电弧漏电保护装置及其保护方法

摘要

一种电弧漏电保护装置及其保护方法，电弧漏电保护装置是由控制电路板、输出与控制电路板相连，输入与负载产生的电弧及漏电的故障信号的输入端相连的故障检测组件以及分别与控制电路板的动作的信号输出端及负载电源供应端相连的脱扣装置组成。本发明是利用电流互感装置通过对漏电器设备的漏电流、电弧进行检测后的信号经检波、放大、然后到微处理装置进行分析处理，最后判断是否需要发出脱扣信号，发出的脱扣信号经驱动电路放大后迫使脱扣装置动作，以迅速切断电器设备的电源输入。本发明可以有效的防止和减少由电器设备的漏电流、电弧等引起的不安全事故的发生，对于减少家庭和社会的火灾事故是十分有意义的。

主权项

1、一种电弧漏电保护装置，其特征在于由电源电路(1)、故障检测组件(20)、与故障检测组件(20)连接的控制电路(8)、与控制电路(8)连接的动作驱动电路(11)以及分别与动作驱动电路(11)的输出端及负载电源线相连的脱扣装置(13)组成，其中：所述的电源电路是所述装置的供电部件，由电容(CY1)和浪涌吸收电阻(RY1)并联后分成两路输出，包括：(1)主电源部分上述电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的一端通过电容C9和电阻R12连接，另一端通过电容C10连接到电阻R13，然后再分别连接到整流桥D2的2个输入脚，其中电阻R12和电阻R13是防止电源的浪涌损坏线路，整流桥D2的输出连接一个显示电路18LED后连接到电源VDD，同时还与一电阻R14连接，电阻R14与一电容C11串联，串联的连接点连接到稳压基准管芯片U2的1脚，U2的2脚接地，3脚接VDD；(2)副电源部分上述电容CY1和电阻RY1组成的并联电路的两端分别与一整流桥D1输入脚连接，整流桥D1输出与地之间并联一个电容C1，用来吸收EMI，然后分成四路，第1路经过电阻R1后到高压三极管V1的集电极；第2路经过电阻R8、R9、R10串联后连接到电阻R11和电容C3组成的并联电路的一端，该并联电路的另一端接地，其中电阻R10和电阻R11的连接点与上述控制电路(8)中的微处理器的AD采样输入脚连接，用来采集电源电压的异常变化；第3路经过串联连接的两个电阻R2、R3后连接到上述高压三极管V1的基极，连接在高压三极管V1基极的还有稳压基准管芯片U1，U1的3脚和电容C4的一端，电容C4的另一端连接到U1的1脚，U1的1脚还经过电阻R4连接到直流电源的VDD，还经过电阻R5接地，U1的2脚接地，上述高压三极管V1的发射极也连接到电源VDD；所述故障检测组件(20)包括：电弧检测部件(9)、与电弧检测部件(9)连接的差模信号提取放大部分(201)、电弧及漏电检测部件(10)、与电弧及漏电检测部件(10)连接的共模信号提取放大部分(202)以及与电弧及漏电检测部件(10)连接的漏电信号放大电路(12)组成，其中差模信号提取放大部分(201)包括：与电弧检测部件(9)连接的差模信号检波电路(2)、与差模信号检波电路(2)连接的差模信号放大电路(3)以及与差模信号放大电路(3)连接的差模信号能量提取电路(4)；其中共模信号提取放大部分(202)包括：与电弧及漏电检测部件(10)连接的共模信号检波电路(5)、与共模信号检波电路(5)连接的共模信号放大电路(6)以及与共模信号放大电路(6)连接的共模信号能量提取电路(7)；所述电弧检测部件(9)及差模信号提取放大部分(201)的电结构包括：电弧检测部件(9)是高频电流互感器，检测电弧差模信号，要保护的负载电源线的其中任意一根穿过该高频电流互感器的线圈，所述高频电流互感器的线圈的一端连接到所述差模信号检波电路(2)的检波整流桥AD1的一个输入脚并经过一个电阻AR2接地，线圈的另一端通过电容AC1连接到检波整流桥AD1的另一输入脚并经过一个电阻AR2接地，检波整流桥AD1的输出脚连接到所述差模信号放大电路(3)的放大器U3A的“正”输入脚；所述放大器U3A“正”输入脚和地之间连接一个由二极管AD2、电阻AR3以及电容AC2并联组成的电路，最后放大器U3A的输入脚通过一个电阻AR4连接到上述控制电路(8)中的微处理器U4的测试输出端；放大器U3A的输出脚分成三路，其中一路通过电阻AR5回到放大器U3A的“负”输入脚，同时放大器U3A的“负”输入脚通过电阻AR6接地，另二路与所述差模信号能量提取电路(4)连接，所述差模信号能量提取电路(4)中，一路通过电阻AR10将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的MCU的一AD转换输入端，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的一AD输入端，该积分电路是经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7一路连接到由电阻AR8、电容AC3组成的并联电路后接地，另一路通过电阻AR9输出；所述电弧及漏电检测部件(10)及共模信号提取放大部分(202)的电结构包括：电弧及漏电检测部件(10)是一个高频高磁通的电流互感器，检测电弧共模信号以及漏电信号，所述高频高磁通的电流互感器使用非晶或者超微晶制作，要保护的负载电源线的全部穿过该高频高磁通的电流互感器的线圈，线圈的一端连接到作为共模信号检波电路(5)的检波整流桥BD1的输入脚并经过一个电阻BR2接地，线圈的另一端通过电容BC1连接到检波整流桥BD1的另一输入脚并通过电阻BR1接地，检波整流桥BD1一端输出接地，另一输出端连接到作为共模信号放大电路(6)的放大器U3B的“正”输入脚；放大器U3B的“正”输入脚和地之间连接一个由二极管BD2、电阻BR3以及电容BC2组成的并联电路，然后通过一个电阻BR4连接到上述控制电路(8)中的微处理器的测试输出端；放大器U3B的输出脚分成三路，其中一路通过电阻BR5回到放大器U3B的“负”输入脚，同时放大器U3B的“负”脚通过电阻BR6连接到由电容BC3与电阻BR7组成的并联电路后接地，另二路与所述共模信号能量提取电路(7)连接，所述共模信号能量提取电路(7)中，一路通过电阻BR10将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的AD转换的一输入端，还有一路是通过积分电路将电弧信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的一AD输入端，该积分电路是经过二极管AD3后连接到电阻AR7，电阻AR7一路连接到由电阻AR8、电容AC3组成的并联电路后接地，另一路通过电阻AR9输出；所述漏电信号放大电路(12)的电结构包括：上述高频高磁通的电流互感器的线圈的任意一端通过电阻LR1连接到放大器U5A的“正”输入脚，放大器U5A的输出脚连接二极管LD1，然后一路通过电阻LR7将漏电信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的一AD采样输入脚，另一路连接到比较器U3D的输入脚，第三路通过电阻LR2送回到放大器U5A的“反相”输入脚，同时放大器U5A的“反相”输入脚通过电阻LR3接地，放大器U5A的3脚通过电阻LR4连接到另一放大器U5B的“反向”输入脚，放大器U5B的“反向”输入脚通过电阻LR5连接到比较器U3D的“正”输入脚，放大器U5B的“正”输入脚通过一个电阻LR6接地，放大器U5B的输出脚通过二极管LD2后连接到比较器U3D的“反相”输入脚，比较器U3D的“反相”输入脚接上述控制电路(8)中的微处理器U4的参考电压脚，比较器U3D的输出脚通过电阻LR8将信号送到上述控制电路(8)中的微处理器U4的中断处理脚；所述控制电路(8)的电结构包括：对所述故障检测组件(20)的输出信号进行AD转换的AD转换器；对漏电信号放大电路(12)的输出进行中断处理的中断处理器；对上述经AD转换器输出的信号进行处理以及发出动作控制信号的微处理器U4以及输入输出接口；所述动作驱动电路(11)的电结构包括：一个接口端子JP2，用来连接脱扣装置(13)中的控制部件，接口端子JP2并联一压敏电阻RY2，接口端子JP2的一端连接双向可控硅CR1的负载管脚T2，另一端经过熔丝F2连接到双向可控硅CR1的另一负载管脚T1并连接到电阻R17，电阻R17的另一端连接到电阻R18，电阻R18的另一端连接到隔离驱动部件U5的输入脚，隔离驱动部件U5的另一输入脚连接到双向可控硅CR1的控制端，隔离驱动部件U5的输出脚通过电阻R16连接到电源VCC_MCU，隔离驱动部件U5的另一输出脚连到上述微处理器U4的控制输出脚。所述的脱扣装置(13)由与负载电源线连接的开关S1、S2和控制所述开关S1、S2动作的控制部件组成，所述控制部件与所述动作驱动电路(11)的接口端子JP2连接。