(12)实用新型专利
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204462299 U (45)授权公告日(45)授权公告日 2015.07.08
(21)申请号 201520091689.3(22)申请日 2015.02.09
(73)专利权人苏州益而益电器制造有限公司
地址215125 江苏省苏州市苏州工业园区新
城路8号(72)发明人李成力 聂胜云
(74)专利代理机构北京市金杜律师事务所
11256
代理人郑立柱(51)Int.Cl.
G01R 31/02(2006.01)
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
权利要求书1页 说明书5页 附图4页
(54)实用新型名称
用电检测装置与用电设备(57)摘要
本实用新型提供了一种用电检测装置与用电设备，该用电检测装置包括：开关单元，用于控制用电检测装置与电源之间的供电通路的通断；地线检测单元，耦接至地线，用于当地线带电时，产生表示地线漏电的第一电流信号；漏电检测单元，其包括电磁耦接到至少两根供电线和地线漏电检测单元的检测线圈，用于基于至少两根供电线中所产生的电流不平衡或第一电流信号来产生第一电压信号；驱动单元，其耦接至漏电检测单元，用于基于第一电压信号来驱动开关单元。本实用新型能够以较少的元件实现PE线带电检测、N线带电检测、PE线与L线错搭或是L线与N线接反等多种功能，因此，有利于降低用电设备的成本，并且由于元件少，电路的可靠性也得到了提高。
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权 利 要 求 书
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1.一种用电检测装置，其特征在于，包括：
开关单元，其用于控制所述用电检测装置与电源之间的供电通路的通断；地线检测单元，其耦接至地线，用于当地线带电时，产生表示地线漏电的第一电流信号；
漏电检测单元，其包括电磁耦接到至少两根供电线和所述地线漏电检测单元的检测线圈，用于基于所述至少两根供电线中所产生的电流不平衡或所述第一电流信号来产生第一电压信号；
驱动单元，其耦接至所述漏电检测单元，用于基于所述第一电压信号来驱动所述开关单元。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述地线检测单元包括：第一电阻，其并联连接至地线，当地线带电时，所述第一电阻上产生所述第一电流信号。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述地线检测单元还包括：第二电阻，其串联连接在地线中并且与所述第一电阻并联。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，零线与地线之间还设置有：第一检测支路，当零线或地线带电时，所述第一检测支路与所述地线检测单元形成了零线至地线的导电通路。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，第一检测支路包括：串联连接的第三电阻和第一电容，并且所述第一检测支路位于所述检测线圈与所述用电检测装置的输出端之间。
6.如权利要求4所述的装置，其特征在于，所述第一检测支路还包括设置于所述检测线圈上的第一子绕组。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述至少两根供电线分别包括设置于所述检测线圈上的第三、第四子绕组。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：带电指示电路，其设置在零线输入端和地线输入端之间，用于当零线或地线带电时，提供相应的警示信号。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述带电指示电路还包括设置在所述检测线圈上的第五子绕组。
10.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一电阻和/或所述第二电阻为具有电阻值的导体。
11.一种用电设备，其特征在于，包括：如权利要求1至10任一项所述的用电检测装置。
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说 明 书
用电检测装置与用电设备
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技术领域
[0001]
本实用新型涉及用电安全保护技术领域，尤其涉及一种用电检测装置和用电设
备。背景技术
随着人们物质生活水平的不断提高，电器产品的使用已日益普及，人们对用电安全也越来越重视，漏电保护器的使用也越来越广泛，但现有的漏电保护器仍存在不足。[0003] 在现有的技术方案中，为了有效检测火线(L)、与地线(PE)之间的漏电及PE线带电电流，往往会使用2个检测线圈，其中一个检测线圈用于检测L线与PE线之间的漏电，另外一个检测线圈用于检测PE线的带电漏电，由于使用了2个检测线圈，造成了产品体积大、结构复杂、成本高，且不便于装配。[0004] 另外，虽然也存在使用1个检测线圈便完成L线与PE线的漏电检测及PE线的带电漏电检测的技术方案，但由于只使用了1个检测线圈，因此L、N线必须要在检测线圈上增加绕组，这样就导致漏电检测电流的控制上存在不足。例如要求将脱扣电流设置在4mA～6mA。假如输出L、N线都在检测线圈上绕3匝时，L线到PE线的脱扣漏电流值为4.9mA，如果PE线顺向穿过检测线圈(即PE线等效在检测线圈上绕4匝)，那么输出L线到输出PE线的值为6.53mA；如果PE线反向穿过检测线圈(即PE线等效在检测线圈上绕2匝)，那么输出L线到PE线为3.27mA，超出了4mA～6mA要求的范围。另外，当PE线带电时，一般设定电流值在15mA～30mA，如果PE线穿过检测线圈(1匝)，那么驱动漏电保护器脱扣的最大值也仅有14.7mA(4.9×3匝)，满足不了15mA～30mA要求的范围。
[0002]
实用新型内容
[0005] 针对以上问题，本实用新型提出了一种功能复杂但结构简单、体积小的漏电检测的装置。
[0006] 本实用新型首先提出了一种用电检测装置，其包括：开关单元，其用于控制所述用电检测装置与电源之间的供电通路的通断；地线检测单元，其耦接至地线，用于当地线带电时，产生表示地线漏电的第一电流信号；漏电检测单元，其包括电磁耦接到至少两根供电线和所述地线漏电检测单元的检测线圈，用于基于所述至少两根供电线中所产生的电流不平衡或所述第一电流信号来产生第一电压信号；驱动单元，其耦接至所述漏电检测单元，用于基于所述第一电压信号来驱动所述开关单元。[0007] 优选的，所述地线检测单元包括：第一电阻(R7)，其并联连接至地线，当地线带电时，所述第一电阻上产生所述第一电流信号。[0008] 优选的，所述地线检测单元还包括：第二电阻(R8)，其串联连接在地线中并且与所述第一电阻并联。
优选的，零线与地线之间还设置有：第一检测支路，当零线或地线带电时，所述第
一检测支路与所述地线检测单元形成了零线输入端至地线输入端的导电通路。
[0009]
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优选的，所述第一检测支路包括：串联连接的第三电阻(R9)和第一电容(C9)，并且所述第一检测支路位于所述检测线圈与所述用电检测装置的输出端之间。[0011] 优选的，所述第一检测支路还包括设置于所述检测线圈上的第一子绕组。[0012] 优选的，所述至少两根供电线分别包括设置于所述检测线圈上的第三、第四子绕组。
[0013] 优选的，所述装置还包括：带电指示电路，其设置在零线输入端和地线输入端之间，用于当零线或地线带电时，提供相应的警示信号。[0014] 优选的，所述带电指示电路还包括设置在所述检测线圈上的第 五子绕组。[0015] 优选的，所述第一电阻和/或所述第二电阻为具有电阻值的导体。[0016] 本实用新型还公开了一种用电设备，其包括：如上任一项所述的用电检测装置。[0017] 通过本实用新型的技术方案，能够以较少的元件实现PE线带电检测、N线带电检测、PE线与L线错搭或是L线与N线接反等多种功能，因此，有利于降低用电设备的成本，并且由于元件较少，电路的可靠性也实现了大大的提高。附图说明
通过参考下列附图所给出的本实用新型的具体实施方式的描述之后，将更好地理解本实用新型，并且本实用新型的其他目的、细节、特点和优点将变得更加显而易见。在附图中：
[0019] 图1为本实用新型第一实施例的电路示意图；[0020] 图2为本实用新型第二实施例的电路示意图；[0021] 图3为本实用新型第三实施例的电路示意图；[0022] 图4为本实用新型第四实施例的电路示意图；[0023] 图5为本实用新型第五实施例的电路示意图；[0024] 图6为本实用新型第六实施例的电路示意图。
[0018]
具体实施方式
[0025] 下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0026] 结合图示对本实用新型的实施例进行阐述。[0027] 请参阅图1，其为本实用新型第一实施例的示意图。[0028] 该检测电路包括：检测线圈CT1、处理单元IC、螺线管SOL、 复位开关RESET，其中，L、N线穿过检测线圈CT1。[0029] 当L、N线中的电流不平衡(即产生漏电流)时，线圈CT1将产生与该漏电流对应的电压；处理单元IC接收该电压，并且通过打开可控硅Q1进而驱动螺线管SOL，使得复位开关RESET断开。
该检测电路还包括地线漏电检测电路，其包括与地线并联的电阻R7，并且电阻R7
穿过检测线圈CT1。在实际应用中，PE线是有电阻的，难以实现理想无电阻导体，因此，通过
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改变电阻R7的阻值能够对电阻R7中和与之并联的导线中的电流进行调整，从而实现输出L线到输出端PE线及PE线带电检测漏电流的精确控制。[0031] 由图可知，L、N线及地线(PE)通过1个检测线圈CT1便实现了漏电检测及地线带电检测。具体地，当L、N线上产生漏电流时，线圈CT1将基于该漏电流输出一电压Vo1，然后处理单元将基于电压Vo1来决定是否导通可控硅Q1，进而使得螺线管SOL将复位开关RESET断开。[0032] 当L、N、PE线在输入端处均正确连接时，若在输出端处L线与PE线相接触，则PE线将带电，此时PE线上将形成电流，电阻R7和与之并联的电缆将对电流进行分流。线圈CT1将检测到R7上的电流，进而输出一电压Vo2。同样，处理单元将基于电压Vo2来决定是否导通可控硅Q1，进而使得螺线管SOL将复位开关RESET断开。[0033] 可以理解的是，R7的电阻值可根据漏电保护器设定的漏电电流值进行改变。[0034] 图2为本实用新型第二实施例的电路示意图。[0035] 在本实施例中，L、N及PE线用1个检测线圈CT1完成漏电检测及地线带电检测。相较于图1，该实施例中的地线漏电检测电路由并联的电阻R7和R8组成，其中R7的电阻值可根据漏电保护器设定的漏电电流值进行改变。电阻R7穿过检测线圈CT1，通过改变电阻R7的阻值来实现L线到PE线及PE线带电检测漏电流的精确控制。[0036] 同理，也可根据漏电保护器设定的漏电电流值改变电阻R8(或同时改变R7和R8)的阻值来实现输出火线到输出地线及地线带电检测漏电流的精确控制。[0037] 可以理解的是，电阻R7、R8可以用带电阻值的导体来实现。[0038] 图2中，L、N线在线圈CT1上分别具有子绕组，因此，当电路正常工作时，L、N线将能够分别在线圈CT1上产生相应的感应电压。优选的，L、N线分别在线圈CT1上产生极性相反且值相等的电压，若L、N线产生不平衡漏电流，线圈CT1的输出端将产生能够表征该漏电流的电压Vo3，进而再由处理单元IC基于该电压对螺线管SOL进行操作。[0039] 另外，由于L、N线在检测线圈CT1上分别具有子绕组，因此，在实际生产中，将无需将L、N线穿过检测线圈CT1，仅需要连接到检测线圈CT1上相应的连接端即可。因此，通过在检测线圈CT1上设置子绕组，大大降低了生产难度与生产成本，有利于提高生产率。[0040] 图3为本实用新型的第三实施例的电路示意图。[0041] 相较于第一实施例，本实施例中还包括分别位于检测线圈CT1和输出端之间的第一检测支路，其中，第一检测支路包括电阻R9、电容C9。[0042] 当输入端的L线与N线接反时，由于该检测装置的N线穿过检测线圈CT1并通过电阻R9、电容C9与地线(PE)形成回路。检测线圈CT1会将检测到的信号传给处理单元IC，进而发出驱动信号，使产品脱扣(即切断输入、输入电力连接)，确保用电安全。可以理解的是，此时电阻R7上也有电流通过，但由于与其形成的回路中的电流小于N线中的电流，因此，其对产品脱扣的贡献不及R9、C9。[0043] 同样，当L、N、PE线正确连接，但输出端L线搭上了PE线时，此时用电器的绝缘阻抗降低，PE线通过电阻R9、电容C9形成了流向N线的导电回路。由于N线穿过了检测线圈CT1，同样，检测线圈CT1会将检测到的信号传给处理单元IC，进而发出驱动信号，使产品脱扣(即切断输入、输入电力连接)，确保用电安全。[0044] 另外，当L、N线正确连接，但输入端处的PE线未有效接地时，如果输出端的用电器
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壳体带电，即通过用电器、电容C9、电阻R9与零线(N)形成了穿过检测线圈CT1的回路。同样，由于N线穿过检测线圈CT1，检测线圈CT1会将检测到的信号传给漏电保护控制电路，发出驱动信号，使产品脱扣(即切断输入、输入电力连接)，确保用电安全。[0045] 图4为本实用新型的第四实施例的电路示意图。[0046] 相较于第二实施例，本实施例增设了位于检测线圈CT1与L、N线输出端之间的、形成N与PE线之间的第一检测支路，该第一检测支路包括电阻R9、电容C9。[0047] 与第三实施例中的类似，第一检测支路则用于检测L、N线接反或PE线带电的情形。
[0048] 图5为本实用新型的第五实施例的电路示意图。[0049] 在该实施例中，在N线、PE线之间增加了第三检测支路，该检测支路包括串联连接的电阻R11和电容C11，并在线圈CT1上增加了子绕组。可以理解的是，当用电设备工作正常且接线准确时，第三检测支路上将没有电流产生，因此其在线圈CT1上的绕组也不会产生感应电势。
[0050] 当输入端处的L线与N线接反时，由于该检测装置的N线穿过检测线圈CT1，并且通过C11、R11与地线(PE)形成回路，检测线圈CT1会检测到电流差信号，并将信号传给处理单元IC，进而发出螺线管SOL的驱动信号，使产品脱扣(即切断输入、输入电力连接)，确保用电安全。
[0051] 当该装置的PE线输入搭接L线上时与N线形成电连接，CT1第三检测支路通过C11、R11与地线(PE)形成回路，检测线圈CT1会检测到电流差信号，并将信号传给处理单元IC，进而发出螺线管SOL的驱动信号，使产品脱扣(即切断输入、输入电力连接)，确保用电安全。
[0052] 另外，当输入端的PE线未有效接地时，如果输出端的用电器壳 体带电，即L线通过用电器、C11、R11与N线形成回路，检测线圈CT1会检测到电流差信号，并将信号传给处理单元IC，进而发出螺线管SOL的驱动信号，使产品脱扣(即切断输入、输入电力连接)，确保用电安全。
[0053] 可以理解的是，C11可为安规电容，以满足零线(N)与地线(PE)之间的高压测试要求。
[0054] 图6为本实用新型的第六实施例的电路示意图。[0055] 与前述的实施例类似，本实施例仍然包括连接到检测线圈CT1。但是，与前述实施例不同的是，本实施例还包括设置在输入端处的带电指示电路，其包括电容C11、电阻R11、二极管D5、限压二极管D6以及发光二极管LED2。[0056] 当L、N线正确接线且PE线连接良好时，该带电指示电路上不会存在电流，因此，其不会发出警示信号，即LED2将不会发光。当L、N线反接时，N线将与PE线形成导电回路，由于N线带电指示电路在检测线圈CT1上缠有子绕组，因此，当N线与PE线之间存在电流时，检测线圈CT1将产生相应的电压Vo4，最终使得电路跳扣，并且发出警示信号，即发光二极管LED2发光。
当L、N线正确接线且PE搭接在L线上时，，N线将与PE线形成导电回路，由于N线
带电指示电路在检测线圈CT1上缠有子绕组，因此，当N线与PE线之间存在电流时，检测线圈CT1将产生相应的电压Vo4，最终使得电路跳扣，并且发出警示信号，即发光二极管LED2
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发光。
当输入端处的L、N线连接正确，但输入端处的PE线未正确连接时，若输出端处的L线与PE线相接触进而形成回路，从而电阻R11、电容C11上将有电流流过，CT1通过子绕组产生足以使处理单元IC驱动螺线管SOL使产品跳扣的电压。[0059] 当输入端处L、N、PE线正确连接，但输出端处的L线与PE线相接触形成回路，此时PE线带电，进而在PE线上形成电流，电阻R7和与之并联的电缆将对电流进行分流。检测线圈CT1将检测到 R7上的电流，进而输出电压Vo2。处理单元IC将基于电压Vo2来决定是否导通可控硅Q1，进而使得螺线管SOL将开关SW断开。[0060] 通过本实用新型的技术方案，能够以较少的元件实现PE线带电检测、N线带电检测、PE线与L线错搭或是L线与N线接反等多种功能，因此，有利于降低用电设备的成本，并且由于元件较少，电路的可靠性也实现了大大的提高。[0061] 本领域技术人员能够理解的是，上述的状态仅仅用于示例，并非用于限定本实用新型的应用范围。本领域技术人员可以针对每种特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本实用新型的保护范围。
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