專利名稱：一種交流高壓電防觸電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種防觸電裝置，尤其涉及一種交流高壓電防觸電裝置。
背景技術(shù)：
目前， 一般用于預(yù)防交流觸電(漏電保護)的檢測產(chǎn)品較多，但通常只
適合于交流220V， 380V的常規(guī)低壓線路電壓下的觸電(漏電)電流檢測， 并不適合在數(shù)千伏及以上的高壓回路下進行觸電(漏電)電流檢測。按照目 前的相關(guān)標準，觸電(漏電)電流通常的選用依據(jù)是30mA，s安全限值，其 標準產(chǎn)品中的最小值為10mA及5mA。
在低壓線路上，觸電致人死亡的主要因素是電流。目前的觸電電流的安 全值是以常規(guī)的低壓線路電壓(交流220V、 380v)下的人體電阻值而制定 的。但是，在較高電壓(如1000伏)以上時其人體皮膚電阻逐漸趨于失效， 當電壓達到2400伏時將導(dǎo)致人體燒傷。所以對于較大容量的交流高壓發(fā)生 設(shè)備，如果發(fā)生人體觸電，其對人體的危害程度將以指數(shù)規(guī)律增加。對于高 電壓而言，其觸電安全電流應(yīng)是一個極小的值。所以，目前的常規(guī)交流電壓 下的觸電保護電流裝置，無論是其工作電壓值還是觸電保護電流值，都是無 法實現(xiàn)對高壓觸電實行正常保護功能。

實用新型內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是在于需要提供一種交流高壓電防觸 電裝置，以保護交流高壓設(shè)備。
為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種交流高壓電防觸電裝
置，包括零序電流互感器，兩個輸入端分別連接所述交流高壓設(shè)備的兩個輸出
i山
乂而；
比較電路，與所述零序電流互感器的二次側(cè)輸出端相連，產(chǎn)生比較信號， 并對所述比較信號與所述零序電流互感器的輸出信號進行比較，獲得一比較 結(jié)果；
整形電路，與所述比較電路相連，對所述比較結(jié)果進行整形，獲得一整 形結(jié)果；
驅(qū)動信號發(fā)生器，與所述整形比較器相連，根據(jù)所述整形結(jié)果產(chǎn)生一驅(qū)
控制器，與所述驅(qū)動信號發(fā)生器相連，根據(jù)所述驅(qū)動信號導(dǎo)通或斷開高 壓電路。
如上所述的交流髙壓電防觸電裝置中，所述比較電路產(chǎn)生的所述比較信
號包括一零電壓信號。
如上所述的交流高壓電防觸電裝置中，所述零序電流互感器，包括 第一原邊線圈，
第二原邊線圈，與所述第一原邊線圈構(gòu)成雙回路，接入所述交流高壓設(shè) 備的輸入電壓，且與所述第一原邊線圈通過一高壓負載連接；
付邊線圈， 一端接邏輯地，另一端連接所述比較電路。
如上所述的交流高壓電防觸電裝置中，所述比較電路，包括
正弦波正半周檢測比較電路，產(chǎn)生正弦波正半周比較信號，對所述正弦 波正半周比較信號與所述零序電流互感器的輸出信號進行比較，獲得所述比 較結(jié)果；
正弦波負半周檢測比較電路，產(chǎn)生正弦波正半周比較信號，對所述正弦 波正半周比較信號與所述零序電流互感器的輸出信號進行比較，獲得所述比
較結(jié)果。
進一歩地，所述正弦波正半周檢測比較電路，包括第一比較器、第一電 位器、第二電位器及第一偏置電阻，其中-所述第一比較器的反相輸入端連接所述第一電位器的動觸點，所述第一 電位器一端接地，另一端接所述零序電流互感器；
所述第一比較器的同相輸入端連接所述第二電位器的動觸點，所述第二 電位器一端接地，另一端連接正電源；
所述第一比較器的輸出端經(jīng)所述第一偏置電阻連接所述正電源；
所述正弦波負半周檢測比較電路，包括第二比較器、第一電位器、第二 電位器及所述第一偏置電阻，其中
所述第二比較器的反相輸入端并聯(lián)所述第一比較器的反相輸入端；
所述第二比較器的同相輸入端連接所述第三電位器的動觸點，所述第三
電位器一端接地，另一端接負電源；
所述第二比較器的輸出端并聯(lián)所述第一比較器的輸出端。
如上所述的交流高壓電防觸電裝置中，所述整形電路，包括整形比較器、 第四電位器及第二偏置電阻，其中
所述整形比較器的同相輸入端連接所述比較電路；
所述整形比較器的反相輸入端連接所述第四電位器的動觸點，所述第四 電位器一端接地，另一端接正電源；
所述整形比較器的輸出端經(jīng)所述第二偏置電阻連接所述正電源。
如上所述的交流高壓電防觸電裝置中，所述驅(qū)動信號發(fā)生器，包括二極 管、限流電阻及功率驅(qū)動管，其中
所述二極管的正極連接所述整形電路，負極經(jīng)所述限流電阻連接所述功 率驅(qū)動管的基極；
所述功率驅(qū)動管的發(fā)射極接地，集電極連接所述控制器。
如上所述的交流高壓電防觸電裝置中，所述控制器包括繼電器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型沒有采用整流后的直流信號采樣，而是直 接對微弱的交流信號采樣，在確保高靈敏度地保護交流高壓設(shè)備的前提下， 減小了整個裝置的體積。采取了正弦波正、負半周分別取樣的方式，使電路 響應(yīng)觸電電流的時間在半個周期內(nèi)采樣得到了保證。

圖1為本實用新型一實施例的組成示意圖。
圖2為圖1所示實施例中零序電流互感器110及比較電路120的組成示意圖。
圖3為圖1所示實施例中部分電路的組成示意圖。
具體實施方式

為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，
以下結(jié)合附圖對本 實用新型作進一歩的詳細說明。
圖1為本實用新型一實施例的組成示意圖，該實施例主要是保護高壓變 壓器等交流高壓發(fā)生設(shè)備以免發(fā)生觸電事故。如圖1所示，本實用新型實施 例主要包括零序電流互感器110、正弦波半周比較電路120、整形電路130 及驅(qū)動控制器140，其中
零序電流互感器110，兩個輸入端分別連接高壓變壓器102的兩個輸出
A山
頓；
比較電路120，與零序電流互感器110的二次側(cè)輸出端相連，產(chǎn)生一比 較信號，對該比較信號與零序電流互感器110的輸出信號進行比較，獲得一 比較結(jié)果；典型地，該比較信號可以是一零電壓信號；
整形電路130，與比較電路120相連，對比較電路120所獲得的比較結(jié) 果進行整形，獲得一整形結(jié)果；
驅(qū)動信號發(fā)生器140，與整形比較器140相連，根據(jù)整形電路130所獲 得的整形結(jié)果，產(chǎn)生一驅(qū)動信號；
控制器150，與驅(qū)動信號發(fā)生器140相連，根據(jù)驅(qū)動信號發(fā)生器140所 產(chǎn)生的該驅(qū)動信號，導(dǎo)通或斷開高壓電路。
圖2為圖1所示實施例中零序電流互感器110及比較電路120的組成示意圖。請同時參考圖1及圖2，零序電流互感器110包含一軟磁鐵芯，以及
纏繞在該軟磁鐵芯上的第一原邊線圈L1、第二原邊線圈L2以及付邊線圈L3， 其中第一原邊線圈Ll和第二原邊線圈L2構(gòu)成雙回路，接入一高壓變壓器的 輸入電壓，且第一原邊線圈Ll和第二原邊線圈L2通過一高壓負載RL連接。 付邊線圈L3 —端接邏輯地，另一端與比較電路120相連，向比較電路傳輸 零序電流互感器110的輸出信號。當沒有高壓觸電發(fā)生時，交流高壓電流流 經(jīng)第一原邊線圈Ll及第二原邊線圈L2時，二者在軟磁材料鐵芯中產(chǎn)生的磁 場強度相同方向相反，磁場相互抵消為零，所以付邊線圈L3輸出的感應(yīng)電 壓為零伏。當有觸電時，付邊線圈L3輸出一非零感應(yīng)交變電壓，該非零感 應(yīng)交變電壓與交變磁場的強度以及觸電電流成正比。
比較電路120包括一正弦波正半周檢測比較電路122及一正弦波負半周 檢測比較電路124，其中正弦波正半周檢測比較電路122產(chǎn)生一正弦波正半 周比較信號，正弦波負半周檢測比較電路124產(chǎn)生一正弦波負半周比較信號， 通過對付邊線圈L3的輸出信號與該正弦波正半周比較信號及正弦波負半周 比較信號進行比較，獲得一比較結(jié)果。如果零序電流互感器110的付邊線圈 L3輸出一零伏感應(yīng)電壓，則該零伏電壓與比較信號一致，表示此時沒有發(fā)生 觸電。如果零序電流互感器110的付邊線圈L3輸出一非零感應(yīng)交變電壓， 則該非零感應(yīng)交變電壓與比較信號不一致，表示此時已經(jīng)發(fā)生觸電。
圖3為圖1所示實施例中整形電路130、驅(qū)動信號發(fā)生器140及控制器 150的電路圖，以及圖2所示正弦波正半周檢測比較電路122及正弦波負半 周檢測比較電路124的電路圖。
請同時參考圖1及圖2，如圖3所示，第一比較器U1及第二比較器U2 的反相輸入端并聯(lián)在一起，并連接一第一電位器Rwl的動觸點，該第一電位 器Rwl —端接地，另一端接零序電流互感器110的二次側(cè)付邊線圈L3的非 接地端。第一比較器U1的同相輸入端連接一第二電位器Rw2的動觸點，該 第二電位器Rw2—端接地，另一端連接正電源+Vcc。第二比較器U2的相輸 入端連接一第三電位器Rw3的動觸點，該第三電位器Rw3—端接地，另一 端連接負電源-Vcc。另外，第一比較器U1及第二比較器U2，還分別與正電 源+Vcc和負電源-Vcc連接。第一比較器Ul及第二比較器U2的輸出端并聯(lián)，其輸出經(jīng)一用于上拉
電位的第一偏置電阻R1的一端連接到一整形比較器U3的同相輸入端，第一 偏置電阻R1的另一端連接到正電源+Vcc。整形比較器U3的反相輸入端連 接一第四電位器Rw4的動觸點，該第四電位器Rw4—端接地，另一端接正 電源+Vcc。另外，整形比較器U3還與正電源+Vcc和負電源-Vcc連接。
上述第一電位器Rwl、第二電位器Rw2、第一比較器U1及第一偏置電 阻R1構(gòu)成前述的正弦波正半周檢測比較電路122。第一電位器Rwl、第三 電位器Rw3、第二比較器U2及第一偏置電阻R1構(gòu)成前述的正弦波負半周 檢測比較電路124。
整形比較器U3的輸出端經(jīng)一用于上拉電位的第二偏置電阻R2連接正電 源+Vcc，在連接正電源+Vcc的連接點處引出一信號輸出到一二極管D的正 極，該二極管的負極經(jīng)一限流電阻R3連接到一功率驅(qū)動管T的基極。該功 率驅(qū)動管T的集電極與一繼電器J的控制端連接，發(fā)射極接地。該繼電器J 的另一端接正電源+Vcc。
上述第四電位器Rw4、整形比較器U3及第二偏置電阻R2構(gòu)成前述的 整形電路130; 二極管D、限流電阻R3及功率驅(qū)動管T構(gòu)成前述的驅(qū)動信 號發(fā)生器140。上述的繼電器J為前述的控制器150。
本實用新型所使用的電路，沒有采用整流后的直流信號采樣，而是采用 直接對微弱的交流信號采樣，在確保了高靈敏度地保護交流高壓設(shè)備的前提 下，減小了整個裝置的體積、結(jié)構(gòu)變得十分簡潔。采取了正弦波正、負半周 分別取樣的方式，使電路響應(yīng)觸電電流的時間在半個周期內(nèi)采樣得到了保 證。
雖然本實用新型所揭露的實施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理 解本實用新型而采用的實施方式，并非用以限定本實用新型。任何本實用新 型所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型所揭露的精神和范圍的 前提下，可以在實施的形式上及細節(jié)上作任何的修改與變化，但本實用新型 的專利保護范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書所界定的范圍為準。
權(quán)利要求1、一種交流高壓電防觸電裝置，以保護交流高壓設(shè)備，其特征在于，包括零序電流互感器，兩個輸入端分別連接所述交流高壓設(shè)備的兩個輸出端；比較電路，與所述零序電流互感器的二次側(cè)輸出端相連，產(chǎn)生比較信號，并對所述比較信號與所述零序電流互感器的輸出信號進行比較，獲得一比較結(jié)果；整形電路，與所述比較電路相連，對所述比較結(jié)果進行整形，獲得一整形結(jié)果；驅(qū)動信號發(fā)生器，與所述整形比較器相連，根據(jù)所述整形結(jié)果產(chǎn)生一驅(qū)動信號；控制器，與所述驅(qū)動信號發(fā)生器相連，根據(jù)所述驅(qū)動信號導(dǎo)通或斷開高壓電路。
2、 如權(quán)利要求l所述的交流高壓電防觸電裝置，其特征在于 所述比較電路產(chǎn)生的所述比較信號包括一零電壓信號。
3、 如權(quán)利要求1所述的交流高壓電防觸電裝置，其特征在于，所述零 序電流互感器，包括第一原邊線圈，第二原邊線圈，與所述第一原邊線圈構(gòu)成雙回路，接入所述交流高壓設(shè) 備的輸入電壓，且與所述第一原邊線圈通過一高壓負載連接；付邊線圈， 一端接邏輯地，另一端連接所述比較電路。
4、 如權(quán)利要求1所述的交流高壓電防觸電裝置，其特征在于，所述比 較電路，包括正弦波正半周檢測比較電路，產(chǎn)生正弦波正半周比較信號，對所述正弦 波正半周比較信號與所述零序電流互感器的輸出信號進行比較，獲得所述比較結(jié)果；正弦波負半周檢測比較電路，產(chǎn)生正弦波正半周比較信號，對所述正弦 波正半周比較信號與所述零序電流互感器的輸出信號進行比較，獲得所述比 較結(jié)果。
5、 如權(quán)利要求4所述的交流高壓電防觸電裝置，其特征在于所述正弦波正半周檢測比較電路，包括第一比較器、第一電位器、第二 電位器及第一偏置電阻，其中所述第一比較器的反相輸入端連接所述第一電位器的動觸點，所述 第一電位器一端接地，另一端接所述零序電流互感器；所述第一比較器的同相輸入端連接所述第二電位器的動觸點，所述 第二電位器一端接地，另一端連接正電源；所述第一比較器的輸出端經(jīng)所述第一偏置電阻連接所述正電源；所述正弦波負半周檢測比較電路，包括第二比較器、第一電位器、第二 電位器及所述第一偏置電阻，其中所述第二比較器的反相輸入端并聯(lián)所述第一比較器的反相輸入端；所述第二比較器的同相輸入端連接所述第三電位器的動觸點，所述 第三電位器一端接地，另一端接負電源；所述第二比較器的輸出端并聯(lián)所述第一比較器的輸出端。
6、 如權(quán)利要求1所述的交流高壓電防觸電裝置，其特征在于，所述整 形電路，包括整形比較器、第四電位器及第二偏置電阻，其中所述整形比較器的同相輸入端連接所述比較電路；所述整形比較器的反相輸入端連接所述第四電位器的動觸點，所述第四 電位器一端接地，另一端接正電源；所述整形比較器的輸出端經(jīng)所述第二偏置電阻連接所述正電源。
7、 如權(quán)利要求1所述的交流高壓電防觸電裝置，其特征在于，所述驅(qū) 動信號發(fā)生器，包括二極管、限流電阻及功率驅(qū)動管，其中所述二極管的正極連接所述整形電路，負極經(jīng)所述限流電阻連接所述功 率驅(qū)動管的基極；所述功率驅(qū)動管的發(fā)射極接地，集電極連接所述控制器。
8、如權(quán)利要求l所述的交流高壓電防觸電裝置，其特征在于 所述控制器包括繼電器。
專利摘要本實用新型公開了一種交流高壓電防觸電裝置，以保護交流高壓設(shè)備。該裝置包括零序電流互感器，兩個輸入端分別連接所述交流高壓設(shè)備的兩個輸出端；比較電路，與所述零序電流互感器的二次側(cè)輸出端相連，產(chǎn)生比較信號，并對所述比較信號與所述零序電流互感器的輸出信號進行比較，獲得一比較結(jié)果；整形電路，與所述比較電路相連，對所述比較結(jié)果進行整形，獲得一整形結(jié)果；驅(qū)動信號發(fā)生器，與所述整形比較器相連，根據(jù)所述整形結(jié)果產(chǎn)生一驅(qū)動信號；控制器，與所述驅(qū)動信號發(fā)生器相連，根據(jù)所述驅(qū)動信號導(dǎo)通或斷開高壓電路。本實用新型高靈敏度地保護交流高壓設(shè)備。
文檔編號H02H3/32GK201355765SQ20092008341
公開日2009年12月2日 申請日期2009年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月15日
發(fā)明者琳 張, 偉 閻 申請人:武漢計算機外部設(shè)備研究所