TWI445987B - 漏電預警裝置及插排 - Google Patents

Description

漏電預警裝置及插排

本發明涉及涉及用電安全技術，特別涉及一種漏電預警裝置及具有該漏電預警裝置的插排。

一般地，用電設備的金屬外殼都會接入大地，以避免用電設備內部電路與金屬外殼短接，出現金屬外殼相對於大地的電壓高於安全電壓的漏電現象。然而，部分用電設備的接地連接在組裝或使用過程中可能出現錯接、鬆動或者斷開，而使用者並無法判斷用電設備是否漏電，存在用電安全隱患。

有鑒於此，有必要提供一種漏電預警裝置。

一種漏電預警裝置，其包括一個恒流源、一個測量單元、一個警報單元、一個控制器及一個電源單元。該恒流源與一個待檢測的用電設備的金屬外殼連接，用於向該金屬外殼流出恒定電流。該測量單元用於測量本地電源的接地端的電壓及該金屬外殼與該接地端之間的電壓差。該控制器用於在該接地端的電壓為零或該金屬外殼與該接地端之間的電壓差大於預定值時驅動警報單元發出預警。該電源單元用於向該恒流源、該測量單元、該警報單元及該控制器提供工作電壓。

一般地，由於存在接觸電阻及導線電阻等，即使該金屬外殼與該 接地端電性連接，該金屬外殼與該接地端及該接地端與大地之間也存在阻值極小(<10)的電阻。因此，採用本發明的漏電預警裝置檢測時，該恒定電流將流經該金屬外殼與該接地端及該接地端與大地之間的電阻，使得該金屬外殼與該接地端之間存在較小的電壓差(小於該預定值)，而該接地端存在非零電壓。因此，若該測量單元測得該接地端的電壓為零，則表示該金屬外殼與該接地端斷開，該恒定電流無法流到該接地端；而若該金屬外殼與該接地端之間的電壓差大於該預定值，則表示該金屬外殼與該接地端的連接鬆動或接觸不良，導致該金屬外殼的電壓過大(超過該預定值)。該控制器在前述兩種情況下判斷用電設備漏電並驅動警報單元發出警報，從而防止用電安全事故發生。

100‧‧‧漏電預警裝置

10‧‧‧恒流源

20‧‧‧測量單元

30‧‧‧警報單元

40‧‧‧控制器

50‧‧‧電源單元

60‧‧‧顯示器

70‧‧‧開關單元

200‧‧‧用電設備

202‧‧‧金屬外殼

204‧‧‧功率電阻

300‧‧‧本地電源

302‧‧‧接地端

304‧‧‧火線端

306‧‧‧零線端

Rg,Rt‧‧‧電阻

400‧‧‧插排

402‧‧‧本體

404‧‧‧線纜

406‧‧‧插槽

406G‧‧‧接地插端子

406L‧‧‧火線插端子

406N‧‧‧零線插端子

408‧‧‧連介面

圖1為本發明較佳實施方式的漏電預警裝置的使用狀態的方框示意圖。

圖2為本發明較佳實施方式的插排的立體示意圖。

圖3為圖2的插排的方框示意圖。

請參閱圖1，本發明較佳實施方式的漏電預警裝置100用於檢測一個用電設備200的金屬外殼202是否與本地電源300的接地端302電性連接，並在金屬外殼202與接地端302的連接斷開或者不良時發出警報，從而防止用電安全事故發生。

用電設備200可以為各種家用電器或者工廠的機台、設備、儀器、儀錶等，其內部功耗部分等效並表示為功率電阻204。

本地電源300一般還包括一個火線端304及一個零線端306。接地端302及零線端306連接大地，火線端304相對於大地的交流電壓約為220V。一般地，由於存在接觸電阻及導線電阻，接地端302與大地之間存在阻值較小的電阻Rg。火線端304相對於大地的電壓在不同的國家或地區或者由於供電系統不同可能不同，並不限於220V。

用電設備200使用時，功耗電阻204接入火線端304與零線端306之間以獲得供電。為了防止用電設備200漏電，金屬外殼202連接至接地端302。然而，即使金屬外殼202與接地端302電性連接，兩者之間也會因為接觸電阻及導線電阻而存在阻值較小的電阻Rt。

漏電預警裝置100包括一個恒流源(current source)10、一個測量單元20、一個警報單元30、一個控制器40及一個電源單元50。

恒流源10與金屬外殼202連接，用於向金屬外殼202流出恒定電流。一般地，流經人體的安全電流為10mA。因此，本實施方式中的恒定電流為10mA左右。

測量單元20用於測量接地端302的電壓。若測得的電壓為零，則表示金屬外殼202與接地端302完全斷開，安全電流無法流到接地端302。另外，測量單元20還用於測量金屬外殼202與接地端302之間的電壓差。若金屬外殼202與接地端302之間的電壓差大於一個預定值，則表示金屬外殼202與接地端302的連接出現鬆動或接觸不良，導致金屬外殼202的電壓過大。一般要求金屬外殼202與大地之間的電阻(即Rt+Rg)小於100，剔除掉接地端302與大地之間的電阻Rg，並考慮到測量誤差，因此，一般要求金屬外殼202與接地端302之間的電阻Rt小於10。又由於流經電阻Rt的安全電 流為10mA左右，因此，可以確定預定值大約為0.1V左右。當然，預定值的設定應視具體情況而定，並不限於0.1V。

警報單元30可以為發光二極體(light emitting diode,LED)32或蜂鳴器34(請參圖3)。當然，也可以同時採用LED及蜂鳴器。另外，漏電預警裝置100還可以採用一個顯示器60，如液晶顯示器，用來顯示測得的電壓差或者電阻Rt，以方便使用者查詢。

控制器40用於在接地端302的電壓為零或者金屬外殼202與接地端302之間的電壓差大於預定值時控制警報單元30發出預警，例如驅動LED持續或間斷發光、驅動LED由亮至滅或者驅動蜂鳴器持續或間斷發聲，其中，LED由亮至滅是指用電設備200未漏電時LED長亮，而一旦用電設備200漏電，LED熄滅。

電源單元50用於連接本地電源300並將本地電源轉化為恒流源10、測量單元20、警報單元30、控制器40及顯示器60的工作電壓。

優選地，本實施方式的的漏電預警裝置100還包括一個與功率電阻204串聯在火線端304與零線端306之間的開關單元70。開關單元70用於在功率電阻204一開始接入火線端304與零線端306之間時斷開功率電阻204與火線端304的連接；在控制器40判斷到接地端302的電壓大於零且金屬外殼202與接地端302之間的電壓差小於預定值時，即排除了用電設備200漏電後接通功率電阻204與火線端304；並在後續控制器40判斷到接地端302的電壓為零且金屬外殼202與接地端302之間的電壓差大於預定值時，即判斷用電設備200漏電後斷開功率電阻204與火線端304。本實施方式中，開關單元70為一繼電器。

請參考圖2，本發明較佳實施方式的插排400包括一個本體402、一根線纜404及漏電預警裝置100。本體402上開設有兩個插槽406。當然，插槽406的數目並不限於兩個，可視需求而定。每個插槽406包括一個接地插端子406G(ground)、一個火線插端子406L(live)及一個零線插端子406N。接地插端子406G、火線插端子406L及零線插端子406N經線纜404分別與接地端302、火線端304及零線端306連接，並供用電設備200的線纜的插頭(圖未示)***獲得供電。恒流源10、測量單元20、控制器40、電源單元50及開關單元70設置於本體402內。警報單元30包括設置在本體402上的LED32及蜂鳴器34。顯示器60也設置在本體402上。本體402上還設置有連介面408，其與恒流源10及測量單元20連接，並可通過一根與其匹配的連接線(圖未示)連接至金屬外殼202。如此，恒流源10可向金屬外殼202流出恒定電流，而測量單元20可以測量金屬外殼202的電壓。

可以理解，開關單元70線上纜404***本地電源300後並處於斷開狀態，只有用電設備200接入插排400且在控制器40判斷到接地端302的電壓大於零且金屬外殼202與接地端302之間的電壓差小於預定值時才轉入接通狀態。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，例如該散射部可包括由複數第一條形凹槽圍成且分佈規律的格子圖案及沿該鏡片光軸向外呈放射螺旋狀的複數第二條形凹槽組成的螺旋圖案等，皆應涵蓋於以下申 請專利範圍內。

100‧‧‧漏電預警裝置

10‧‧‧恒流源

20‧‧‧測量單元

30‧‧‧警報單元

40‧‧‧控制器

50‧‧‧電源單元

60‧‧‧顯示器

70‧‧‧開關單元

200‧‧‧用電設備

202‧‧‧金屬外殼

204‧‧‧功率電阻

300‧‧‧本地電源

302‧‧‧接地端

304‧‧‧火線端

306‧‧‧零線端

Rg,Rt‧‧‧電阻

Claims (10)

1. 一種漏電預警裝置，其特徵在於包括：一個恒流源，其與一個待檢測的用電設備的金屬外殼連接，用於向該金屬外殼流出恒定電流；一個測量單元，用於測量本地電源的接地端的電壓及該金屬外殼與該接地端之間的電壓差；一個警報單元；及一個控制器，用於在該接地端的電壓為零或該金屬外殼與該接地端之間的電壓差大於一個預定值時驅動警報單元發出警報。
2. 如權利要求1所述的漏電預警裝置，其特徵在於，該恒定電流為10mA。
3. 如權利要求1所述的漏電預警裝置，其特徵在於，該警報單元為發光二極體或蜂鳴器。
4. 如權利要求3所述的漏電預警裝置，其特徵在於，該控制器用於在該接地端的電壓為零或者大於該預定值時控制發光二極體持續或間斷發光、控制發光二極體由亮至滅或者控制蜂鳴器持續或間斷發聲。
5. 如權利要求1所述的漏電預警裝置，其特徵在於，該預定值為0.1V。
6. 如權利要求1所述的漏電預警裝置，其特徵在於還包括一個顯示器，用於顯示該金屬外殼與該接地端之間的電壓差。
7. 如權利要求1所述的漏電預警裝置，其特徵在於，本地電源還包括一個火線端及一個零線端；該漏電預警裝置還包括一個與該用電設備串聯在該火線端與該零線端之間的開關單元，該開關單元僅在該接地端的電壓大於零且該金屬外殼與該接地端之間的電壓差小於該預定值時接通該用電設備與該火線端。
8. 如權利要求7所述的漏電預警裝置，其特徵在於，該開關單元為繼電器。
9. 一種插排，其包括一個本體及一根線纜；該本體上開設有至少一個插槽；每個插槽包括一個接地插端子、一個火線插端子及一個零線插端子；該接地插端子、火線插端子及零線插端子經該線纜分別與本地電源的接地端、火線端及零線端連接，並供一個用電設備的線纜插頭***獲得供電；其特徵在於，該插排還包括一漏電預警裝置，其包括：一個恒流源，其與該用電設備的用電設備的金屬外殼連接，用於向該金屬外殼流出恒定電流；一個測量單元，用於測量該接地端的電壓及該金屬外殼與該接地端之間的電壓差；一個警報單元；及一個控制器，用於在該接地端的電壓為零或該金屬外殼與該接地端之間的電壓差一個預定值時驅動警報單元發出警報。
10. 如權利要求9所述的插排，其特徵在於該本體上設置有一個連介面，其與該恒流源及該測量單元連接，並通過一根與其匹配的連接線連接至金屬外殼。