CN102870186A - 剩余电流断路器 - Google Patents
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Abstract
一种剩余电流断路器（1），包括至少一个磁势平衡电流互感器（2），其中受保护的电源系统的至少一个第一导体（3）和第二导体（4）经过上述磁势平衡电流互感器进行布线，其中将至少一个二次绕组（5）设置在磁势平衡电流互感器（2）上，其中所述二次绕组（5）通过电路连接到释放器（6），其中所述第一导体（3）通过测试电路（7）连接到所述第二导体（4），测试电路（7）具有至少第一测试电阻器（8）和测试按钮（9），建议的是为了准确检查剩余电流跳闸装置运行的能力的目的，测试电路（7）具有第二测试电阻器（10），将所述第二测试电阻器设置为通过电路串联到第一测试电阻器（8），其中所述第二测试电阻器（10）通过旁路线（11）进行桥接，其中旁路线（11）经过所述磁势平衡电流互感器（2）进行布线，以及其中在旁路线（11）中通过电路设置至少一个第一压敏电阻器（12）。
Description
本发明适用于根据上述专利申请1的剩余电流断路器。
剩余电流断路器被设计为保护人和电器免受危险的剩余电流损害，并且在发生剩余电流事件时，也就是剩余电流处于额定剩余电流的半值和额定剩余电流之间时，剩余电流断路器应当根据相应国际规范而跳闸。
此外，剩余电流断路器（RCCB）还应当设有测试装置，以用于根据相应国际、国家和/或地区规范的测试功能。所述测试装置通常包括测试电阻器和测试按钮，其中测试按钮的操作可可关断测试电路，以及其中产生的模拟剩余电流经磁势平衡电流互感器（core-balance currenttransformer）从一个导体流至另一个导体。如果RCCB正常运行，则它将被触发，并且使得RCCB短路以便隔断（sever）受保护网络的导体。
根据规范，在测试装置操作期间，磁势平衡电流互感器中引发的力一定不超过额定剩余电流的额定剩余电流所产生的力的2.5倍。因此，在具有30mA剩余电流的RCCB中，根据规范，可以允许高达75mA的额定电压因数。因此，在测试阶段的操作期间跳闸的RCCB将不必在明显更小的剩余电流情况下安全地触发。
此外，测试电路应当在附加电源电压区域中可靠地运行。因此，测试电路必须在85%额定电压因数的电源电压下工作，以及在附加电源电压的通常波动以及10%的可用线电压的情况下工作。而且，存在四极RCCB，它也可以用作两极RCCB。作为采用上述规格的测试电路以及采用包括85%额定剩余电流的额定电压的这种模拟剩余电流的结果，则在最大可容许电源电压下，模拟的剩余电流增加225%。因为具有较高模拟剩余电流的成功测试被认为功能上安全的，所以RCCB仍然会对人和电器带来危险，这是因为尚未证明在额定剩余电流的情况下RCCB的功能将会短路。
因此，本发明的目的是提供一种上述类型的RCCB，它能够缓解上述问题，以及能够更加精确地测量剩余电流跳闸的能力，并且可更加容易地装配。该目标通过专利申请1限定的特征来完成。
从而，发明人所限定的RCCB剩余电流跳闸能力可以比之前可能的能力更加精确地进行测试。从而，当操作测试按钮时根据RCCB的实际相邻电源电压产生的模拟剩余电流将仅以10%的比率进行波动，这与当前现有技术中大于200%比率的波动形成对比。从而，当RCCB在测试情况下成功地运行时，则可以例证考虑中的所述RCCB在任何实际故障和实际触发中将正确地工作。因此，可以如此检测出故障RCCB，并且可以进行替换。这样，便可大大改进对于人和电器的安全等级。
此外，本发明应用所述的RCCB非常易于构建。所以，可以容易地实现上述优点并且仅引起较小的额外成本。从而，可促进所提出的本发明的分发，其可能增加许多电子系统的安全。因为其组装简单，所以可以确保测试电路完全独立于线电压，这样可以实现几乎不出现故障，并且此外，在世界上每个国家中都可以得到批准。
将等于专利申请1的一部分并且形成本说明的一部分的从属权利要求应用于本发明的进一步有益涉及。
在所附的说明中更加全面地介绍本发明，其中将优选结构仅示为实例。其中：
图1示出发明人设计的RCCB的第一优选结构的示意性电路图；以及
图2示出发明人设计的RCCB的第二优选结构的示意性电路图。
图1和2示出RCCB（1）的优选结构，包括至少一个磁势平衡电流互感器（2），受保护电源系统的至少一个第一导体（3）和第二导体（4）途经（route through）上述磁势平衡电流互感器，其中至少一个二次绕组（5）被设置在磁势平衡电流互感器（2）上，其中二次绕组（5）通过电路连接到释放器（release）（6），其中第一导体（3）通过测试电路（7）连接到第二连接器（4），测试电路（7）具有至少第一测试电阻器（8）和测试按钮（9），建议的是，为了准确地检查剩余电流跳闸部件的运行能力的目的，测试电路（7）设置第二测试电阻器（10），它被设置为通过电路串联到第一测试电阻器（8），其中第二测试电阻器（10）通过旁路线（11）桥接，其中旁路线（11）途经磁势平衡电流互感器（2），以及在旁路线（11）上通过电路设置至少一个第一压敏电阻器（12）。
这样，和之前可能的技术相比，可以更加精确地检查按本发明所设计的方式构建的RCCB（1）剩余电流跳闸的能力。从而，模拟剩余电流将仅以10%比率进行波动，这和现有技术中大于200%的波动比率形成对比，其中当操作测试按钮（9）时根据RCCB的实际相邻电源电压来产生上述模拟剩余电流。这样，当RCCB（1）在测试情况下成功地运行时，则可以例证（adduce）正在考虑中的所述RCCB（1）在任何实际故障和实际触发中将正确地工作。因此，可以如此检测故障RCCB（1），并且可以进行替换。因此，可显著地增加用于人和电器的安全等级。
此外，本发明应用中的RCCB（1）非常易于构建。由此，可以容易地实现上述优点且仅引起较小的附加成本。从而，可促进所提出的本发明的分发，其可能增加许多电子系统的安全。因为其组装简单，所以可以确保测试电路（7）完全独立于线电压，这样可以实现几乎不出现故障，并且此外，在世界上每个国家中都可以得到批准。
根据本发明建议所构建的RCCB（1）可以用于任何类型的RCCB（1），这意味着和现有发明文献中实际描述的相比，根据本发明建议所构建的RCCB（1）可特别地在更多功能和结构中使用。如图1和2所示，本发明所定制的RCCB（1）尤其被设计用于在具有两个或四个导体（如果适用）（3）、（4）、（21）、（22）的电源系统中使用。然而，具有任意可能数量的导体或，其中可能的话，具有电力供应系统和/或电力分发系统的任意可能数量的线路的结构也是可能的。
本发明所定制的RCCB（1）以本身公知的方式示出至少一个磁势平衡电流互感器（2），其设有包括磁性材料的一个转换器核心，其中至少第一和第二导体（3）、（4）通过磁势平衡电流互感器形成初级绕组。因此，术语“途经磁势平衡电流互感器”在本发明说明书的剩余部分中是指以通常方式途经具有环状或环形转换器核心的磁势平衡电流互感器，其具有开口以便使导体（3）、（4）、（21）、（22）途经所述开口。理想状态下，此外，这些导体（3）、（4）、（21）、（22）途经或者缠绕在上述‘环’的横截面上至少一次。
此外，在磁势平衡电流互感器上存在二次绕组（5），其被设计用于检测剩余电流的信号。理想状态下，这由缠绕在该‘环’的横截面上多个圈的导体（类似于导线的薄片）组成。二次绕组（5）至少间接连接到一个释放器（6），它理想状态下用作永磁体触发器，其中实现到RCCB（1）的特别牢固且快速的路径。释放器（6）经切换锁（switching lock）（15）机械工作至短路，其由图1和2的虚线部分所示。在存在危险的剩余电流的情况下，在二次绕组（5）中产生相应剩余电流信号，并且释放器（6）触发绝缘触点（17）、（18）、（19）、（23）、（24），它们断开并且隔断第一和第二导体（3）、（4）以及（如果适用）第三和第四导体（21）、（22）。可以改变释放器（6）的不同设计，类似于线电压压敏释放器。本发明定制的RCCB（1）还具有测试电路（7），它被设计且旨在产生模拟剩余电流。测试电路（7）由此将第一导体（3）连接到第二导体（4），其中该连接不途经磁势平衡电流互感器（5），而是“围绕”其进行途经。在RCCB（1）的常规操作中不包括测试电路（7）。因此，没有电流流过测试电路（7）。为了包括测试电路（7），存在测试按钮（9）。此外，测试电路（7）具有至少一个第一测试电阻器（8）。当所介绍的本发明场景中，第一测试电阻器（8）显示电阻时，它基本上由完全欧姆电阻组成，和/或至少在受保护系统的频率中表示为完全欧姆电阻。
如图1和2所示，测试电路（7）还呈现所谓的第五绝缘触点（19）的理想结构，它机械连接到切换锁（15）和/或其它绝缘触点（17）、（18）、（23）、（24），以及在任一绝缘触点断开的情况下，第一、第二、第三和/或第四绝缘触点（17）、（18）、（23）、（24）也将断开。从而在激活测试按钮（9）并导致RCCB（1）释放的情况下，电流将流过测试电路（7）和测试电阻器（8）。以这种方式流动的电流导致在测试电阻器（8）处的显著功率损失，这又会导致第一和第二测试电阻器（8）、（10）的出现热破坏（thermal destruction）。这可以通过第五绝缘触点（19）和第一测试电阻器（8）来防止，/或第二测试电阻器（10）可以被设置为最低可容许功率损耗。
本发明的目的是提供具有第二测试电阻器（10）的测试电路（7）。理想状态下,第二测试电阻器（10）类似地由欧姆电阻组成。在技术上，将第二测试电阻器（10）设置为在测试电路（7）的第一测试电阻器（8）上串联。此外，本发明的目的是，确保第二测试电阻器（10）由旁路线（11）桥接。通过环形磁势平衡电流互感器（2）的断开，该旁路线（11）途经磁势平衡电流互感器（2）。该旁路线（11）技术上包括至少一个第一压敏电阻器（12）。作为压敏电阻器（12），可以适用任何类型的电阻，从而降至确定门限水平以下的供电电压产生较高或特别是非常高的电阻，并且在该门限水平以上时产生非常低的电阻。实际上，该门限可以由具有确定过渡区的门限区域构成。理想状态下，将至少一个第一压敏电阻器（12）设计成变阻器和/或抑制器二极管和/或齐纳二极管（13）。关于将至少一个压敏电阻器（12）作为半导体装置的理想定位，所谓的门限也可以被称为反向击穿电压。上述作为优选结构的相应结构元件呈现可变特性特征，例如电流/电压曲线、反向击穿电压水平、电压降和类似的异常。因此，对于每个实际应用，可以采用需要优先的理想结构部件。
因为本发明定制的技术结构，可以实现第二测试电阻器（10）的任意特定电压降，该电压降可以是预先确定的，其中旁路线在高电阻时不绝缘，或者在所有电阻情况下都不绝缘直至达到反向击穿电压。在这种情况下，测试电路（7）按通常的进行操作，即使第一和第二测试电阻器（8）、（10）用作单独电阻器。一旦第二测试电阻器（10）的电压率达到第一压敏电阻器（12）的反向击穿电压或者超过反向击穿电压，则所述第一压敏电阻器（12）进行微弱阻抗，并且从而形成第二测试电阻器（10）的并联电路。其中旁路线（11）途经磁势平衡电流互感器（2），流过第一测试电阻器（8）的模拟剩余电流的一部分再次经过磁势平衡电流互感器（2），其中该部分电流不被检测为剩余电流。从而，它可以实现为二次绕组（5）实际检测的该部分电流-其中电压差增大，且第一和第二导体（3）、（4）不进一步增大，而是保持相对恒定的值或区域。因为压敏电阻器（12）、（14）在他们操作状态中继续显示的剩余电阻，和/或半导体过渡层中的电压降，部分模拟剩余电流继续流经第二测试电阻器（10）和通过磁势平衡电流互感器（2）。
可以提前确定第一和第二测试电阻器（8）、（10）的尺寸，至少第一压敏电阻器（12）的选择，以及将流过第二测试电阻器（10）的模拟剩余电流的尺寸和/或高度，并且将该电流备用作为二次绕组（5）检测的剩余电流。根据第一和第二测试电阻器（8）、（10）的第一优选结构，第一测试电阻器（8）具有15k欧姆的值，并且第二测试电阻器（10）具有560欧姆的值。根据第一和第二测试电阻器（8）、（10）的第二优选结构，第一测试电阻器（8）具有4.7k欧姆的值，并且第二测试电阻器（10）具有1.5k欧姆的值。可以调整这些页中描述的本发明，使得在旁路线（11）上，可以技术上串联设置至少一个第一压敏电阻器（12），以便提供额外电阻。从而整个旁路线（11）上的电压降将增大，并且由此流过第二测试电阻器（10）的模拟剩余电流会进一步被影响和/或被调节。
根据这些页中介绍的本发明的优选第一和第二结构，如图1和2所示，计划的是，第二压敏电阻器（14）可以在旁路线（11）上靠近第一压敏电阻器（12）串联设置。利用这种类型的第二压敏电阻器（14），电压降会受到旁路线（11）的进一步影响。
此外，利用第二压敏电阻器（14）可能允许使用单极结构部件，例如将第一压敏电阻器（12）形成为齐纳二极管，以及设计适用于交流电压的相应RCCB（1）的可能性。从这一点讲，还可能的是，第二压敏电阻器（14）还可以包括齐纳二极管（13）。这样，当构成第一压敏电阻器的齐纳二极管（13）位于一个或两个压敏电阻器（14）中时，这尤其有利，其中相反极性在技术上位于旁路线（11）上。
下面，在图1和2的帮助下，分别详细介绍本申请中涉及的本发明的第一和第二优选结构。
图1仅示出本发明定制的RCCB（1）的特定优选初始结构，它用于剩余电流跳闸的线电压无关解决方案的功能部件示意性设计。这种类型RCCB（1）被设计用于保护人和电器，从而在危险剩余电流的情况下，连接到RCCB（1）的用户或负载（16）通过供给系统来隔断，其中RCCB（1）包括第一导体（3）和第二导体（4）。RCCB具有接线端，尤其是螺旋式连接接线端，以便将至少一个第一和第二导体（3）、（4）连接到供电系统。图1的示意性电路图示出仅具有一个第一和一个第二导体（3）、（4）的结构。靠近第一和第二导体（3）、（4），设置有第一和第二绝缘触点（17）、（18），切换触点旨在和被设计为隔断和/或中断第一和/或第二导体（3）、（4）或者导通相关联的闭合。图1所示和概述的结构部件和/或构造部件被容纳在绝缘材料壳体中，该壳体具有用于接线端的孔和手动操作杆，以便手动断开或闭合第一和第二绝缘触点（17）、（18）。此外，所介绍的本发明定制的RCCB（1）还可以用于此处未突出或介绍的其它构造部件和结构部件，可能在位置指示装置中，包括熔断指示器等类似装置。图1还负载（16）实例示为电气客户/用户。
理想状态下，本发明定制的RCCB（1）被设计用于线电压无关剩余电流断路器。用于检测剩余电流并跳闸RCCB（1）的这种类型的线电压无关RCCB（1）完全从剩余电流和/或部分从二次绕组（5）的剩余电流信号获得用于跳闸所需的能量，其中绝缘触点（17）、（18）隔断所连接的结构部件，并且从而不为有源电子部件例如晶体管和/或运算放大器以及这种有源部件的系统部件供电。测试电路（7）连接到第一导体（3），并且通过上述绝缘触点（19）来运行，其中该绝缘触点连接到测试按钮（9）。测试按钮（9）进一步导电连接到第一测试电阻器（8），它的另一连接也电连接到第二测试电阻器（10）和旁路线（11）。第二测试电阻器（10）的另一连接电连接到第二导体（4）和旁路线（11）。在旁路线（11）中，设置第一和第二压敏电阻器（12）、（14），它们都由齐纳二极管（13）构成。相应的齐纳二极管（13）极性反向地位于在旁路线中。
图2示出本发明定制的RCCB（1）的第二优选结构，它和图1所示的第一优选结构不同之处在于，进一步增加了第三和第四导体（21）、（22），靠近这两个导体设置有绝缘触点（23）、（24）。第二和第三导体（4）、（21）通过桥（25）电连接到磁势平衡电流互感器的负载承载侧。RCCB（1）的结构的剩余部分和图1的剩余部分相同。
本发明定制的RCCB的其它结构模型仅示出上述特征的一部分，尽管特征的每种组合，尤其是那些以各种方式介绍的设计元件的组合都是可改编的或可设计的。
Claims (9)
1.一种剩余电流断路器（1），包括至少一个磁势平衡电流互感器（2），其中受保护的电源系统的至少一个第一导体（3）和第二导体（4）途经上述磁势平衡电流互感器，其中将至少一个二次绕组（5）设置在磁势平衡电流互感器（2）上，其中所述二次绕组（5）通过电路连接到释放器（6），其中所述第一导体（3）通过测试电路（7）连接到所述第二导体（4），测试电路（7）具有至少第一测试电阻器（8）和测试按钮（9），建议的是为了准确检查剩余电流跳闸装置运行的能力的目的，测试电路（7）具有第二测试电阻器（10），将所述第二测试电阻器设置为通过电路串联到第一测试电阻器（8），其中所述第二测试电阻器（10）通过旁路线（11）进行桥接，其中旁路线（11）途经所述磁势平衡电流互感器（2），以及其中在旁路线（11）中通过电路设置至少一个第一压敏电阻器（12）。
2.根据应用1所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，所述第一压敏电阻器（12）被形成为变阻器。
3.根据应用1所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，所述第一压敏电阻器（12）被形成为抑制器二极管。
4.根据应用1所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，所述第一压敏电阻器（12）被形成为齐纳二极管（13）。
5.根据应用1至4所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，在旁路线中靠近所述第一压敏电阻器（12）串联放置第二压敏电阻器（14）。
6.根据应用5所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，所述第二压敏电阻器（14）由齐纳二极管（13）形成。
7.根据应用6所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，由齐纳二极管（13）形成的所述第一压敏电阻器（12）在旁路线（11）中按相对极性放置为靠近所述第二压敏电阻器（14）。
8.根据应用1至7所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，将至少一个第一压敏电阻器串联地且工艺上放置为靠近旁路线，以提供额外电阻。
9.根据应用1至8所述的剩余电流断路器（1），其特征在于，剩余电流断路器（1）由线电压无关剩余电流断路器（1）形成。
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