漏电保护电路及漏电保护装置的制作方法

1.本实用新型涉及漏电保护电路技术领域，特别涉及一种漏电保护电路及漏电保护装置。


背景技术：

2.随着社会发展和百姓生活水平的提高，各种电器的数量越来越多，为了安全的考虑，往往在火线和零线之间会套上两个互感器并与漏电保护装置连接，一个互感器与漏电保护装置内的漏电保护电路连接，在出现漏电故障或人身触电时及时切断线路实现保护，另一个互感器与漏电保护装置内的弱电组件连接，用于记录和检测当前的交流电流和交流电压，但是弱电组件中主要工作的电子元件均为弱电元件，而经过火线和零线的交流电往往都为强电，这就容易出现强电击穿弱电电路的情况，从而损坏弱电组件电路上的元件，并且容易造成检测故障，严重影响了漏电保护装置工作的稳定性。


技术实现要素：

3.本实用新型的主要目的是提出一种漏电保护电路，旨在提高漏电保护装置工作的稳定性。
4.为实现上述目的，本实用新型提出一种漏电保护电路，所述漏电保护电路包括：
5.零序互感器，用于采集交流电源并输出第一电源信号；
6.漏电保护器件，具有主回路和信号输入端，所述主回路用于接入所述交流电源的线路中，所述漏电保护器件的信号输入端与所述零序互感器的输出端连接，所述漏电保护器件用于根据所述第一电源信号对应执行漏电保护动作；
7.变压器，具有初级线圈和次级线圈，所述变压器的初级线圈串联接于所述零序互感器的输出端和所述漏电保护器件的信号输入端之间的通路上，所述变压器，用于将所述第一电源信号隔离输出；以及
8.弱电组件，具有信号输入端，所述弱电组件的信号输入端与所述变压器的次级线圈电连接，用于接收所述变压器隔离传输的第二电源信号进行工作。
9.可选地，所述弱电组件包括计量元件，所述计量元件的输入端与变压器的次级线圈电连接，并用于根据所述第二电源信号输出计量信号。
10.可选地，所述计量元件为电能计量芯片，所述电能计量芯片包括交流正极输入脚和交流负极输入脚，所述交流正极输入脚与所述次级线圈的第一端连接，所述交流负极输入脚与所述次级线圈的第二端连接，所述计量元件的输入端包括所述交流正极输入脚和所述交流负极输入脚。
11.可选地，所述漏电保护电路还包括主控电路和指示装置，所述主控电路的输入端与所述计量元件的输出端连接，所述主控电路的指示输出端与所述指示装置的输入端连接；
12.所述主控电路，用与根据所述计量信号输出电源指示信号控制所述指示装置指示
电源信息。
13.可选地，所述漏电保护电路还包括通讯模块，所述通讯模块的输入端与所述计量元件的输出端连接，并用于根据所述计量信号转译输出无线计量信号。
14.可选地，所述弱电组件还有电源端，所述变压器还具有辅助线圈，所述弱电组件的电源端与所述变压器的辅助线圈电连接；
15.所述变压器，用于将所述第一电源信号隔离输出为供电信号以供弱电组件工作。
16.本实用新型还提出一种漏电保护装置，所述漏电保护装置包括如上述任一项所述的漏电保护电路。
17.可选地，所述漏电保护装置还包括壳体；
18.所述漏电保护器件、零序互感器、变压器和弱电组件分别设于所述壳体内，所述零序互感器套设于所述主回路上，以用于采集交流电源并输出所述第一电源信号。
19.可选地，所述漏电保护器件包括执行开关组件、主回路第一引脚、主回路第二引脚及电磁脱扣器，所述执行开关组件串联接入所述主回路第一引脚和主回路第二引脚之间的通路上，以构成所述主回路；
20.所述执行开关组件和电磁脱扣器设于所述壳体内；所述主回路第一引脚和主回路第二引脚均设置于所述壳体上，并用于接入所述交流电源的线路中；
21.所述电磁脱扣器的信号输入端为所述漏电保护器件的信号输入端，所述电磁脱扣器用于根据所述第一电源信号执行漏电保护动作时，驱动执行开关组件断开所述主回路第一引脚和主回路第二引脚之间的通路。
22.可选地，所述壳体内还具有强电容置槽和弱电容置槽；
23.其中，所述弱电组件设置于所述弱电容置槽，所述执行开关组件和电磁脱扣器设置于所述强电容置槽。
24.本实用新型通过设置零序互感器、漏电保护器件、变压器和弱电组件等组成了漏电保护电路。其中，零序互感器用于采集交流电源并输出第一电源信号，漏电保护器件用于根据第一电源信号对应执行漏电保护动作，变压器用于将第一电源信号隔离输出，弱电组件用于接收变压器隔离传输的第二电源信号进行工作。通过变压器实现在漏电保护装置内的弱电组件与强电隔离，防止强电对弱电组件造成损害或干扰，从而有利于提高漏电保护装置工作的稳定性。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本实用新型漏电保护电路的功能模块示意图；
27.图2为本实用新型漏电保护电路第一实施例的电路示意图；
28.图3为本实用新型漏电保护电路第二实施例的电路示意图；
29.图4为本实用新型漏电保护电路第三实施例的电路示意图；
30.图5为本实用新型漏电保护电路第四实施例的电路示意图；
31.图6为本实用新型漏电保护装置第一实施例的结构示意图。
32.附图标号说明：
33.标号名称标号名称10零序互感器20漏电保护器件30变压器40弱电组件41计量元件42主控电路43通讯模块70壳体71主回路第一引脚72主回路第二引脚73弱电容置槽74强电容置槽t1双绕组变压器u2电能计量芯片u1主控芯片ind指示装置的输入端ac 交流正极输入脚ac
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交流负极输入脚out电能计量芯片的输出脚in主控芯片的数据输入脚ins主控芯片的指示输出脚t1双绕组变压器
34.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
35.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
36.为提高漏电保护装置工作的稳定性，参考图1，在本实用新型一实施例中，提出一种漏电保护电路，包括零序互感器10、漏电保护器件20、变压器30 和弱电组件40，漏电保护器件20具有主回路和信号输入端，主回路用于接入交流电源的线路中，漏电保护器件20的信号输入端与零序互感器10的输出端连接，变压器30具有初级线圈和次级线圈，所述变压器30的初级线圈串联接于所述零序互感器10的输出端和所述漏电保护器件20的信号输入端之间的通路上，弱电组件40具有信号输入端，所述弱电组件40的信号输入端与所述变压器30的次级线圈电连接。
37.其中，零序互感器10用于采集交流电源并输出第一电源信号，漏电保护器件20用于根据第一电源信号对应执行漏电保护动作，变压器30用于将所述第一电源信号隔离输出，弱电组件40用于接收所述变压器30隔离传输的第二电源信号进行工作。
38.在漏电保护装置工作的过程中，零序互感器10可以直接套设在交流电源的回路上并采集交流电源输出第一电源信号，也可以设置于漏电保护器件20 的主回路上采集交流电源的第一电源信号。电源信号包括交流电源的电压信号和电流信号。漏电保护器件20可以包括有检测组件或执行组件，在发生漏电或者是人身触电时，根据第一电源信号的变化，及时的执行保护动作，切断主回路，从而及时实现保护，提高了安全性。根据变压器30的工作原理，可以将初级线圈上流过的由零序互感器10采集交流电源的第一电源信号，根据初级线圈和次级线圈的匝数比，再通过次级线圈输出第二电源信号，在这个过程中，由于电信号传输是经过经过电
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磁
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电的过程转换，所以能够起到初级线圈接入的电路与次级线圈接入的电路之间电磁隔离的效果，变压器30可以根据需求选择例如双边绕组，三边绕组，自耦变压器30等等。次级线圈输出第二电源信号至弱电组件40，弱电组件40可以包括诸如计量
元件41、主控电路42、指示装置和通讯模块43等，用于检测第二电源信号中的电压信号的电压值和电流信号的电流值，在一实施例中，可以通过计量元件41、主控电路42和指示装置配合，以实时检测交流电源上的电压值与电流值，并且可以长时间记录以形成一定时间段内的剩余电流值数据。还可以通过设置例如通讯模块43，通过无线上传将计量信号转译后上传至上位机统一进行数据管理与计算。本实用新型通过设置零序互感器10、漏电保护器件20、变压器30 和弱电组件40等组成了漏电保护电路。其中，零序互感器10用于采集交流电源并输出第一电源信号，漏电保护器件20用于根据第一电源信号对应执行漏电保护动作，变压器30用于将第一电源信号隔离输出，弱电组件40用于接收变压器30隔离传输的第二电源信号进行工作。通过变压器30实现在漏电保护装置内的弱电组件40与强电隔离，防止强电对弱电组件40造成损害或干扰，从而有利于提高漏电保护装置工作的稳定性。
39.参考图2，在本实用新型第一实施例中，变压器30为双绕组变压器t1，双绕组变压器t1的次级线圈串联接于零序互感器10的输出端和漏电保护器件20的信号输入端之间的通路上。根据其工作原理，双绕组变压器t1可以通过电
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磁
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电的转换，将初级线圈上流过的电源信号，电源信号包括电压信号和电流信号根据预设的双边绕组匝数的比例转换至次级线圈，从而实现隔离的效果。有效的隔绝了强电电路与弱电组件40，同时还可以根据次级线圈接入的弱电组件40的输入电压与电流的参数需求，灵活的调整双边线圈绕组匝数的比例，具有良好的兼容性。通过采用双绕组变压器t1，能够实现将电信号转换为磁信号后再转换为电信号，有利于隔离前级的强电电路和后级的弱电电路，有利于提高漏电保护电路工作的安全性和稳定性，从而提高了漏电保护装置工作的稳定性。同时，采用双绕组变压器t1，可以连接与零序互感器10输出线路上的任一端，拆卸灵活，安装方便，同时成本较低。
40.可选地，除了采用双绕组变压器t1，还可以采用自耦变压器30或者是三绕组变压器30，在实际使用中，可以根据情况进行选择，此处不做限定。
41.参考图2，在本实用新型第一实施例中，弱电组件40包括计量元件41，计量元件41的输入端与变压器30的次级线圈电连接，并用于根据第二电源信号输出计量信号。计量元件41为电能计量芯片u2，电能计量芯片u2包括交流正极输入脚ac 和交流负极输入脚ac
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，交流正极输入脚ac 与次级线圈的第一端连接，交流负极输入脚与次级线圈的第二端连接，计量元件41的输入端包括交流正极输入脚ac 和交流负极输入脚ac
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。
42.其中，计量元件41用于根据第二电源信号输出计量信号，通过双绕组变压器t1转换后的第二电源信号，其包括电流信号和电压信号，由于电压信号的电压值以及电流信号的电流值比较大，不适合于直接用过控制芯片例如 mcu进行采样数据，并且控制芯片的采样精度不够，会产生较大的偏差。故使用电能计量芯片u2，电能计量芯片u2可以直接对双绕组变压器t1输出的第二电源信号进行采样后，再将例如电压信号的电压值、电流信号的电流值，转换成计量信号并输出，可以输出至上位机或者处理器进行数据处理，计量信号可以为串口信号、i^2c信号、spi信号等，此处根据实际需求选用，不做过多设定。通过设置电能计量芯片u2为计量元件41，可以在提高漏电保护电路工作的安全性和稳定性从而提高漏电保护装置工作的安全性和稳定性的同时，还能够更加精确的对于第二电源信号进行采样检测，有利于提高漏电保护电路工作采样检测的精准性。
43.参考图3，在本实用新型第二实施例中，漏电保护电路还包括主控电路 42和指示装置，主控电路42的输入端与计量元件41的输出端连接，主控电路42的指示输出端与指示
装置的输入端连接，并用与根据计量信号输出电源指示信号控制指示装置指示电源信息。
44.其中，主控电路42采用了以主控芯片u1为核心的控制电路，u1为mcu， mcu具有加减乘除运算能力，u1具有数据输入脚in和指示输出脚ins，数据输入脚in和电能计量芯片u2的输出脚out连接，指示输出脚ins与指示装置的输入端ind连接。在u1接收到来自u2的计量信号后，计量信号包括电流信号，电压信号，根据预设的计算参数，预设的计算参数为用户根据需求进行设定，再计算加减乘除的运算，从而得到了实时的电源信息例如，当前的供电电压、当前的用电电流，当前的电能消耗、当前的用电功率以及形成不同时间段电能消耗数据。通过设置主控电路42，可以根据用户的需求设定参数，对于从u2精确采样后的计量信号进行计算，从而得到所需要的电源信息，方便进行数据记录与监控，有利于提高漏电保护装置工作的效率和便利性。可选地，除了采用mcu以外，还可以使用dsp(digital signal process，数字信号处理芯片)、fpga(field programmable gate array，可编程逻辑门阵列芯片)，在实际运用中，可以根据实际需求选择，此处不作限定。
45.指示装置包括数码管显示器，u1控制数码管显示器显示实时的电能信息，例如用电量多少，当前用电的功率情况等等。
46.在另一实施例中，指示装置还包括音响与一触发提示的按键，通过用户进行按键操作可以实现对于实时的电能信息的播报，例如用电量、当前的用电功率、用电高峰时间等。通过设置指示装置，可以直观的让用户观测到当前的电源信息，便于读取数据，有利于提高漏电保护装置使用的便利性。
47.参考图4，在本实用新型第三实施例中，漏电保护电路还包括通讯模块 43，通讯模块43的输入端与计量元件41的输出端连接。
48.其中，通讯模块43用于根据计量信号转译输出无线计量信号，计量元件 41将变压器30经过电
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磁
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电转换的电源信号，例如电压信号和电流信号进行采样后，还可以通过通讯模块43将其数据经过转译成无线计量信号例如i2c 信号或者spi信号再通过4g/5g、wifi、局域网等上传至上位机，上位机再集中显示其接受到的数据。
49.通过采用通讯模块43，能够实现远程无线传输，精简了电路结构的同时，由于上位机可以一次性接受多个通讯模块43输出的无线计量信号，故更有利于提高了漏电保护装置计量工作的效率。
50.参考图5，在本实用新型第四实施例中，弱电组件40还有电源端，变压器30还具有辅助线圈，弱电组件40的电源端与变压器30的辅助线圈电连接；
51.其中，变压器30还还可以额外添加设置一辅助线圈，用于将第一电源信号按照辅助线圈与初级线圈的绕组匝数比，隔离输出为供电信号以为弱电组件40供电，通过上述设置，可以减少额外的供电线路，精简了电路结构并且降低了成本。
52.参考图6，在本实用新型漏电保护装置的第一实施例中，本实用新型还提出一种漏电保护装置，漏电保护装置包括漏电保护电路。
53.其中，该漏电保护装置包括漏电保护电路，该漏电保护电路的具体电路与结构参照上述实施例，值得注意的是，因为本实用新型漏电保护装置包含了上述漏电保护电路的全部实施例，因此本实用新型漏电保护装置具有上述漏电保护电路的所有有益效果，此处不再赘述。
54.参考图6，本实用新型漏电保护装置的第一实施例中，漏电保护装置还包括壳体
70；
55.其中，漏电保护器件20、零序互感器10、变压器30和弱电组件40分别设于壳体70内，零序互感器10套设于主回路上，漏电保护器件20包括执行开关组件、主回路第一引脚71、主回路第二引脚72及电磁脱扣器，执行开关组件串联接入主回路第一引脚71和主回路第二引脚72之间的通路上，以构成主回路。执行开关组件和电磁脱扣器设于壳体70内，主回路第一引脚71 和主回路第二引脚72均设置于壳体70上，并用于接入交流电源的线路中。电磁脱扣器的信号输入端为漏电保护器件20的信号输入端，电磁脱扣器用于根据第一电源信号执行漏电保护动作时，驱动执行开关组件断开主回路第一引脚71和主回路第二引脚72之间的通路。
56.具体地，在发生漏电或者人身触电的情况时，电磁脱扣器会根据零序互感器10采集到主回路上第一电源信号的变化，例如触电时，其中的电流信号的电流值增大，导致电流产生的磁感应强度高于了电磁脱扣器的预设动作值，预设动作值可以根据电磁脱扣器的选型选择，从而电磁脱扣器动作驱动开关组件例如空气开关断开，以及时保护器件和人身安全，提高了漏电保护装置工作的安全性。此外，通过采用变压器30，能够便捷的设置于零序互感器10 输出端至漏电保护器件20之间通路的任一处位置，同时套设在主回路上的零序互感器10和采用变压器30，能够精简结构，提高漏电保护装置的集成化，降低体积，并且相比于再用一个零序互感器来给弱电部分提供信号，成本更低，零序互感器需要套设在回路上，需要特定的安装空间和结构，变压器则不受限制。
57.参考图6，本实用新型漏电保护装置的第一实施例中，壳体70内还包括强电容置槽74和弱电容置槽73。
58.其中，弱电组件40设置于弱电容置槽73，执行开关组件和电磁脱扣器设置于强电容置槽74。通过设置双容置槽，将漏电保护器件20的部分与弱电组件40再次隔离，形成容置槽的材料可以绝缘类型材料，从而进一步的提高了漏电保护装置工作的稳定性和安全性。
59.以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。