專利名稱：地線帶電保護電路及具有該電路的空調器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及電器領域，具體而言，涉及一種地線帶電保護電路及具有該電路的空調器。
背景技術：
家用空調等I類電器，是強制接地的，采取接地保護的基本原理是通過接地電阻的鉗位作用，將漏電部位的對地電壓鉗制在一定范圍內，避免通過人體向大地的電流過大而對人體造成傷害甚至造成觸電者死亡的事故。接地保護的基本原理闡述如下假設一個金屬外殼的電熱產品的額定工作電壓為V，電路的等效內阻為Rj。在正常情況下，金屬外殼通過絕緣和內部的帶電導體隔離而不帶電，通過產品本身的分布電容耦合后經人體流向大地的電流一般非常小(在電氣產品安全中稱為接觸電流或泄漏電流)，不會對人體造成傷害。當產品的絕緣損壞時，如圖1(a)所示，金屬外殼會帶電，一旦人體接觸金屬外殼， 人體會在金屬外殼和大地之間構成回路，便有電流流經人體。在正常的壞境中，人體的等效電阻約為^Ω，而產品的等效內阻Rj遠遠小于人體的等效電阻(例如，對于一個工作電壓為AC 230V、功率為1500W的電熱產品，其等效內阻Rj約為35Ω)，可以計算出流經人體的電流Λ約為110mA，這樣大的電流流經人體是足以致命的。如果通過合適的手段將金屬外殼接地，如圖1(b)所示，并且接地電阻非常小 (0. 1 Ω )，仍以上述電熱產品為例，此時流經人體的電流Λ ‘僅為0. 3mA,大部分電流都被接地電阻旁路。這樣，通過將產品的金屬外殼進行保護接地，避免了大電流流經人體而導致電擊傷亡事故。但是，目前我國供電系統普遍存在地線的接地電阻不達標，造成地線有電流流過時存在電勢差。當這個電勢差為50V時，按觸電傷亡事故的電流為30mA，可得接地電阻 1666. 7Ω，此時可認為接地電阻和人體對地的電阻近似相等，由并聯電路的特性，30mA的電流被等分為15mA，15mA的電流是在成年男子擺脫范圍9 16mA內，由此可知，在電勢差小于50V時，地線對人體能夠提供有效保護的前提條件為接地電阻小于1666. 7 Ω，如果接地電阻不達標，即使采用接地保護，泄漏電流仍然對人體造成傷害。此外，當有外來電源漏電，致使有電流經由空調器的金屬外殼到空調器地線，通過空調器地線流回電網的中性點時，住宅的漏電開關不會跳閘，因為此電流雖然很大，但不會引起電路中零線、火線電流不平衡，例如，有電源三相不平衡電流通過與建筑地線相連的金屬構架，流向空調器金屬支架后，進一步使得空調器的金屬外殼有電流流過，此時，一旦人體接觸空調器的外殼時，必然會觸電造成傷害。針對相關技術中在電器的地線帶電時，人體接觸電器外殼容易觸電的問題，目前尚未提出有效的解決方案。

實用新型內容本實用新型的主要目的在于提供一種地線帶電保護電路及具有該電路的空調器， 以解決電器的地線帶電時，人體接觸電器外殼容易觸電的問題。為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種地線帶電保護電路。根據本實用新型的地線帶電保護電路包括第一檢測電路，用于檢測地線中的電流；繼電器，第一端接零線，第二端接地線；驅動電路，與繼電器的第三端相連接，用于驅動繼電器吸合；以及微處理器，連接于第一檢測電路和驅動電路之間，用于判斷地線中的電流是否大于預設電流值以及在地線中的電流大于預設電流值時控制驅動電路驅動繼電器吸合以使地線與零線相連接。進一步地，根據本實用新型的地線帶電保護電路還包括電流互感器，設置于地線上，與第一檢測電路相連接。進一步地，第一檢測電路包括第一接線端子，包括第一端子和第二端子，其中，第一檢測電路經由第一端子和第二端子連接至電流互感器；第二接線端子，包括第三端子和第四端子，其中，第一檢測電路經由第三端子和第四端子連接至微處理器；放大電路，連接于第一端子與第三端子之間；第一電容，連接于第一端子與放大電路的第一端之間；第二電容，第一端與放大電路的第二端相連接；第一二極管，正極與第二電容的第二端相連接， 負極連接于第三端子；第二二極管，正極與第一端子相連接，負極與第二端子相連接；第三二極管，正極與第二端子相連接，負極與第一端子相連接；以及第三電容，第一端連接于第三端子，第二端與第二端子和第四端子連接在一起并接地。進一步地，放大電路包括三極管，發(fā)射極接地；第一電阻，第一端連接于三極管的基極；第二電阻，第一端連接于第一電阻的第二端，第二電阻的第二端接直流電源；以及第三電阻，第一端連接于第二電阻的第二端，第三電阻的第二端連接于三極管的集電極，其中，在第二電阻與第一電阻之間設置有第一節(jié)點，該第一節(jié)點與第一電容相連接，在第二電阻與第三電阻之間設置有第二節(jié)點，該第二節(jié)點連接直流電源，在第三電阻與三極管的集電極之間設置有第三節(jié)點，該第三節(jié)點與第二電容相連接。進一步地，根據本實用新型的地線帶電保護電路還包括第二檢測電路，與微處理器相連接，用于檢測電器的火線與零線是否接反，或者電器是否連接地線并將檢測到的信號發(fā)送至微處理器。進一步地，微處理器包括報警單元，用于在地線中的電流大于預設電流值時，發(fā)出報警信號；以及存儲單元，用于在地線中的電流大于預設電流值時，存儲報警狀態(tài)信息。為了實現上述目的，根據本實用新型的另一個方面，提供了一種空調器。根據本實用新型的空調器包括本實用新型提供的任意一種地線帶電保護電路。通過本實用新型，采用包括以下部分的地線帶電保護電路第一檢測電路，用于檢測地線中的電流；第一端接零線、第二端接地線的繼電器；用于驅動繼電器吸合的驅動電路；以及連接于第一檢測電路和驅動電路之間的微處理器，在地線中的電流是否大于預設電流值時，驅動電路驅動繼電器吸合，即繼電器的第一端與第二端相接，從而地線與零線相接，解決了電器的地線帶電時，人體接觸電器外殼容易觸電的問題，進而有效地避免了人體觸電安全事故的發(fā)生，提高了電器的安全性。
構成本申請的一部分的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中圖1 (a)是人體與金屬外殼和大地構成電流回路的示意圖；圖1 (b)是人體、接地電阻分別與金屬外殼和大地構成電流回路的示意圖；圖2是根據本實用新型實施例的地線帶電保護電路的原理圖；圖3是根據本實用新型實施例的第一檢測電路的原理圖；圖4是根據本實用新型實施例的第二檢測電路的原理圖；以及圖5是根據本實用新型實施例的地線帶電保護方法的流程圖。
具體實施方式
需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。首先介紹地線帶電保護電路的具體實施方式
。圖2是根據本實用新型實施例的地線帶電保護電路的原理圖，如圖2所示，該地線帶電保護電路包括第一檢測電路A，用于檢測地線中的電流；繼電器B，第一端接零線，第二端接地線；驅動電路C，與繼電器B的第三端相連接，用于驅動繼電器B吸合；以及微處理器D，連接于第一檢測電路A和驅動電路C之間，用于判斷地線中的電流是否大于預設電流值以及在地線中的電流大于預設電流值時控制驅動電路C驅動繼電器B吸合，即驅動繼電器B的第一端與第二端相接，使得電器中的電動部件G(即電器中連接零線，火線、地線的帶電組件，例如空調器中的壓縮機、變頻機等)的地線與零線相接。 在該實施例中，通過第一檢測電路實時檢測電源地線中的電流，并將檢測結果返回給微處理器D，即MCU，當MCU判斷電源地線中的電流大于預設電流值，該預設電流值一般設置為人體安全電流值，當地線中的電流大于人體安全電流值時，即有危險電流時，發(fā)高電平給驅動電路，驅動繼電器吸合，使得地線接零線，即使電器的接地電阻不達標時，或者外來電源漏電導致電器的外殼帶電時，地線及時接零線，連接地線的電器外殼對地的電勢也必然為零，因此，人體在接觸電器的外殼時不會發(fā)生觸電事故，提高了使用電器的安全性。優(yōu)選地，如圖2所示，該地線帶電保護電路還包括電流互感器E，設置于地線上， 與第一檢測電路A相連接。在該優(yōu)選的實施方式中，第一檢測電路A通過檢測電流互感器 E對電器的地線進行電流檢測，當電器的微處理器D接收到第一檢測電路A，即電流互感器的檢測電路，檢測到電器的電源地線中流過有危險電流值時，控制驅動電路C驅動繼電器B 吸合。圖3是根據本實用新型實施例的第一檢測電路的原理圖，如圖3所示，第一檢測電路A，即電流互感器的檢測電路包括第一接線端子01，包括第一端子和第二端子，其中，第一檢測電路A經由第一端子和第二端子連接至電流互感器E ；第二接線端子02，包括第三端子和第四端子，其中，第一檢測電路A經由第三端子和第四端子連接至微處理器D ；放大電路03，連接于第一端子與第三端子之間；第一電容04，連接于第一端子與放大電路03的第一端之間；第二電容05，第一端與放大電路03的第二端相連接；第一二極管06，正極與第二電容05的第二端相連接，負極連接于第三端子；第二二極管07，正極與第一端子相連接， 負極與第二端子相連接；第三二極管08，正極與第二端子相連接，負極與第一端子相連接； 以及第三電容09，第一端連接于第三端子，第二端與第二端子和第四端子連接在一起并接地，其中，第一檢測電路依靠直流電源010供電。第一檢測電路A的工作原理大致介紹如下圖2中電流互感器E的輸出端子連接圖3所示的第一接線端子01，電流互感器E 感應出的交變電流流過第一電容04，再經放大電路03放大后，通過第二電容05，經第一二極管06的半波整流和第三電容09的濾波后，經由第二接線端子02輸出一個直流電壓給微處理器MCU (即圖2中的微處理器D)，完成電器的地線電流的檢測。微處理器D實時判斷第一檢測電路A檢測到的電流值，當電流互感器E流過的電流值為零或小于預設電流值，即危險電流值時，微處理器D得到的電壓值低于接零保護值， 因此不會控制驅動電路C驅動繼電器B完成地線接零保護；當電流互感器E流過的電流值大于危險電流值時，微處理器D得到的電壓值高于接零保護值，因此微處理器D及時控制驅動電路C驅動繼電器B完成地線接零保護?？蛇x地，放大電路03包括三極管031，發(fā)射極接地；第一電阻032，第一端連接于三極管031的基極；第二電阻033，第一端連接于第一電阻032的第二端，第二電阻033的第二端接直流電源；以及第三電阻034，第一端連接于第二電阻033的第二端，第三電阻034 的第二端連接于三極管031的集電極，其中，在第二電阻033與第一電阻032之間設置有第一節(jié)點，該第一節(jié)點與第一電容04相連接，在第二電阻033與第三電阻034之間設置有第二節(jié)點，該第二節(jié)點連接直流電源，在第三電阻034與三極管031的集電極之間設置有第三節(jié)點，該第三節(jié)點與第二電容04相連接。優(yōu)選地，如圖2所示，地線帶電保護電路還包括第二檢測電路F，與微處理器D和電器中的電動部件G分別相連接，用于檢測電器，即電動部件G的火線與零線是否接反以及電動部件G是否連接地線并將檢測到的信號發(fā)送至微處理器D。在該實施例中，通過第二檢測電路F能檢測到電器連接的火線與零線是否接反以及是否連接了地線。當電器的微處理器D檢測到電器的電源火線與零線接反時，電器給出提示，并禁止開機；當檢測到電器沒有連接地線時，電器給出提示。通過該優(yōu)選實施方式，在控制電器的地線與零線相接前，有效地避免了由于零線、火線接反使得地線直接接到火線， 也避免沒有連接地線而無法實施接零保護，從而進一步保證電器使用的安全性。對于本申請中提到的第二檢測電路F，在申請?zhí)枮镃N20052006M80. 6的專利申請中所記載的空調器電源線連接檢測電路也實現了類似的功能，因而，可以采用 CN20052006M80. 6中的空調器電源線連接檢測電路作為本申請的第二檢測電路，如圖4所示，優(yōu)選地，本申請中的第二檢測電路F包括強電電路、弱電電路，其中，強電電路和弱電電路之間通過繼電器10連接。其中，強電電路的接線端子2的端口 a2、端口 1^2和端口 c2分別接火線L、零線N 和地線，地線上依次連接了電阻5，繼電器10強電部分的第一端口 ；零線N上連接了光耦11 強電部分的第一端口 ；火線L上依次連接了電阻3，二極管6和光耦9強電部分的第一端口， 光耦9強電部分的第二端口與繼電器10的第二端口、光耦11的第二端口連接于一點，二極管4的負極連接于電阻3和二極管6之間，正極連接于接線端子2和光耦11之間，二極管8的負極連接于電阻3和二極管6之間，正極連接于電阻5和繼電器10之間，電容7與光耦 9強電部分并聯連接。弱電電路通過直流電源1(包括端口 al，端口 bl和端口 cl)供電，由三條支路并聯組成，第一支路依次連接了電阻12、光耦9的弱電部分以及電阻13與電容14的并聯部分； 第二支路依次連接了二極管17和電容18的并聯部分以及三極管19 ；第三支路依次連接了電阻15和光耦11的弱電部分。第二檢測電路F的輸出端的接線端子16的端口 a3，端口 b3，端口 c3分別與光耦9的弱電部分的輸入端、三極管19的基極、光耦11的弱電部分的輸入端相連接。第二檢測電路F的工作原理大致介紹如下弱電部分由直流電源1提供工作電源，輸出端連接到微處理器D。輸入端的接線端子2連接220V電源，輸出端的接線端子16的連接到微處理器D。第二檢測電路F不工作時，即不檢測有無地線和零線火線(LN)是否接反時，微處理器D給第二檢測電路F的接線端子16的端口 c3發(fā)高電平、b3發(fā)低電平，使得光耦11導通、繼電器10的觸點斷開，形成正常的LN回路。檢測有無地線時，微處理器D給第二檢測電路F的接線端子16的端口 c3發(fā)低電平、b3發(fā)高電平，即將光耦11關閉、繼電器10的觸點閉合，通過檢測端口 a3的電平來檢測有無地線。如果有地線，AC220V由火線L和地線形成回路流通，使得光耦9導通，接線端子 16的端口 a3為高電平，即當微處理器D檢測到接線端子16的端口 a3為高電平時表示有地線；如果沒地線，火線L和地線不能形成回路，光耦9關閉，接線端子16的端口 a3為低電平，即當微處理器D檢測到接線端子16的端口 a3為低電平時表示沒有地線。檢測LN是否接反時，微處理器D給第二檢測電路F的接線端子16的端口 b3發(fā)高電平、端口 c3發(fā)高電平，即將光耦11導通、繼電器10的觸點閉合，通過檢測端口 a3的電平來檢測火線與零線有無接反。如果LN接反，AC220V由零線和地線形成回路流通，則光耦9 關閉，接線端子16的端口 a3為低電平，即當微處理器D檢測到接線端子16的端口 a3為低電平時表示LN接反；如果LN沒接反，L、N和地線形成回路，則光耦9導通，接線端子16 的端口 a3為高電平，即當微處理器D檢測到接線端子16的端口 a3為高電平時表示LN沒接反。優(yōu)選地，微處理器D包括報警單元，用于在地線中的電流大于預設電流值時，發(fā)出報警信號；以及存儲單元，用于在地線中的電流大于預設電流值時，存儲報警狀態(tài)信息。采用該優(yōu)選的實施方式，電器的微處理器D的報警單元在地線中的電流大于預設電流值時，發(fā)出泄漏電流故障的報警信號，能夠對電器附近的用戶起到警示作用，同時通過微處理器D的存儲單元(可選地，該存儲單元為記憶芯片)存儲故障報警狀態(tài)信息，以供維護或維修人員進行故障處理。在接零保護之前進行報警和故障存儲，能夠防止地線接零保護時，微處理器D掉電清零而無法報警或丟失故障信息。因為地線接零線后，使得電路中的 N與L間電流不平衡，引起有漏電開關的住宅電源開關跳閘斷電，進而使微處理器D掉電清零；記憶芯片存儲的故障報警狀態(tài)信息只有在故障清除后，通過人工復位，才可以刪除報警狀態(tài)信息。微處理器D在完成記憶芯片的信息存儲后，立即執(zhí)行地線接零保護，即發(fā)送高電平給驅動電路C，來驅動繼電器B吸合，當繼電器B的動靜觸點閉合后，完成電器的地線接零保護的全部動作，在電器完成地線接零保護動作后，會使有漏電開關的住宅電源開關跳閘斷電，及時切斷電源保護。以上所描述的地線帶電保護電路能夠用于任意的電器，例如空調器等，在空調器中接入本實用新型提供的任意一種地線帶電保護電路后，當空調器的地線有泄漏電流故障時、或者空調器的外機由于外來電源漏電帶電時，能夠及時提供接零保護，解決因地線接地電阻過大造成的觸電安全事故。其次介紹地線帶電保護方法的具體實施方式
。圖5是根據本實用新型實施例的地線帶電保護方法的流程圖，如圖5所示，該地線帶電保護方法包括如下步驟S102至步驟S106 步驟S102，檢測地線中的電流。優(yōu)選地，在檢測地線中的電流之前，地線帶電保護方法還包括檢測電器的電動部件的零線與火線是否接反；以及在電動部件的零線與火線接反時，發(fā)出報警信號，能夠避免零線和火線接反，進而避免將地線與火線相連接。優(yōu)選地，在檢測地線中的電流之前，地線帶電保護方法還包括檢測電器的電動部件是否接地線；以及在電動部件沒有接地線時，發(fā)出報警信號，如果電動部件沒有接地線， 執(zhí)行接零保護是沒有意義的。步驟S104，判斷地線中的電流是否大于預設電流值。該預設電流值一般設為人體的安全電流值，也可根據實際情況設定。步驟S106，控制地線與零線相連接。優(yōu)選地，在控制地線與零線相連接之前，地線帶電保護方法還包括發(fā)出報警信號，能夠對電器附近的用戶起到警示作用；以及存儲報警狀態(tài)信息，以供維護或維修人員進行故障處理，該信息只有在故障清除后，通過人工復位，才可以刪除，在接零保護之前執(zhí)行此步驟，能夠避免由于接零保護后電器的微處理器掉電清零，不能發(fā)出報警信號以及不能存儲報警狀態(tài)信息。從以上的描述中，可以看出，本實用新型實現了如下技術效果實時檢測流過電器地線的電流，在該地線中流過危險電流值時，及時將地線與零線相接，從而能夠避免發(fā)生人體觸電的安全事故，解決了由于外部電流使電器地線帶電和由于接地電阻不達標使電器地線帶電而導致的觸電問題。以上僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內， 所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1.一種地線帶電保護電路，其特征在于，包括 第一檢測電路(A)，用于檢測所述地線中的電流； 繼電器(B)，第一端接零線，第二端接所述地線；驅動電路(C)，與所述繼電器(B)的第三端相連接，用于驅動所述繼電器(B)吸合；以及微處理器(D)，連接于所述第一檢測電路(A)和所述驅動電路(C)之間，用于判斷所述地線中的電流是否大于預設電流值以及在所述地線中的電流大于所述預設電流值時控制所述驅動電路(C)驅動所述繼電器(B)吸合以使所述地線與所述零線相連接。
2.根據權利要求1所述的地線帶電保護電路，其特征在于，還包括 電流互感器(E)，設置于所述地線上，與所述第一檢測電路(A)相連接。
3.根據權利要求2所述的地線帶電保護電路，其特征在于，所述第一檢測電路(A)包括第一接線端子(01)，包括第一端子和第二端子，其中，所述第一檢測電路(A)經由所述第一端子和所述第二端子連接至所述電流互感器(E)；第二接線端子(02)，包括第三端子和第四端子，其中，所述第一檢測電路(A)經由所述第三端子和所述第四端子連接至所述微處理器(D)；放大電路(03)，連接于所述第一端子與所述第三端子之間；第一電容(04)，連接于所述第一端子與所述放大電路(0 的第一端之間；第二電容(05)，第一端與所述放大電路(0 的第二端相連接；第一二極管(06)，正極與所述第二電容(0 的第二端相連接，負極連接于所述第三端子；第二二極管(07)，正極與所述第一端子相連接，負極與所述第二端子相連接； 第三二極管(08)，正極與所述第二端子相連接，負極與所述第一端子相連接；以及第三電容(09)，第一端連接于所述第三端子，第二端與所述第二端子和所述第四端子連接在一起并接地。
4.根據權利要求3所述的地線帶電保護電路，其特征在于，所述放大電路(03)包括 三極管(031)，發(fā)射極接地；第一電阻(032)，第一端連接于所述三極管(031)的基極； 第二電阻(033)，第一端連接于所述第一電阻(032)的第二端；以及第三電阻(034)，第一端連接于所述第二電阻(033)的第二端，所述第三電阻(034)的第二端連接于所述三極管(031)的集電極，其中，在所述第二電阻(03 與所述第一電阻(03 之間設置有第一節(jié)點，所述第一節(jié)點與所述第一電容(04)相連接，在所述第二電阻(03 與所述第三電阻(034)之間設置有第二節(jié)點，所述第二節(jié)點連接直流電源，在所述第三電阻(034)與所述三極管(031)的集電極之間設置有第三節(jié)點，所述第三節(jié)點與所述第二電容(0 相連接。
5.根據權利要求1所述的地線帶電保護電路，其特征在于，還包括第二檢測電路(F)，與所述微處理器(D)相連接，用于檢測電器的火線與零線是否接反，或者電器是否連接地線，并將檢測到的信號發(fā)送至所述微處理器(D)。
6.根據權利要求1所述的地線帶電保護電路，其特征在于，所述微處理器包括報警單元，用于在所述地線中的電流大于所述預設電流值時，發(fā)出報警信號；以及存儲單元，用于在所述地線中的電流大于所述預設電流值時，存儲報警狀態(tài)信息。
7. —種空調器，其特征在于，包括權利要求1至6中任一項所述的地線帶電保護電路。
專利摘要本實用新型公開了一種地線帶電保護電路及具有該電路的空調器。該地線帶電保護電路包括第一檢測電路(A)，用于檢測地線中的電流；繼電器(B)，第一端接零線，第二端接地線；驅動電路(C)，與繼電器(B)的第三端相連接，用于驅動繼電器(B)吸合；以及微處理器(D)，連接于第一檢測電路(A)和驅動電路(C)之間，用于判斷地線中的電流是否大于預設電流值以及在地線中的電流大于預設電流值時控制驅動電路(C)驅動繼電器(B)吸合以使地線與零線相連接。通過該實用新型，能夠實時檢測流過電器地線的電流，一旦該電流值超過人體的安全電流值，電路中的地線與零線相接，從而避免發(fā)生人體觸電的安全事故。
文檔編號H02H9/02GK202145568SQ20112028778
公開日2012年2月15日 申請日期2011年8月9日 優(yōu)先權日2011年8月9日
發(fā)明者王新 申請人:珠海格力電器股份有限公司