專利名稱：電熱水器用漏電保護電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種漏電保護電路，尤其是一種家用型電熱水器漏電保護電路。
本發明為了克服現有的電熱水器用漏電保護器在地線沒有或接地不良情況下、如地線意外帶電將不起保護作用的不足，這將會對人體有傷害的危險，甚至致人死亡。為此本發明提供一種電熱水器用漏電保護電路，該漏電保護電路無論是地線有接地還是無接地、只要地線意外帶電的電流強度大于漏電保護電路的啟動保護參數時，漏電保護電路都將啟動，并切斷電熱水器電源，可有效確保人身及機器安全。
本發明為了解決其技術問題所采用的技術方案是這種電熱水器用漏電保護電路，由電源極性檢測電路、電源極性轉換電路、極性轉換自鎖電路、漏電保護繼電器、漏電檢測比較電路、漏電保護執行電路組成，市電由電源極性檢測電路的相線和零線輸入，然后經電源極性轉換電路輸出至電熱水器，在電源極性轉換電路和電熱水器之間設置漏電保護繼電器，極性轉換自鎖電路連接于電源極性檢測電路、電源極性轉換電路之間，漏電檢測比較電路輸入端連零線和地線、輸出端的信號線連至漏電保護執行電路的輸入端，漏電保護執行電路的輸出端連至漏電保護繼電器、控制漏電保護繼電器的通斷；其中電源極性檢測電路、電源極性轉換電路和極性轉換自鎖電路是用于把不定的輸入電源極性轉換為恒定的電源輸出極性；極性轉換自鎖電路是當輸入電源極性需轉換時，起到保持電源極性轉換狀態的作用；漏電檢測比較電路是用于檢測電源極性轉換電路輸出的零線和地線間是否存在電位差，然后把比較結果傳送給漏電保護執行電路；漏電保護執行電路是根據漏電檢測比較電路所檢測到零線和地線間的電位差控制漏電保護繼電器的通斷，從而閉合或切斷電熱水器的電源。
本發明的有益效果是針對如接地線沒有或接觸不良而言，市電首先通過電源極性檢測電路和電源極性轉換電路，當電源極性檢測電路檢測到進線電源極性不符規定時，電源極性轉換電路自動轉換為規定的電源極性，能保證從電源極性轉換電路出來的電源極性恒定(即相線、零線、地線的輸出端恒定不變)。這樣能保證漏電檢測比較電路始終檢測地線(地線接機殼)與零線之間的電位差。當市電輸入端無接地線時，如相線意外與地線導通，則漏電電流直接流入機殼，致使機殼帶電，此時漏電檢測比較電路檢測到地線和零線間存在電壓差后，促使漏電保護執行電路動作，斷開漏電保護繼電器，從而切斷電熱水器電源，起到安全保護目的；又，如電熱管發生漏電致使機殼帶電時，漏電檢測比較電路檢測到地線和零線間存在電壓差后，同樣促使漏電保護執行電路動作，切斷電熱水器電源，起到安全保護目的。因此本發明在地線無有效接地情況下，因相線漏電致使地線帶電能正確動作，切斷電熱水器電源，起到安全保護目的。如有接地線，本發明首先確保漏電電流先經地線進行接地保護，實現雙重保護，安全可靠。
圖1為習用電熱水器接常規漏電保護器的連接示意圖；圖2為習用電熱水器無接常規漏電保護器、又無有效接地的連接示意圖；圖3為本發明的電路原理方框圖；圖4為本發明的電路圖。
具體實施例方式
實施例參見圖3，一種電熱水器用漏電保護電路，由電源極性檢測電路A、電源極性轉換電路B、極性轉換自鎖電路C、漏電保護繼電器D、漏電檢測比較電路H、漏電保護執行電路F組成，市電由電源極性檢測電路A的相線L和零線N輸入，然后經電源極性轉換電路B輸出至電熱水器G，在電源極性轉換電路B和電熱水器G之間設置漏電保護繼電器D，極性轉換自鎖電路C連接于電源極性檢測電路A、電源極性轉換電路B之間，漏電檢測比較電路H輸入端連零線N和地線E、輸出端的信號線連至漏電保護執行電路F的輸入端，漏電保護執行電路F的輸出端連至漏電保護繼電器D、控制漏電保護繼電器D的通斷；其中電源極性檢測電路A、電源極性轉換電路B和極性轉換自鎖電路C是用于把不定的輸入電源極性轉換為恒定的電源輸出極性；極性轉換自鎖電路C是當輸入電源極性需轉換時，起到保持電源極性轉換狀態的作用；漏電檢測比較電路H是用于檢測電源極性轉換電路B輸出的零線N和地線E間是否存在電位差，然后把比較結果傳送給漏電保護執行電路F；漏電保護執行電路F是根據漏電檢測比較電路H所檢測到零線E和地線N間的電位差控制漏電保護繼電器D的通斷，從而閉合或切斷電熱水器G的電源。一.參見圖3，本發明的工作原理為(一)極性轉換工作原理為①.有接地線或無接地線、極性正常無漏電，相電流從電源極性檢測電路A經電源極性轉換電路B輸出到漏電保護繼電器D，由漏電保護繼電器D流向電熱水器G；②.無接地線、極性不正常無漏電，則零線N端為相電流，零線N端和地線E端間無電位差，相電流從電源極性檢測電路A的零線N端輸入，流經漏電檢測比較電路H、漏電保護執行電路F到達漏電保護繼電器D，再由漏電保護繼電器D流向電熱水器G，由于電熱水器G中有水的存在，流入的相電流和地線E構成電位差，電流再從地線E經漏電保護繼電器D流向電源極性檢測電路A、構成回路，這時電源極性檢測電路A檢測到地線E端和零線N端間有電位差，即把零線N端的相電流流向電源極性轉換電路B，在電源極性轉換電路B中完成極性轉換，同時極性轉換自鎖電路C啟動，使電源極性轉換電路B保持極性轉換狀態，這樣從電源極性轉換電路B流出的電流極性就正確了，相電流然后從相線端L到達漏電保護繼電器D，再由漏電保護繼電器D流向電熱水器G，循環往復，把電源極性檢測電路A相線L端、零線N端輸入不正確的電源性經電源極性轉換電路B轉換正確的電源極性。
③.有接地線、極性不正常無漏電，則零線N端的相電流和地線E端構成電位差，零線N端相電流流向電源極性轉換電路B進行極性轉換，同樣極性轉換自鎖電路C啟動，轉換后流向漏電保護繼電器D，再由漏電保護繼電器D流向電熱水器G。
(二)漏電保護工作原理為①.有接地線、極性正常或不正常，有漏電產生，則轉入常規接地保護，保護原理這里不再重述。
②.無接地線、極性正常，有漏電，則漏電檢測比較電路H檢測到電源極性轉換電路B輸出端的零線N和地線E之間有電位差，漏電檢測比較電路H把檢測到的信號傳給漏電保護執行電路F，由漏電保護執行電路F控制漏電保護繼電器D的斷開，切斷電熱水器G的電源，從而達到安全目的。
③.無接地線、極性不正常，有漏電產生，同樣先進極性轉換，極性轉換前面已所述，這里不再重述。則漏電檢測比較電路H檢測到電源極性轉換電路B輸出端的零線N和地線E之間有電位差，漏電檢測比較電路H把檢測到的信號傳給漏電保護執行電路F，由漏電保護執行電路F控制漏電保護繼電器D的斷開，從而達到安全目的。
二.參見圖4，相電流首先通保險絲F，所有電子元器件都由變壓器T變壓后供電，本發明的電路工作過程為(一)電路組成①.電源極性檢測電路A；主要組件電容器C1、電容器C2、電阻R1、穩壓管DW1、橋式整流ZD1、二極管D5、電阻R19。
②.電源極性轉換電路B；主要組件電容器C10、電容器C11、電阻R20、電阻R21、電容器C13、二極管D8、二極管D9、電阻R25、電容器C16、電阻R26、電阻R27、電阻R28、電容器C17、電阻R30、電阻R31、三極管Q9、三極管Q11、三極管Q12、三極管Q13、繼電器J1、繼電器J2。
③.極性轉換自鎖電路C；主要組件二極管D1、電阻R2、電容器C21、電阻R35、電阻R3、電阻R4、電容器C3、電阻R5、電阻R6、電阻R32、電容器C18、電阻R34、電阻R33、二極管D13、電阻R24、電容器C15、二極管D10、二極管D12、電阻R23、二極管D6、電容器C12、三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3、三極管Q10、三極管Q14、三極管Q15。
④.漏電檢測比較電路H、漏電保護執行電路F、漏電保護繼電器D；
主要組件電容器C4、橋式整流ZD2、電容器C5、電阻R7、電阻R8、二極管D2、電容器C6、電阻R9、電阻R10、二極管D3、電容器C7、電阻R11、電阻R13、電阻R14、三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8、發光二極管LED1、繼電器J3。
(二)極性轉換電路工作過程為①.輸入端IN無或有接地線E、電源極性正常且沒有任何漏電狀態；初次接通電源當電容器C1、橋式整流ZD1、二極管D5對電源輸入端IN地線E與零線N沒有檢測到電位差時，三極管Q9、三極管Q11、三極管Q12、三極管Q13均截止，使得繼電器J1、J2不動作。于此同時，電容器C4、橋式整流ZD2也沒有檢測到電源輸入端IN地線E與零線N的電位差，使得三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6截止，三極管Q7導通。繼電器J3吸合。完成負載正常供電，輸出端相線L、地線E、零線N與輸入端相同。
②.輸入端IN無接地線E、電源極性不正常但沒有任何漏電狀態；插入電源后，因電源無接地輸入，使得輸入端IN地線E與零線N沒有電位差，三極管Q9、三極管Q11、三極管Q12、三極管Q13、均截止，繼電器J1、J2不動作，于此同時，電容器C4、橋式整流ZD2也沒有檢測到電源輸入端IN地線E與零線N之間的電位差，使得三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6截止，三極管Q7導通。繼電器J3吸合。完成負載正常供電(輸出端OUT相線L、地線E、零線N)。此時，因電熱水器G內有水存在，使得輸入端IN零線N與機殼輸出端OUT地線E、水構成電位差。此時電容器C1、橋式整流ZD1、二極管D5檢測到電位差后，使三極管Q9、 三極管Q11、三極管Q12、三極管Q13均導通，繼電器J1、J2吸合，繼電器J2的吸合實現了電源極性自動轉換。同時由三極管Q10、三極管Q15、三極管Q14實現繼電器J2吸合自鎖。
③.輸入端IN有接地線E，電源極性不正常但沒有任何漏電現象；當輸入端有接地線后，電容器C1、橋式整流ZD1、二極管D5檢測到電源輸入端IN地線E與零線N間有電位差，使三極管Q9、三極管Q11、三極管Q12、三極管Q13均導通，繼電器J1、J2吸合，繼電器J2的吸合實現了電源極性自動轉換。同時由三極管Q10、三極管Q15、三極管Q14實現繼電器J2吸合自鎖。
(三)漏電保護電路工作過程為①.輸入端IN有接地線E，電源極性正常或不正常，但有漏電現象；由于整機有良好接地，當發生有任何漏電時。漏電電流首先通過輸入端IN地線E到地，由于漏電檢測比較電路H中電容器C4、橋式整流ZD2對輸出端OUT零線N檢測不到電位差，使J3維持吸合狀態。確保整機能正常工作同時又能使整機有良好的接地保護，因此。兼容了常規型接地保護。(在此條件下，若接地端IN地線E存在異常不良，漏電檢測比較電路H中的電容器C4、橋式整流ZD2對輸出端OUT地線E或輸入端IN地線E與輸出端OUT零線N之間檢測到電位差后，使三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7導通，執行繼電器J3釋放，使整機負載電源全部切斷，報警器U1發出30秒的提示音，確保了人身安全；30秒后延時后電容器C7使整機又自動恢復供電；如果出現是永久性漏電時，繼電器J3將長期釋放，直到漏電解除。)
②.輸入端IN無接地線E，電源極性正常，但有漏電現象；當漏電檢測比較電路H中的電容器C4、橋式整流ZD2對輸出端OUT零線N與地線E檢測到電位差后，使三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7導通，執行繼電器J3釋放，使整機負載電源全部切斷，報警器U1發出30秒的提示音，確保了人身安全；30秒后延時后電容器C7使整機又自動恢復供電；如果出現是永久性漏電時，繼電器J3將長期釋放，直到漏電解除。
③.輸入端IN無接地線E，電源極性不正常且又有漏電現象；電源接通后，繼電器J3吸合使負載獲電，極性轉換激活(上述已分析)，此時機器若存在漏電后，漏電檢測電路H中的電容器C4、橋式整流ZD2對輸出端OUT零線N與地線E檢測到電位差，使三極管Q4、三極管Q5、三極管Q6、三極管Q7導通，執行繼電器J3釋放，使整機負載電源全部切斷，報警器U1發出30秒的提示音，確保了人身安全；30秒后延時后電容器C7使整機又自動恢復供電；如果出現是永久性漏電時，繼電器J3將長期釋放，直到漏電解除。
(四)三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3控制功能為當輸入電源極性不正常后。控制電路執行繼電器J2自動轉換至正常。若此時輸入極性又恢復正常時，控制電路三極管Q1、三極管Q2、三極管Q3導通，使繼電器J1、J2復位回到原始狀態。從而實現輸出電源極性自動復位功能。
(五)繼電器J1控制功能為繼電器J1主要用于輔助繼電器J2在自動轉換時不會產生過電流短路現象。其繼電器J1特點為瞬間觸發吸合，延時復位。且延時復位時間遠大于繼電器J2的轉換時間。
(六)延時電路為電阻R22、二極管D7、電容器C14與電阻R23、二極管D6、電容器C12組成二路供給繼電器J1延時復位電路，其中二路延時時間量相同；電阻R27、電阻R28、電阻R31、電容器C17、組成繼電器J2的延時吸合及釋放時間，其延時吸合及釋放時間要遠小于J1延時復位時間。用以確保動作順序為繼電器J1吸合→繼電器J2吸合或釋放→繼電器J1復位。
權利要求
1.一種電熱水器用漏電保護電路，其特征是由電源極性檢測電路、電源極性轉換電路、極性轉換自鎖電路、漏電保護繼電器、漏電檢測比較電路、漏電保護執行電路組成，市電由電源極性檢測電路的相線和零線輸入，然后經電源極性轉換電路輸出至電熱水器，在電源極性轉換電路和電熱水器之間設置漏電保護繼電器，極性轉換自鎖電路連接于電源極性檢測電路、電源極性轉換電路之間，漏電檢測比較電路輸入端連零線和地線、輸出端的信號線連至漏電保護執行電路的輸入端，漏電保護執行電路的輸出端連至漏電保護繼電器、控制漏電保護繼電器的通斷；其中電源極性檢測電路、電源極性轉換電路和極性轉換自鎖電路是用于把不定的輸入電源極性轉換為恒定的電源輸出極性；極性轉換自鎖電路是當輸入電源極性需轉換時，起到保持電源極性轉換狀態的作用；漏電檢測比較電路是用于檢測電源極性轉換電路輸出的零線和地線間是否存在電位差，然后把比較結果傳送給漏電保護執行電路；漏電保護執行電路是根據漏電檢測比較電路所檢測到零線和地線間的電位差控制漏電保護繼電器的通斷，從而閉合或切斷電熱水器的電源。
全文摘要
本發明公開了一種電熱水器用漏電保護電路，為了解決地線沒有有效接地情況下的漏電保護問題。它由電源極性檢測及轉換電路、極性轉換自鎖電路、漏電保護繼電器、漏電檢測比較電路及保護執行電路組成，市電由電源極性檢測電路輸入，最后至電熱水器，在電源極性轉換電路和電熱水器之間設置漏電保護繼電器，極性轉換自鎖電路連接于電源極性檢測電路、電源極性轉換電路之間，漏電檢測比較電路輸入端連零線和地線并比較兩者電位差、輸出端的信號線連至漏電保護執行電路的輸入端，漏電保護執行電路的輸出端連至漏電保護繼電器、控制漏電保護繼電器的通斷。本發明在電熱水器地線無有效接地情況下，能起到安全保護效果。
文檔編號H02H11/00GK1433116SQ02138389
公開日2003年7月30日 申請日期2002年9月29日 優先權日2002年9月29日
發明者廖金柱 申請人:櫻花衛廚(中國)有限公司