CN102130439A - 带防虚接功能的漏电保护开关 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带防虚接功能的漏电保护开关，包括带有触发开关的漏电保护执行机构，设有过热保护电路，该过热保护电路与所述的触发开关相互并联。本发明在原漏电保护开关电路的基础上加入了过热保护电路，即加入温度测量环节，提高了漏电保护开关的安全性，当漏电保护开关内部有元件发热时，开关内部温度就会升高，当温度超过安全温度时，过热保护电路就会同触发开关一样驱动漏电保护执行机构，切断电源，以有效保护开关，避免出现发热起火等事故。

Description

带防虚接功能的漏电保护开关

技术领域

本发明涉及漏电保护装置，特别涉及一种带防虚接功能的漏电保护开关。

背景技术

由于人们对电的使用、管理和保护措施不当，在实际用电过程中，经常发生人身触电、烧毁电器和电气火灾等事件，因而漏电开关的重要性不言而喻。漏电保护开关中带有漏电保护电路用于保护后续电路免受漏电的破坏，用以对低压电网直接触电和间接触电进行有效保护。有单相的，也有三相的，由于其以漏电电流或由此产生的中性点对地电压变化为动作信号，所以不必以用电流值来整定动作值，所以灵敏度高，动作后能有效地切断电源，保障人身安全。

参见图1，一般的漏电保护电路(漏电断路器)由零序电流互感器(感测部分)，运算控制器(控制部分，带有放大比较电路，也相当于执行机构的触发开关)和电磁脱扣器(作为动作，执行部分相当于图中的执行机构，即漏电保护执行机构)组成。被保护的主电路所有相零线(图中的N、C、B、A分别表示三相四线制中的中性线和三条相线，当然也可以是其他形式)都穿过零序电流互感器的铁芯，组成零序电流互感器一次侧。根据基尔霍夫电流可知，任一时刻，流入任一节点的电流恒等于流出此节点的电流，即任一时刻，流入(出)某节点的电流矢量和为零。

零序电流互感器的工作原理是：感测一次侧中瞬时电流的矢量和是否为零，当被保护的电路出现绝缘故障时，负载侧有对地泄载电流，即零序电流互感器的矢量和不为零，零序电流互感器二次绕组中便产生互感电压，该信号经过运算控制器运算后，当泄漏电流达到整定动作值时，驱动晶闸管，接通电磁脱扣器电源，电磁脱扣器吸合，使断路器跳闸，从而达到漏电保护器的作用。根据漏电断路器的工作原理可知，漏电断路器对于同时接触两相的两相触电，不能保护。

回路中无漏电时，输入的电流等于输出的电流。于是，把零线和火线同时穿过一个线圈。无漏电时，零线和火线的电流大小相等，方向相反，磁场抵消，线圈中无感生电流。漏电时，零线和火线的电流大小不相等，交变电流产生的交变磁场不能抵消，线圈中有感生电流。感生电流经过放大电路放大，驱动执行机构断开电路。三相三线电路和三相四线电路道理完全相同。

参见图2(图中的N、L分别表示中性线和相线)，现有漏电保护电路中，执行机构可以采用脱扣器或其他可控开关，以脱扣器为例，电路的输入输出端均接入脱扣器，脱扣器包括作为磁力线圈的电感L(0.15/1140匝)以及与其串联的触发开关(图中采用集成的芯片JP VG54123作为放大比较电路的主体，并起到开关的作用)，当电感L得电时可触发脱扣器使电路断开，即负载从电网上脱扣。

整个漏电压保护电路中零序电流互感器也接入芯片JP VG54123，线路上接有电容C5、电容C6、以及电阻R3`和电阻R4`，电感L通过由二极管D1(IN4007)，二极管D2(IN4007)，二极管D3(IN4007)，二极管D4(IN4007)，组成的整流电路接入芯片JP VG54123。

图2中开关S以及电阻R1`形成了测试电路，另外图中的压敏电阻Rv(MYG 10D/561)可以为整个电路提供过压保护。另外现有的漏电压保护电路中还有电容电容C1、电容C2、电容C3、电容C4和晶闸管Q1(BT169D)。

正常状态下电感L电压很小，无法产生足够的吸合力驱动脱扣器。过发生漏电时，流过零序电流互感器一次线圈的向量和不为零，即产生了零序电流，使二次线圈输出信号，这个信号经过芯片JP VG54123放大、比较判断，如达到预定动作值，即导通电感L，使全部压降加在电感L两端，脱扣器线圈产生足够大的吸力，从而切断电源，实现自我保护。芯片JPVG54123也可以采用现有技术中具有放大、比较和触发开关作用的电路或单片机等。

而目前的漏电保护开关由于在实际应用过程中由于各种原因，可能会造成元件发热，尤其是当连接负载的接线柱部位发生虚接时，接线柱部位的过热最易发生，甚至会损毁元件，引发火灾等事故，因此对漏电保护开关进行有效地保护显得十分必要。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提供一种带防虚接功能的漏电保护开关，在其中加入了过热保护电路，更有效提高漏电保护开关的安全性，当漏电保护开关内部有元件发热时，开关内部温度就会升高，当温度超过安全温度时，过热保护电路就会驱动执行机构，切断电源，以有效保护开关，避免出现事故。

一种带防虚接功能的漏电保护开关，包括带有触发开关的漏电保护执行机构，设有过热保护电路，该过热保护电路与所述的触发开关相互并联。

所述的过热保护电路包括分压电阻、热敏电阻、稳压二极管、三极管和晶闸管，其中：

所述的分压电阻和热敏电阻串联的接入过热保护电路的输入端和输出端之间；

所述的晶闸管的阳极和阴极分别接过热保护电路的输入端和输出端；

所述的三极管的集电极和发射极分别接过热保护电路的输入端和输出端，三极管的发射极还接入所述的晶闸管的门极；

所述的稳压二极管的阳极接三极管的基极，阴极接入分压电阻和热敏电阻之间。

另外可以根据需要，在过热保护电路的输入端和三极管的集电极之间、三极管的发射极与晶闸管的门极、过热保护电路输出端之间分别接入其他用于分压或限流的电阻。例如，在三极管的发射极与晶闸管的门极之间串联有限流电阻，可防止触发晶闸管的触发电流过大而烧毁晶闸管。

由于在漏电保护开关中连接负载的接线柱部位最易发生虚接和过热，因此作为优选，所述的热敏电阻设置在所述的漏电保护开关中连接负载的接线柱部位。

本发明在原漏电保护开关电路的基础上加入了过热保护电路，即加入温度测量环节，提高了漏电保护开关的安全性，当漏电保护开关内部有元件发热时，开关内部温度就会升高，当温度超过安全温度时，过热保护电路就会同触发开关一样驱动漏电保护执行机构，切断电源，以有效保护开关，避免出现发热起火等事故。

附图说明

图1为本发明漏电保护开关的原理框图；

图2为本发明漏电保护开关中的漏电保护电路的电路图；

图3为本发明过热保护电路的电路图。

具体实施方式

如图1所示，本发明漏电保护开关在电路中设置脱扣环节，先利用零序电流互感器从电路上感应漏电情况，流过零序电流互感器一次线圈的向量和不为零，即产生了零序电流，使二次线圈输出信号至控制芯片(JPVG54123)，控制芯片通过放大、比较后，如达到预定动作值，则相继驱动第一执行机构和第二执行机构使负载从电网上脱扣。

另外还设有过热保护电路，通过温度传感器采集温度，而后利用温度测试比较电路进行对比，当温度超过预定值时，会相继驱动第一执行机构和第二执行机构使负载从电网上脱扣。

结合图2，3，第一执行机构中包括作为磁力线圈的电感L与控制芯片串联的接入供电线路，而本发明过热保护电路与控制芯片并联的控制电感L，两路独立工作，互不影响，如发生漏电则控制芯片导通电感L，如过热则过热保护电路中的晶闸管导通使电感L得电。

过热保护电路主要包括分压电阻R3(500，如无特殊说明各个电阻阻值单位为Ω)、热敏电阻RT(PCT)、稳压二极管D1(IN709)、三极管Q2(3DG12)和晶闸管Q3(BT169T)，其中：

分压电阻R3和热敏电阻RT串联的接入过热保护电路的输入端(图3中的A点)和输出端(图3中的B点)之间；晶闸管Q3的阳极和阴极分别接过热保护电路的输入端和输出端；三极管Q2的集电极依次通过电阻R2(10K)和R1(100K)接过热保护电路的输入端，三极管Q2的发射极依次通过电阻R6(20K)和R4(5K)接过热保护电路的输出端，三极管Q2的发射极还依次通过电阻R6和电阻R5(10K)接入晶闸管Q3的门极，稳压二极管D1的阳极接三极管Q2的基极，稳压二极管D1的阴极接入分压电阻R3和热敏电阻RT之间，相对于图3，图2中省略了电阻R6和电阻R5，而类似的分压电阻可以根据情况略加改动。

由于在漏电保护开关中连接负载的接线柱部位最易发生虚接和过热，因此热敏电阻RT设置在漏电保护开关中连接负载的接线柱部位。

用于限流的电阻R5，可防止触发晶闸管Q3的触发电流过大而烧毁，当温度在正常范围内时，三极管Q2不导通，与三极管Q2发射极相连的晶闸管Q3不会导通，电路正常工作。

当温度升高到一定值时，如果用正温度系数的热敏电阻RT则将热敏电阻RT的电压作为三极管Q2基极的输入，如果是负温度系数的热敏电阻RT则与另分压电阻R3相交换，这样温度升高到一定值时三极管Q2就会导通，致使晶闸管Q3导通。

在实际元件选取过程中应充分考虑各种因素，对于PTC热敏电阻传感器(热敏电阻RT)，它的居里温度从40-300℃。在其R-T曲线上，电阻值进入跃变区后陡升的一段可以作为温度传感的应用。在实际选取过程中，应选取R-T曲线陡峭的热敏电阻，保证晶闸管Q3可靠的导通。本实施例中的热敏电阻RT额定零功率电阻为200K，居里温度为100℃。与热敏电阻RT串联的分压电阻R3选取为500Ω，在三极管Q2基极接入一个稳压值为6.2V的稳压二极管D1，这样可以保证在常温下三极管Q2不导通，在温度突然升高时三极管Q2导通。在晶闸管Q3的触发端应接入一个10K的电阻R5，防止触发电流过大，以使晶闸管Q3可以有效导通，相继驱动第一执行机构和第二执行机构使负载从电网上脱扣。

Claims (4)

1.一种带防虚接功能的漏电保护开关，包括带有触发开关的漏电保护执行机构，其特征在于，设有过热保护电路，该过热保护电路与所述的触发开关相互并联。

2.如权利要求1所述的带防虚接功能的漏电保护开关，其特征在于，所述的过热保护电路包括分压电阻、热敏电阻、稳压二极管、三极管和晶闸管，其中：

所述的分压电阻和热敏电阻串联的接入过热保护电路的输入端和输出端之间；

所述的晶闸管的阳极和阴极分别接过热保护电路的输入端和输出端；

所述的三极管的集电极和发射极分别接过热保护电路的输入端和输出端，三极管的发射极还接入所述的晶闸管的门极；

所述的稳压二极管的阳极接三极管的基极，阴极接入分压电阻和热敏电阻之间。

3.如权利要求2所述的带防虚接功能的漏电保护开关，其特征在于，所述的热敏电阻设置在所述的漏电保护开关中连接负载的接线柱部位。

4.如权利要求3所述的带防虚接功能的漏电保护开关，其特征在于，所述的三极管的发射极与晶闸管的门极之间串联有限流电阻。

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