一種具有電弧檢測(cè)功能的漏電保護(hù)裝置及用電設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，是涉及一種用于對(duì)交流供電線路的漏電故障和電弧故障進(jìn)行檢測(cè)并實(shí)施保護(hù)的電路設(shè)計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，我國(guó)電網(wǎng)情況復(fù)雜，存在安全隱患較多，家用的電器插座接線不正確、接地不良、電線質(zhì)量低劣等問題都會(huì)導(dǎo)致接入到家電設(shè)備中的交流供電出現(xiàn)異常，進(jìn)而影響到家電設(shè)備的用電安全，不僅給家電設(shè)備的正常運(yùn)行帶來致命威脅，甚至?xí)＜暗接脩舻娜松戆踩?，?dǎo)致人身觸電事故的發(fā)生。
[0003]家電設(shè)備在接通交流電網(wǎng)，通電使用的過程中，最常見的供電故障主要有兩種:一種是電弧故障；另一種是漏電故障。電弧故障的產(chǎn)生原因通常都是由于家電設(shè)備長(zhǎng)期使用線路老化或者電源線意外破損導(dǎo)致的，電弧故障極易引發(fā)火災(zāi)事故，因此危害較大。漏電故障的產(chǎn)生原因比較復(fù)雜，因素較多，例如:
(O當(dāng)用戶家中無地線時(shí)，該家電設(shè)備自身漏電導(dǎo)致設(shè)備外殼或者電器插座的地線帶電；
(2)當(dāng)用戶家中有地線，但系統(tǒng)地線接地不良時(shí)，由于用戶家中的其他用電設(shè)備漏電導(dǎo)致該家電設(shè)備的外殼或者地線帶電；
(3)當(dāng)用戶小區(qū)系統(tǒng)地線接地不良時(shí)，由于其他用戶家中的地線帶電，導(dǎo)致本用戶家中的家電設(shè)備的外殼或者地線帶電；
(4)用戶家中電器插座的火線L和地線G反接，導(dǎo)致家電設(shè)備的外殼或者地線帶電，等坐寸ο
[0004]現(xiàn)有的漏電保護(hù)裝置，如漏電開關(guān)、斷路保護(hù)器、空氣開關(guān)等產(chǎn)品，其功能都比較單一，只能解決用電設(shè)備的L-N漏電保護(hù)問題，不能對(duì)各種漏電因素導(dǎo)致的漏電故障實(shí)現(xiàn)全面的檢測(cè)和保護(hù)。并且，由于地區(qū)環(huán)境等差異，家電設(shè)備自身的保護(hù)功能是有限的，因此現(xiàn)有漏電保護(hù)裝置對(duì)用電設(shè)備的漏電狀況和用電環(huán)境出現(xiàn)的其他故障(例如電弧故障等)不能實(shí)現(xiàn)全面的保護(hù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為了解決現(xiàn)有漏電保護(hù)裝置功能單一的問題，提出了一種具有電弧檢測(cè)功能的漏電保護(hù)裝置，可以為家電設(shè)備用電環(huán)境中出現(xiàn)的電弧故障和漏電故障實(shí)施全面的檢測(cè)和及時(shí)的保護(hù)。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
一種具有電弧檢測(cè)功能的漏電保護(hù)裝置，應(yīng)用在具有火線、零線、地線的交流供電線路中，設(shè)置有:
電源電路，連接交流輸入電源的火線與零線，將輸入的交流電源轉(zhuǎn)換成低壓直流電源輸出； 控制器，連接電源電路，在接收到電源電路輸出的低壓直流電源后啟動(dòng)運(yùn)行，生成開關(guān)控制信號(hào)輸出；
開關(guān)電路，受控于所述的控制器，在接收到控制器輸出的開關(guān)控制信號(hào)后，將連接在交流輸入電源與交流負(fù)載之間的火線、零線和地線連通；
漏電檢測(cè)電路，將交流輸入電源的火線、零線、地線均穿過電流互感器，作為電流互感器的初級(jí)繞組；電流互感器的次級(jí)繞組在所述初級(jí)繞組的電流矢量和不為零時(shí)輸出感應(yīng)信號(hào)至控制器，所述控制器在檢測(cè)到感應(yīng)信號(hào)超過設(shè)定閾值時(shí)，判定發(fā)生漏電故障；
串聯(lián)電弧檢測(cè)電路，采集交流輸入電源的火線或者零線中的電流波形，將采集到的電流波形與發(fā)生串聯(lián)電弧時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流波形進(jìn)行對(duì)比，以判斷串聯(lián)電弧故障；
并聯(lián)電弧檢測(cè)電路，采集交流輸入電源的火線與零線之間的電壓波形，將采樣到的電壓波形與發(fā)生并聯(lián)電弧時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓波形進(jìn)行對(duì)比，以判斷并聯(lián)電弧故障；
所述控制器在檢測(cè)到漏電故障、串聯(lián)電弧故障或者并聯(lián)電弧故障時(shí)，控制開關(guān)電路切斷交流輸入電源與交流負(fù)載之間的交流供電線路，實(shí)施故障保護(hù)。
[0007]進(jìn)一步的，在所述漏電檢測(cè)電路中，交流輸入電源的火線、零線、地線以相同的方向、相同的匝數(shù)穿過電流互感器，形成電流互感器的初級(jí)繞組。
[0008]為了盡量降低用電設(shè)備因L-N對(duì)地線漏電導(dǎo)致用電設(shè)備誤停機(jī)的概率，本發(fā)明優(yōu)選設(shè)定當(dāng)所述電流互感器的初級(jí)繞組的電流矢量和大于1mA時(shí)，通過電流互感器的次級(jí)繞組輸出的感應(yīng)信號(hào)大于設(shè)定閾值，此時(shí)判定為漏電故障，可以在保證用戶人身安全的同時(shí)，降低用電設(shè)備誤斷電的概率，保證用電設(shè)備能夠正常使用。
[0009]優(yōu)選的，所述匝數(shù)優(yōu)選設(shè)置為I匝，以減小漏電保護(hù)裝置的體積。
[0010]優(yōu)選的，在所述串聯(lián)電弧檢測(cè)電路中，在交流輸入電源的火線或者零線中串聯(lián)電阻，采集電阻兩端的電壓值，傳輸至控制器；所述控制器結(jié)合所述電阻的阻值換算形成電流波形，與發(fā)生串聯(lián)電弧時(shí)所對(duì)應(yīng)的電流波形進(jìn)行對(duì)比，若相符，則判定為串聯(lián)電弧故障。
[0011]優(yōu)選的，在所述并聯(lián)電弧檢測(cè)電路中，在交流輸入電源的火線和零線之間跨接分壓電路，采集分壓電路的分壓節(jié)點(diǎn)處的電壓值，傳輸至控制器以形成所述的電壓波形，與發(fā)生并聯(lián)電弧時(shí)所對(duì)應(yīng)的電壓波形進(jìn)行對(duì)比，若相符，則判定為并聯(lián)電弧故障。
[0012]優(yōu)選的，在所述分壓電路中設(shè)置有兩個(gè)分壓電阻，兩個(gè)分壓電阻串聯(lián)后跨接在交流輸入電源的火線與零線之間，兩個(gè)分壓電阻的中間節(jié)點(diǎn)連接控制器，所述控制器根據(jù)接收到的電壓采樣值結(jié)合兩個(gè)分壓電阻的阻值，換算形成火線與零線之間的電壓波形。
[0013]進(jìn)一步的，所述電源電路的交流輸入側(cè)的零線端直接連接交流輸入電源的零線，火線端通過一啟動(dòng)按鍵連接交流輸入電源的火線；所述啟動(dòng)按鍵與開關(guān)電路的其中一路開關(guān)通路相并聯(lián)，所述開關(guān)通路串聯(lián)在交流輸入電源與交流負(fù)載之間的火線中。
[0014]優(yōu)選的，在所述開關(guān)電路中設(shè)置有繼電器和NPN型三極管，在所述繼電器中，電磁線圈的一端連接通過電源電路輸出的低壓直流電源，另一端連接NPN型三極管的集電極，所述NPN型三極管的發(fā)射極接地，基極連接控制器，接收控制器輸出的開關(guān)控制信號(hào)，繼電器的三路活動(dòng)觸點(diǎn)分別對(duì)應(yīng)串聯(lián)在交流輸入電源與交流負(fù)載之間的火線、零線和地線中。
[0015]基于上述具有電弧檢測(cè)功能的漏電保護(hù)裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，本發(fā)明還提出了一種采用所述具有電弧檢測(cè)功能的漏電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)的用電設(shè)備，包括用于連接火線、零線、地線的三相插頭、交流負(fù)載和漏電保護(hù)裝置，所述漏電保護(hù)裝置應(yīng)用在具有火線、零線、地線的交流供電線路中，設(shè)置有:
電源電路，連接交流輸入電源的火線與零線，將輸入的交流電源轉(zhuǎn)換成低壓直流電源輸出；
控制器，連接電源電路，在接收到電源電路輸出的低壓直流電源后啟動(dòng)運(yùn)行，生成開關(guān)控制信號(hào)輸出；
開關(guān)電路，受控于所述的控制器，在接收到控制器輸出的開關(guān)控制信號(hào)后，將連接在交流輸入電源與交流負(fù)載之間的火線、零線和地線連通；
漏電檢測(cè)電路，將交流輸入電源的火線、零線、地線均穿過電流互感器，作為電流互感器的初級(jí)繞組；電流互感器的次級(jí)繞組在所述初級(jí)繞組的電流矢量和不為零時(shí)輸出感應(yīng)信號(hào)至控制器，所述控制器在檢測(cè)到感應(yīng)信號(hào)超過設(shè)定閾值時(shí)