路由通用的模拟集成运算放大器或电压比较器、或数字电路、或单片机程序控制电路配合少量外围分立元器件构成的防失控电路替换。
[0030] 实施例2的具体电路连接方式:所述的零序电流互感器H次级线圈3n3的一端3Vi1连接电阻3R1的一端,所述的零序电流互感器H次级线圈3n3的另一端3Vi2连接电阻3R2、3R3的连接点,电阻3R1另一端按顺控方式应连接直流电源电压V+2、按复控方式应连接三极管3TV1的集电极,电阻3R2另一端接地(GND),电阻3R3另一端接至核心电路的信号输入端(Vi);所述的核心电路的电源正极(Vcc)接直流电源电压V+1,核心电路的接地端(GND)连接交流降压整流直流稳压电源(7)的接地端(GND);电阻3R4、3R5、3R6星形并联后接至核心电路的基限设置端(Vz/Vm),电阻3R4另一端接地(GND),电阻3R5另一端接直流电源电压V+1,电阻3R6另一端与电阻3R7并接于核心电路的反向输出端(VC2)上;电阻3R7另一端接稳压二极管3WD2的负极,稳压二极管3WD2的正极接三极管3TV2的基极,三极管3TV2的发射极接地(GND),三极管3TV2的集电极接在二极管3D3的正极,继电器3J线圈两端并接在二极管
3D3的正极和负极,二极管3D3负极按顺控方式应连接三极管3TV1的集电极,二极管3D3负极按复控方式应连接零序电流互感器H次级线圈3n3的3Vi2端;所述的核心电路的底限设置端(Vd/VQ)连接电阻3R9,电阻3R9另一端接直流电源电压V+3;所述的核心电路的正向输出端(VC1)接电阻3R8或二极管3D1负极,电阻3R8另一端接稳压二极管3WD1的正极,稳压二极管3WD1的负极接三极管3TV1的基极,三极管3TV1的发射极接在直流电源电压V+3上;所述的核心电路的反向输出端(VC2)或者连接二极管3D2负极和继电器3J1线圈的一端,继电器3J1线圈的另一端连接二极管3D1、3D2的正极;所述的交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点3J或3J1的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3高于V+2,直流电源电压V+2高于V+1;
零序电流互感器H的次级线圈3n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1;继电器3J或3J1的两对常开触点3J或3J1控制被控交流负载的交流电源的通和断;QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。
[0031] 实施例2的电路工作原理:
[0032] 人工按下启动按钮QD后,继电器的常开触点3J或3J1维持吸合状态,持续接通交流电源,漏电保护器系统控制电路及其被控交流负载(用电器)得电工作。若被控交流负载(用电器)正常工作,无漏电/触电发生,通过交流电源线L1、N1上的电流大小相等、方向相反,在零序电流互感器H环形铁心内感应的磁通抵消为零,故在零序电流互感器H次级线圈3n3的两端无交流电流/电压产生,只有次级3n3线圈的直流电阻串接在电阻3R1、3R2上形成的直流分压落在3Vi1、3Vi2两输入端,输入端3Vi2经电阻3R3传给专用安全控制集成电路3AKD信号输入端Vi的电位正好高于底限而低于下基限,使专用安全控制集成电路3AKD的正向输出端(VC1)输出低电位驱动三极管3TV1导通、反向输出端(VC2)输出高电位驱动三极管3TV2导通,继电器3J线圈通电吸合,其两对常开触点接通被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持正常供电状态。此时,专用安全控制集成电路3AKD的上下基限设置端Vz/Vm因反馈电阻3R6的反馈作用处于上基限位状态。
[0033] 若被控交流负载(用电器)发生漏电/触电,使交流电源线L1、N1上产生不平衡交流电流,在零序电流互感器H环形铁芯内产生感应磁通,故在零序电流互感器H次级线圈3n3的两端就产生感应电流/电压信号。若信号电压高于规定值,给专用安全控制集成电路
3AKD信号输入端Vi的电位超越上下基限设置端(Vz/Vm)的上基限,立即触发专用安全控制集成电路3AKD使其反向输出端(VC2)输出低电平强制三极管3TV2截止、正向输出端(VC1)输出高电平强制三极管3TV1截止、强迫继电器3J或3J1线圈断电释放,其两对常开触点3J或3J1切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持异常闭锁断电状态,使漏电/触电得到安全保护。此时,专用安全控制集成电路3AKD的上下基限设置端(Vz/Vm)因反馈电阻
3R6的反馈作用处于下基限电位状态。
[0034] 当零序电流互感器H次级线圈3n3发生断线故障时,使输入端3Vi2、Vi电位极低,低于专用安全控制集成电路3AKD中的失持底限,立即触发专用安全控制集成电路3AKD使其反向输出端(VC2)输出低电平强制三极管3TV2截止、正向输出端(VC1)输出高电平强制三极管3TV1截止、强迫继电器3J或3J1线圈断电释放,其两对常开触点3J或3J1切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持闭锁断电状态,避免发生失效假保的运行状态。此时,专用安全控制集成电路3AKD的上下基限设置端(Vz/Vm)因反馈电阻3R6的反馈作用处于下基限电位状态。
[0035] 当专用安全控制集成电路3AKD内部器件某处损坏、或其8个引出端某处发生开路或短路、或信号输入发生短路故障时,会使专用安全控制集成电路3AKD反向输出端(VC2)输出低电平强制三极管3TV2截止、正向输出端(VC1)输出高电平强制三极管3TV1截止,强迫继电器3J或3J1线圈断电释放,其两对常开触点3J或3J1切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持异常闭锁断电状态,避免发生失效假保的运行状态。此时,而专用安全控制集成电路3AKD的上下基限设置端(Vz/Vm)因反馈电阻3R6的反馈作用处于下基限电位状态。
[0036] 可见,实施例2不仅在正常工作时对交流负载(用电器)的漏电或触电能进行闭锁断电的安全保护控制,而且在其自身发生常见的异常故障时,也能及时可靠地进行反锁或闭锁截止保护控制,强迫切断交流负载(用电器)的交流电源,将交流负载(用电器)和用电者置于安全状态,能避免或防止自身异常故障时的触电事故,确保用电时人身安全。因而,实施例2也是一种“本质性安全”的漏电保护器,其优异性能具有重要的实用价值和社会效益。
[0037] 实施例3的具体电路原理图,如图4所示。本实施例所述的正常导通维持及信号检测电路(1)包括零序电流互感器H的次级线圈4n3、电容4C、电阻4R1、4R2和稳压管4WD1、4WD2与三极管4TV1、4TV2,所述的上下基限设置电路(2)包括电阻4R1、4R2,所述的低下常通/高上闭锁电路(3)包括电阻4R1、4R2和二极管4D4、4D5和稳压管4WD1、4WD2,失持底限设置电路(4)包括异常检测电路TDS,维持常通/失持反锁电路(5)包括模拟集成运算放大器或电压比较器4A1、4A2和二极管4D1、4D2、电阻4R3,所述的逻辑控制电路及驱动电路(6)包括三极管4TV1、4TV2,所述的交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压只需V+1;所述的执行电路(8)由继电器4J、二极管4D3构成,执行电路(8)或者只由第1单元电路或第
2单元电路单独驱动,所述的第1单元电路由三极管4TV1、稳压管4WD1、二极管4D1、电阻4R1和模拟集成运算放大器或电压比较器4A1组成,所述的第2单元电路由三极管4TV2、稳压管
4WD2、二极管4D2、电阻4R2和模拟集成运算放大器或电压比较器4A2组成。
[0038] 实施例3的具体电路连接方式:所述的零序电流互感器H次级线圈4n3的两个输出端4Vi1、4Vi2并接电容4C后串接在电阻4R1、4R2之间,零序电流互感器H次级线圈4n3的输出端4Vi1作为第1单元电路信号输入端还连接二极管4D5负极和模拟集成运算放大器或电压比较器4A1的反相输入端及模拟集成运算放大器或电压比较器4A2的正相输入端,零序电流互感器H次级线圈4n3的输出端4Vi2作为第2单元电路信号输入端还连接二极管4D4正极和异常检测电路TDS的输入端(Vt/Vd);电阻4R1另一端连接二极管4D1、4D4的负极和稳压管4WD1正极,稳压管4WD1负极连接三极管4TV1的基极,三极管4TV1的发射极接在直流电源电压V+1上;电阻4R2另一端连接二极管4D2、4D5的正极和稳压管4WD2负极,稳压管4WD2正极连接三极管4TV2的基极,三极管4TV2的发射极接地端(GND);三极管4TV2的集电极接在二极管4D3的正极,继电器4J线圈两端并接在二极管4D3的正极和负极,二极管4D3负极连接三极管4TV1的集电极;模拟集成运算放大器或电压比较器4A1的正相输入端和模拟集成运算放大器或电压比较器4A2的反相输入端并接在异常检测电路TDS的输出端(VS)上;模拟集成运算放大器或电压比较器4A1、4A2的电源正极端连接在直流电源电压V+1上,模拟集成运算放大器或电压比较器4A1、4A2的电源负极接地(GND);模拟集成运算放大器或电压比较器4A1的输出端连接二极管4D1正极和电阻4R3,电阻4R3另一端连接在直流电源电压V+1上;模拟集成运算放大器或电压比较器4A2的输出端连接二极管4D2负极;交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点4J的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压只需V+1;所述的零序电流互感器H的次级线圈4n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1,继电器4J的两对常开触点4J控制被控交流负载的交流电源的通和断;QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。
[0039] 实施例3的电路工作原理:
[0040] 人工按下启动按钮QD后,继电器的常开触点4J维持吸合状态,持续接通交流电源,漏电保护器系统控制电路及其被控交流负载(用电器)得电工作。若被控交流负载(用电器)正常工作,无漏电/触电发生,通过交流电源线L1、N1上的电流大小相等、方向相反,在零序电流互感器H环形铁心内感应的磁通抵消为零,故在零序电流互感器H次级线圈4n3的两端无交流电流/电压产生,只有次级线圈4n3的直流电阻串接在电阻4R1、4R2上形成的直流分压落在4Vi1、4Vi2两输入端,在H次级线圈4n3和电阻4R1、4R2中通过的直流电流,就是三极管4TV1、4TV2的基极电流,调节电阻4R1、4R2的阻值就可以调节该基极电流或电压的大小,进而就可以调节控制三极管4TV1、4TV2导通或截止,最终达到控制继电器4J的吸合或释放。当零序电流互感器H次级线圈4n3的两端无交流电流/电压产生,正好让三极管4TV1、4TV2置于导通(常通)状态,继电器4J线圈通电吸合,其两对常开触点接通被控交流负载(用电器)的交流电源。此时,异常检测电路TDS的输出电位(VS)低于信号输入端4Vi1的电位,恰好让模拟集成运算放大器或电压比较器4A1输出端输出低电位,模拟集成运算放大器或电压比较器4A2输出端输出高电位,将三极管4TV1、4TV2置于维持导通(常通)状态,继而维持交流负载(用电器)的正常供电。
[0041] 若被控交流负载(用电器)发生漏电/触电,使交流电源线L1、N1上产生不平衡交流电流,在零序电流互感器H环形铁芯内产生感应磁通,故在零序电流互感器H次级线圈4n3的两端就产生感应电流/电压信号。若该交流信号电压高于规定值,且经过二极管4D2、
4D5的极性变换,将控制三极管4TV1、4TV2处于截止状态,强迫继电器4J线圈断电释放,其两对常开触点切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持异常闭锁断电状态,使漏电/触电得到安全保护。此时,模拟集成运算放大器或电压比较器4A1仍然输出低电位,模拟集成运算放大器或电压比较器4A2仍然输出高电位,不影响三极管4TV1、4TV2工作状态。
[0042] 当零序电流互感器H次级线圈4n3或电阻4R1、4R2或稳压管4WD1、4WD2或三极管4TV1、4TV2的基极、发射极发生断线开路故障时,都会断开三极管4TV1、4TV2的基极电流,控制三极管4TV1、4TV2处于截止状态,强迫继电器4J释放,其两对常开触点4J切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持闭锁断电状态,避免发生失效假保的运行状态。此时,模拟集成运算放大器或电压比较器4A1仍然输出低电位,模拟集成运算放大器或电压比较器4A2仍然输出高电位,不影响三极管4TV1、4TV2工作状态。
[0043] 当零序电流互感器H次级线圈4n3两端、或稳压管4WD1正极和稳压管4WD2负极发生短路故障时,使输入端4Vi1、4Vi2两输入端电位低于异常检测电路TDS的输出电位(VS),让模拟集成运算放大器或电压比较器4A1输出高电位,经二极管4D1阻断三极管4TV1基极电流,三极管4TV1截止,模拟集成运算放大器或电压比较器4A2输出低电位,经二极管4D2漏掉三极管4TV2基极电流,三极管4TV2截止,强迫继电器4J线圈断电释放,其两对常开触点4J切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持异常闭锁断电状态,避免发生失效假保的运行状态。
[0044] 可见,实施例3不仅在正常工作时对交流负载(用电器)的漏电/触电能进行闭锁断电的安全保护控制,而且在零序电流互感器H次级线圈3n3发生断线或短路故障时,也能及时反锁强迫切断交流负载(用电器)的交流电源。但其性能不及实施例1、2好,可能会发生极少数另外的异常失效拒跳现象。因而,实施例3是一种“安全性能较差”的漏电保护器。不过,其电路结构简单、成本低、用常见的元器件即可组装是其优势。
[0045] 实施例4的具体电路原理图,如图5所示。本实施例还包括专用越底反控集成电路5FKD;所述的正常导通维持及信号检测电路(1)包括零序电流互感器H次级线圈5n3和电阻5R1、5R2、5R3,所述的上下基限设置电路(2)包括电阻5R4、5R5、5R6,所述的低下常通/高上闭锁电路(3)、失持底限设置电路(4)、维持常通/失持反锁电路(5)、逻辑控制电路及驱动电路(6)、外配电阻5R9、5R10构成专用越底反控集成电路5FKD,或者由通用的模拟集成运算放大器或电压比较器、或数字电路、或单片机程序控制电路配合少量外围分立元器件构成专用越底反控集成电路5FKD,所述的逻辑控制电路及驱动电路(6)直接串联驱动小功率执行电路(8),或者由三极管5TV1、5TV2和稳压管5WD1、5WD2及电阻5R7、5R8外围分立元器件组成的驱动电路来串联驱动大功率执行电路(8),所述的大功率执行电路(8)由继电器5J、二极管5D3构成。
[0046] 实施例4的具体电路连接方式:所述的零序电流互感器H次级线圈5n3的一端5Vi1连接电阻5R1的一端,零序电流互感器H次级线圈5n3的另一端5Vi2连接电阻5R2、5R3的连接点,电阻5R1另一端连接直流电源电压V+2,电阻5R2另一端接地(GND),电阻5R3另一端接至专用越底反控集成电路5FKD的信号输入端(Vi),专用越底反控集成电路5FKD的电源正极Vcc接直流电源电压V+1,专用越底反控集成电路5FKD的接地端(GND)连接交流降压整流直流稳压电源(7)的接地端(GND);电阻5R4、5R5串联接点接至专用越底反控集成电路5FKD的下限设置端(VL),电阻5R4另一端接地端(GND),电阻5R5、5R6串联接点接至专用越底反控集成电路5FKD的上限设置端(VH),电阻5R6另一端接直流电源电压V+1,电阻5R7接于专用越底反控集成电路5FKD的反向输出端(VOF)上,电阻5R7另一端接稳压二极管5WD2的负极,稳压二极管5WD2的正极接三极管5TV2的基极,三极管5TV2的发射极接地端(GND),三极管5TV2的集电极接在二极管5D3的正极,继电器5J线圈两端并接在二极管5D3的正极和负极,二极管5D3负极连接三极管5TV1的集电极,专用越底反控集成电路5FKD的正向输出端(VOZ)接电阻5R8,电阻5R8另一端接稳压二极管5WD1的正极,稳压二极管5WD1的负极接三极管5TV1的基极,三极管5TV1的发射极接在直流电源电压V+3或V+1上,专用越底反控集成电路5FKD的复位反控端(BER)连接电阻5R9、5R10串联接点,电阻5R10另一端接地端(GND),电阻5R9另一端接直流电源电压V+1,交流降压整流直流稳压电源(7)的两个交流输入端连接在继电器常开触点5J的交流负载侧两交流电线L1、N1之上,交流降压整流直流稳压电源(7)输出的直流电源电压V+3高于V+2,直流电源电压V+2高于V+1,所述的零序电流互感器H的次级线圈5n3是绕在其环形铁心上的线圈、其初级线圈n1、n2是并穿入环形铁心孔中的两根交流电源线L1、N1,继电器5J的两对常开触点5J控制被控交流负载的交流电源的通和断,QD为人工启动按钮,按下后接通交流降压整流直流稳压电源(7)和被控交流负载的交流电源。
[0047] 实施例4的电路工作原理:
[0048] 人工按下启动按钮QD后,继电器的常开触点5J维持吸合状态,持续接通交流电源,漏电保护器控制电路系统及其被控交流负载(用电器)得电工作。若被控交流负载(用电器)正常工作,无漏电/触电发生,通过交流电源线L1、N1上的电流大小相等、方向相反,在零序电流互感器H环形铁心内感应的磁通抵消为零,故在零序电流互感器H次级线圈5n3的两端无交流电流/电压产生,只有次级5n3线圈的直流电阻串接在电阻5R1、5R2上形成的直流分压落在5Vi1、5Vi2两输入端,经电阻5R3传给专用越底反控集成电路5FKD信号输入端Vi的电位正好高于底限而低于下限设置端VL的下限电位,使专用越底反控集成电路5FKD的正向输出端(VOZ)输出低电位驱动三极管5TV1导通、反向输出端(VOF)输出高电位驱动三极管5TV2导通,继电器5J线圈通电吸合,其两对常开触点5J接通被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持正常供电状态。此时,专用越底反控集成电路5FKD的复位反控端(BER)输出高电位,也可用其直接或间接控制继电器通电。
[0049] 若被控交流负载(用电器)发生漏电/触电,使交流电源线L1、N1上产生不平衡交流电流,在零序电流互感器H环形铁芯内产生感应磁通,故在零序电流互感器H次级线圈5n3的两端就产生感应电流/电压信号。若信号电压高于规定值,给专用越底反控时基集成电路5FKD信号输入端Vi的电位超越上限设置端VH的上限电位,立即触发专用越底反控时基集成电路5FKD使其反向输出端(VOF)输出低电平强制三极管5TV2截止、正向输出端(VOZ)输出高电平强制三极管5TV1截止、强迫继电器5J线圈断电释放,其两对常开触点5J切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持异常闭锁断电状态,使漏电/触电得到安全保护。此时,专用越底反控集成电路5FKD的复位反控端(BER)仍然输出高电位,也可用其直接或间接控制继电器通电。
[0050] 当零序电流互感器H次级线圈5n3发生断线故障时,使输入端5Vi2、Vi电位极低,低于专用越底反控时基集成电路5FKD内失持底限电位,立即触发专用越底反控时基集成电路5FKD使其反向输出端(VC2)输出低电平强制三极管5TV2截止、正向输出端(VC1)输出高电平强制三极管5TV1截止、强迫继电器5J线圈断电释放,其两对常开触点5J切断被控交流负载(用电器)的交流电源,并维持闭锁断电状态,避免发生失效假保的运行状态。此时,专用越底反控集成电路5FKD的复位反控端(BER)输出低电位,也可用其直接或间接控制继电器断电。
[0051] 可见,实施例4不仅在正常工作时对交流负载(用电器)的漏电/触电能进行闭锁断电的安全保护控制,而且在零序电流互感器H次级线圈5n3发生断线故障或其自身发生某些异常故障时,也能及时反锁截止保护控制,强迫切断交流负载(用电器)的交流电源,但其可靠性、安全性可能不及实施例1、2高,可能会发生极少数异常失效拒跳现象。因而,实施例4还属于一种比较安全的漏电保护器。
[0052] 实施例1~4是本发明的优选实施例,能全面说明本发明的技术方案和图1电路框图的工作原理,并非限制本发明的保护范围。当然,依据本发明所述的方法以及电路框图(见图1)的结构和原理,可以设计或修饰出很多种功能等效变化的实施例,但都包括在本发明所述的方法以及电路框图(见图1)的保护范围内,权利要求书所要求的保护范围非常清楚明确。