CN217935066U - 一种新型三线制双电源安全电路系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及供电电路技术领域，尤其涉及一种新型三线制双电源安全电路系统。采用如下技术方案：包括电源模块和漏电保护模块，电源模块包括交流转低压直流电源转换电路和整流桥，电源模块输出低压直流电的正极和负极，正极通过第一压敏电阻与输入的地线连接并作为带低压直流电的地线输出，负极与输入的零线连接；整流桥的输出端上连接有第一过流断路器，输入的火线和零线经过第二过流断路器后作为输出的火线和零线。有益效果在于：增加低压直流电路并利用现有的地线和零线作为低压直流电源的输出回路，实现在三线制家庭供电系统中提供双电源供电，可以直接对需要交流电和低压直流电的智能家居进行供电，实现对地线的功能拓展，提高地线使用率。

Description

一种新型三线制双电源安全电路系统

技术领域

本实用新型涉及供电电路技术领域，尤其涉及一种新型三线制双电源安全电路系统。

背景技术

目前，家庭供电基本采用火线、零线和地线组成的三线制供电系统，在目前常用的家庭供电系统中，对供电系统的保护仅停留在对前端输入的火线和零线处设置过流断路器进行保护，因此仅对过流、过载、短路和接触漏电等情况具有保护功能，不具备对整个供电系统电路异常的感知能力，也不具备漏电自检保护和零线断路保护及部分线路过载保护功能。具体的，如下列情形：

1、当电路中错误地将低承载功率的配电线路连接到大功率负载时，线路中会出现过载情况，而前端的过流断路器因达不到保护电流而不会触发断开，持续的供电会导致过载的线路出现火灾隐患。

2、当电路中出现零线老化虚接断路时，松动的线路电阻增大会发热损坏对接点也会导致零线带电，对接的用电设备也会带电从而对人身产生触电的危险。

3、当电路中出现地线异常断点时，用电设备外壳上的漏电流无法对地放电，从而对人身产生触电的危险。

4、常用的家庭供电系统中，地线仅用于对地保护，其用途较为单一，这导致用户对地线的保护持可有可无的态度，部分用户甚至放弃使用地线，仅使用火线和零线的两线制供电系统，这导致一些用电设备的金属外壳带电时，会通过人体释放电流回路，提高触点事故发生的概率。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种新型三线制双电源安全电路系统，具体在于提供一种利用地零线额外提供低压直流电源，并可对供电系统中出现的各类异常或故障情况进行有效保护的电路系统。

为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种新型三线制双电源安全电路系统，包括电源模块和漏电保护模块，电源模块包括交流转低压直流电源转换电路和整流桥，输出的火线和输出的零线连接至交流转低压直流电源转换电路的输入端，交流转低压直流电源转换电路的输出端通过整流桥输出低压直流电的正极和低压直流电的负极，低压直流电的正极通过第一压敏电阻与市电输入的地线连接并作为带低压直流电的地线输出，低压直流电的负极与市电输入的零线连接；低压直流电的正极和低压直流电的负极上连接有第一过流断路器，市电输入的火线和市电输入的零线经过第二过流断路器后作为输出的火线和输出的零线；第一压敏电阻、第一过流断路器和第二过流断路器组成所述漏电保护模块。

进一步的，漏电保护模块还包括负电荷释放电路，负电荷释放电路由并联的电阻和电容再与二极管串联组成，负电荷释放电路连接于低压直流电的正极和市电输入的零线之间。

进一步的，电源模块还包括有负电荷漏电流检测电路，负电荷电流检测电路包括脉冲方波驱动器和IGBT场效应管，交流转低压直流电源转换电路的输出端连接至脉冲方波驱动器并输出连接至IGBT场效应管的控制端，IGBT场效应管串联于整流桥的输出端。

进一步的，漏电保护模块还包括低压直流电保护电路，低压直流电保护电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、限流电抗器和泄流电路，第一整流二极管连接于低压直流电的负极，第二整流二极管连接于低压直流电的正极，第一整流二极管容电流从低压直流电的负极流入，第二整流二极管容电流从低压直流电的正极流出；限流电抗器串联于整流桥的输出端；泄流电路包括串联连接的瞬态二极管、泄流电阻和发光二极管，泄流电路并联于整流桥的输出端。

进一步的，漏电保护模块还包括第二压敏电阻，第二压敏电阻连接于低压直流电的正极与市电输入的零线之间。

具体的，输出的零线和带低压直流电的地线之间连接有第三压敏电阻。

具体的，第三压敏电阻通过过载保险丝与输出的零线连接。

进一步的，还包括有过载保护电路，过载保护电路包括过载检测电路和漏电流触发电路，过载检测电路的检测端连接于输出的火线和负载之间，过载检测电路的输出端通过漏电流触发电路与带低压直流电的地线连接；所述漏电流触发电路由并联连接的电容和电阻再串联一二极管组成，漏电流触发电路用于释放输出的火线上的负电流。

进一步的，电源模块内设置有报警电路，报警电路包括蓄电池、电磁继电器、控制开关和报警装置，蓄电池连接于交流转低压直流电源转换电路的输出端上，蓄电池同时与电磁继电器的常闭开关端子、控制开关和报警装置串接形成完整的回路，电磁继电器的线圈连接于输出的火线和输出的零线之间。

进一步的，还包括有环境异常探测电路，所述环境异常探测电路包括环境探测传感器、触发开关和漏电流释放电路，环境探测传感器的触发输出端连接至触发开关的控制端，触发开关和漏电流释放电路串联后连接于输出的火线和带低压直流电的地线之间。

本发明的有益效果在于：通过加装低压直流电路并利用现有的地线和零线作为低压直流电源的输出回路，可以实现在三线制家庭供电系统中提供双电源供电，对于各类智能家电中需要低压直流供电的智能控制模块，无需在智能家电中额外增加适配电源，且能对地线的功能进行拓展，提高地线的使用率；同时还增加有零线断路虚接、部分线路过载的检测保护电路，以及对周围环境中出现的异常情况（如发生火灾产生烟雾、煤气泄露等）进行检测并触发报警的电路，有效提高电路系统整体的安全防护性能，确保家庭用电的便捷性和安全性。

附图说明

附图1为实施例中电路系统整体的电路原理图；

附图2为实施例中采用过载保险器对独立线路进行过载保护的负载连接电路原理图；

附图3为实施例中采用过载保护电路进行过载保护的负载连接电路原理图。

具体实施方式

实施例1，参照图1-3，一种新型三线制双电源安全电路系统，包括电源模块和漏电保护模块，电源模块包括交流转低压直流电源转换电路11和整流桥12，输出的火线24和输出的零线25连接至交流转低压直流电源转换电路11的输入端，交流转低压直流电源转换电路11的输出端通过整流桥12输出低压直流电的正极13和低压直流电的负极14，低压直流电的正极13通过第一压敏电阻31与市电输入的地线23连接并作为带低压直流电的地线26输出，低压直流电的负极14与输出的零线25连接；低压直流电的正极13和低压直流电的负极14上连接有第一过流断路器41，市电输入的火线21和市电输入的零线22经过第二过流断路器42后作为输出的火线24和输出的零线25；第一压敏电阻31、第一过流断路器41和第二过流断路器42组成上述漏电保护模块。

在本实施例中，输出的火线24和输出的零线25通过交流转低压直流电源转换电路11将220V交流电转换为低压直流电并通过整流桥12输出低压直流电的正极13和低压直流电的负极14，其中，低压直流电的正极13通过第一压敏电阻31与市电输入的地线连接并作为带低压直流电的地线26输出，正常供电时，带低压直流电的地线26向外输出低压直流电，且低压直流电的负极14与输出的零线25连接，从而使带低压直流电的地线26与输出的零线25之间形成低压直流电的回路，可以对外输出低压直流电，此时带低压直流电的地线26和市电输入的地线23之间连接的第一压敏电阻31由于未达到阀值相当于一个断开的开关，当出现漏电情况导致带低压直流电的地线26带有较高电压时，会使第一压敏电阻31导通将漏电流从市电输入的地线23导出，从而使得带低压直流电的地线26同时兼具输出低压直流电和一般地线的功能，其中，当负载的金属外壳接地时，如图2或图3所示，因为与带低压直流电的地线26连接，为了避免负载的金属外壳上带有低压电，可以在带低压直流电的地线26上连接一压敏电阻再连接至负载的金属外壳，只有当金属外壳带较高电压时，才会触发压敏电阻导通进行放电。另外，在低压直流电的正极13和低压直流电的负极14上连接有第一过流断路器41，可以在整流桥2输出的低压直流电回路中电流过高时断开，对整流桥2和交流转低压直流电源转换电路1起到防护作用。市电输入的火线21和市电输入的零线22上连接的第二过流断路器42则为一般设置的保险器，当出现漏电或短路或过流或过载等情况时，会触发第二过流断路器42断开对电路系统起到防护的作用。

在进一步的实施例中，漏电保护模块还包括低压直流电保护电路5，低压直流电保护电路5包括第一整流二极管51、第二整流二极管52、限流电抗器53和泄流电路54，第一整流二极管51连接于低压直流电的负极，第二整流二极管52连接于低压直流电的正极13，第一整流二极管51容电流从低压直流电的负极14流入，第二整流二极管52容电流从低压直流电的正极13流出；限流电抗器53串联于整流桥2的输出端；泄流电路54包括串联连接的瞬态二极管、泄流电阻和发光二极管，泄流电路54并联于整流桥2的输出端。低压直流保护电路5用于对整流桥12输出的低压直流电以及其所连接的负载进行保护，其中，第一整流二极管51和第二整流二极管52可以对流经整流桥12的电流方向进行限制，避免整流桥12被逆向的高电压或大电流损坏，当低压直流电的正极13带正电荷时，可以通过市电输入的地线23进行释放，当低压直流电的正极13带负电荷时，则可以经第二整流二极管52、整流桥12、限流电抗器53、第一整流二极管51和市电输入的零线22同时经市电输入的地线23进行释放，其中的限流电抗器53则可以对流过的电流进行限制，避免电流过大对整流桥12造成损坏，同时，泄流电路54可以对整流桥12进行辅助泄流，可有效稳定整流桥12输出端的电压。

在进一步的实施例中，漏电保护模块还包括负电荷释放电路6，负电荷释放电路6由并联的电阻和电容再与二极管串联组成，负电荷释放电路6连接于低压直流电的正极13和市电输入的零线22之间。当市电输入的地线23出现断点而无法形成放电回路时，负电荷释放电路6可以将带低压直流电的地线26上带的负电荷导向市电输入的零线22，从而形成漏电流触发第二过流断路器42断开进行保护。其中，负电荷释放电路6上的二极管容电流从市电输入的零线22流向带低压直流电的地线26，从而可以将对带低压直流电的地线26上的负电荷进行释放，且在电路系统正常运行时，带低压直流电的地线26与市电输入的零线22之间不会导通。其中，电源模块还包括有负电荷漏电流检测电路7，负电荷电流检测电路7包括脉冲方波驱动器71和IGBT场效应管72，交流转低压直流电源转换电路11的输出端连接至脉冲方波驱动器71并输出连接至IGBT场效应管72的控制端，IGBT场效应管72串联于整流桥12的输出端。脉冲方波驱动器71用于发出一定频率和一定占空比的方波信号对IGBT场效应管72的导通进行控制，优选的，脉冲方波驱动器71发出占空比为99%，频率大于90Hz的方波信号，此时IGBT场效应管72会存在1%的断路空隙，负电荷释放电路6可以利用IGBT场效应管72上1%的断路空隙来检测低压直流电的正极13是否存在负电荷，当低压直流电的正极13带有负电荷时，负电荷释放电路6可以利用IGBT场效应管72上1%的断路空隙将低压直流电的正极13所带的负电荷进行快速释放，同时还可以触发第二过流断路器42断开实现对电路系统的保护。需要说明的是，IGBT场效应管72上存在1%的断路空隙，由于其通断频率较高，大于90Hz，因此其1%的断路空隙的时间也很短，其对所连接的低压直流负载的影响可以忽略，同时也可以在负载上连接电感和电容，从而消除断路空隙产生影响。

在进一步的实施例中，漏电保护模块还包括第二压敏电阻32，第二压敏电阻32连接于低压直流电的正极13与市电输入的零线22之间。第二压敏电阻32可与市电输入的地线23一同对带低压直流电的地线26上存在的漏电流进行释放，以此构建地线零线双线漏电保护，一方面可以提高漏电流释放的速度，另一方面也可以在市电输入的地线23出现断点时，仍能利用市电输入的零线22进行漏电流的释放。有效提高电路系统的安全性。

具体的，输出的零线25末端和带低压直流电的地线26之间连接有第三压敏电阻33；如图1或2或3所示，在接入负载的电路中，当输出的零线25上出现断点时，断点处无法形成完整的回路，通过在输出的零线25末端和带低压直流电的地线26之间设置第三压敏电阻33，输出的火线24上的电流经过负载后可以通过第三压敏电阻33、带低压直流电的地线26、第一压敏电阻31和市电输入的地线23形成回路，从而产生漏电流，触发第二过流断路器42断开，对电路系统起到防护作用。

参照图2，输出的零线25上还连接有过载保险器81，过载保险器81可以在所在线路的负载过大时触发断开，进而触发上述的第三压敏电阻33产生漏电流，使第二过流断路器42断开，以此避免部分低负载线路中出现过高负载而不会触发第二过流断路器42导致出现火灾隐患的问题。其中的过载保险器81优选采用可自动恢复的保险器。

另外，参照图3，也可以设置单独的过载保护电路8，过载保护电路8包括过载检测电路82和漏电流触发电路83，过载检测电路82的检测端连接于输出的火线24和负载之间，过载检测电路82的输出端通过漏电流触发电路83与带低压直流电的地线26连接；漏电流触发电路83由并联连接的电容和电阻再串联一二极管组成，漏电流触发电路83用于释放输出的火线24上的负电流。其中，过载检测电路82可以采用三端热敏保险，当所在线路出现过载时，三端热敏保险82发热量过大从而使内部的热敏金属片变形而与漏电流触发电路83导通，进而通过漏电流触发电路83和带低压直流电的地线26形成漏电流，触发第二过流断路器42断开对电路系统进行保护。

在进一步的实施例中，电源模块内设置有报警电路9，报警电路9包括蓄电池91、电磁继电器92、控制开关93和报警装置94，蓄电池91连接于交流转低压直流电源转换电路11的输出端上，蓄电池91同时与电磁继电器92的常闭开关端子、控制开关93和报警装置94串接形成完整的回路，电磁继电器92的线圈连接于输出的火线24和输出的零线25之间。通过线圈连接于输出的火线24和输出的零线25之间的电磁继电器92，可以对第二过流断路器42是否断开进行检测，当第二过流断路器42断开时，电磁继电器92的线圈断电，从而使串接于报警电路9中的电磁继电器92的常闭开关端子闭合，使报警电路92导通，使报警装置94发出报警信号，提醒相关人员对电路系统进行检修。其中，蓄电池91可以对报警电路9进行供电，报警装置94可以采用蜂鸣器或警示灯等相关可起到警示作用的报警装置，控制开关93可以在检修人员到达现场后断开报警电路9停止报警。

在进一步的实施例中，还包括有环境异常探测电路10，环境异常探测电路10包括环境探测传感器101、触发开关102和漏电流释放电路103，环境探测传感器101的触发输出端连接至触发开关102的控制端，触发开关102和漏电流释放电路103串联后连接于输出的火线24和带低压直流电的地线26之间。环境异常探测电路10可以对周围环境出现的异常情况进行探测并在出现异常情况后触发漏电流使第二过流断路器42断开，进而触发报警电路9导通发出报警信号。其中环境探测传感器101可根据需要探测的环境异常情况进行选择，包括但不限于烟雾传感器、煤气传感器、温度传感器等。当周围环境出现异常情况时，环境探测传感器101的触发输出端发出信号至触发开关102的控制端，从而使触发开关102导通并使漏电流释放电路103与输出的火线24和带低压直流电的地线26形成回路并释放漏电流，从而触发第二过流断路器42断开。其中，触发开关102可采用可控硅。

当然，以上仅为本实用新型较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的使用范围，故，凡是在本实用新型原理上做等效改变均应包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：包括电源模块和漏电保护模块，所述电源模块包括交流转低压直流电源转换电路和整流桥，输出的火线和输出的零线连接至交流转低压直流电源转换电路的输入端，交流转低压直流电源转换电路的输出端通过整流桥输出低压直流电的正极和低压直流电的负极，低压直流电的正极通过第一压敏电阻与市电输入的地线连接并作为带低压直流电的地线输出，低压直流电的负极与市电输入的零线连接；低压直流电的正极和低压直流电的负极上连接有第一过流断路器，市电输入的火线和市电输入的零线经过第二过流断路器后作为输出的火线和输出的零线；第一压敏电阻、第一过流断路器和第二过流断路器组成所述漏电保护模块。

2.根据权利要求1所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：所述漏电保护模块还包括负电荷释放电路，所述负电荷释放电路由并联的电阻和电容再与二极管串联组成，负电荷释放电路连接于低压直流电的正极和市电输入的零线之间。

3.根据权利要求2所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：所述电源模块还包括有负电荷漏电流检测电路，负电荷电流检测电路包括脉冲方波驱动器和IGBT场效应管，交流转低压直流电源转换电路的输出端连接至脉冲方波驱动器并输出连接至IGBT场效应管的控制端，IGBT场效应管串联于整流桥的输出端。

4.根据权利要求1所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：所述漏电保护模块还包括低压直流电保护电路，低压直流电保护电路包括第一整流二极管、第二整流二极管、限流电抗器和泄流电路，所述第一整流二极管连接于低压直流电的负极，第二整流二极管连接于低压直流电的正极，第一整流二极管容电流从低压直流电的负极流入，第二整流二极管容电流从低压直流电的正极流出；限流电抗器串联于整流桥的输出端；泄流电路包括串联连接的瞬态二极管、泄流电阻和发光二极管，泄流电路并联于整流桥的输出端。

5.根据权利要求1所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：所述漏电保护模块还包括第二压敏电阻，第二压敏电阻连接于低压直流电的正极与市电输入的零线之间。

6.根据权利要求1所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：所述输出的零线和带低压直流电的地线之间连接有第三压敏电阻。

7.根据权利要求6所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：所述第三压敏电阻通过过载保险丝与输出的零线连接。

8.根据权利要求1所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：还包括有过载保护电路，过载保护电路包括过载检测电路和漏电流触发电路，所述过载检测电路的检测端连接于输出的火线和负载之间，过载检测电路的输出端通过漏电流触发电路与带低压直流电的地线连接；所述漏电流触发电路由并联连接的电容和电阻再串联一二极管组成，漏电流触发电路用于释放输出的火线上的负电流。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：所述电源模块内设置有报警电路，所述报警电路包括蓄电池、电磁继电器、控制开关和报警装置，所述蓄电池连接于交流转低压直流电源转换电路的输出端上，蓄电池同时与电磁继电器的常闭开关端子、控制开关和报警装置串接形成完整的回路，电磁继电器的线圈连接于输出的火线和输出的零线之间。

10.根据权利要求9所述的一种新型三线制双电源安全电路系统，其特征在于：还包括有环境异常探测电路，所述环境异常探测电路包括环境探测传感器、触发开关和漏电流释放电路，环境探测传感器的触发输出端连接至触发开关的控制端，触发开关和漏电流释放电路串联后连接于输出的火线和带低压直流电的地线之间。

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