CN107005043B - 用于漏电断路器的测试电路 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于漏电断路器(10)的测试电路(20)，该漏电断路器(10)适于从关闭状态转换到开启状态，以在检测到泄漏电流时中断中性分支电路(1、11)和相位分支电路(2、12)，其中测试电路(20)适于通过由相位电路分支和中性电路分支供给的电源电压而馈电。测试电路(20)包括：‑第一输入电路节点(N1)，电连接或适于电连接到中性分支电路(1、11)；‑第二输入电路节点(N2)，电连接或适于电连接到相位分支电路(2、12)；‑测试电阻(Rtest)；‑测试开关(C3)，通过测试按钮(21)可操作来连接第一电路节点(N1)和第二电路节点(N2)之间的测试电阻(Rtest)，以便模拟泄露电流；‑电子控制电路(22)，被配置为由中性电路分支并由相位电路分支馈电，并且包括适于改变并存储时间计数值并且在按压测试按钮(21)时重置时间计数值的电子时间计数器；‑光学或声学信号设备(D5)，由电子控制电路(22)控制，用于在电子时间计数器达到给定的时间计数值时，提供声学和/或光学信号。电子时间计数器包括适于存储所述计数值的易失性存储器，并且电子控制电路(22)包括非易失性存储器并且被编程为定期地将存储在易失性存储器中的时间计数值复制到非易失性存储器中。
Description
技术领域
本申请涉及电气装置的技术领域，并且更具体地涉及用于漏电断路器的测试电路。
背景技术
如已知的，漏电断路器包括在检测到负载电路中的泄漏电流时被配置为将漏电断路器切换到工作状态，实际上导致开关跳闸的安全系统。
已知用于漏电断路器的测试电路包括测试按钮，测试按钮用于允许用户检查上述安全系统的正常运行，并且因此检查漏电断路器的正常运行。当由用户按压测试按钮时，测试按钮能够连接通电分支电路(即，相位分支电路和中性分支电路)之间的测试电阻，以便模拟泄漏电流。
通常地，建议用户每月至少激活一次测试按钮，以检查漏电断路器的正确操作。
然而，已经观察到，用户往往忘记执行上述操作，并且这导致对于所述用户而言的潜在风险的情况。
为了降低上述风险，已经开发了漏电断路器开关，其配备有计数器和光学或声学信号装置，光学或声学信号装置适于如果漏电断路器的测试在预设的时间间隔内没有完成，则发送需要执行漏电断路器的测试的信号。上面所指出的类型的漏电断路器例如描述在专利EP 0665623 B1中。然而，已经观察到在专利EP 0665623 B1中所述的漏电断路器中主电压的中断自动确定计数器的重置。这导致例如存在主电压的频繁中断的地方的安全问题。事实上，如果两个连续的中断之间的时间间隔小于上述预定时间间隔，则没有长期未能按压测试按钮的信号，这将使光学或声学装置发送需要/建议执行测试的信号的功能无效化。手动地打开断路器将会出现同样的问题。
文献WO2004/111665 A1描述了复杂的解决方案，其提供测试按钮的按压由处理器检测，处理器进而控制继电器输出，以便切断到电力负载的电源。
文献WO2007/143576 A2描述了具有微控制器的断路器的复杂的解决方案，微控制器具有自动测试能力，并且可连接到远程监测装置，以便将测试运行的结果传递给后者。
发明内容
该说明书的目的是提供解决方案，该解决方案使得有可能克服上面参考现有技术EP 0665623 B1的文件所述的全部或部分缺点，并且同时诸如限制所述解决方案的成本。
为了实现此目的，本申请提供了一种用于漏电断路器(10)的测试电路(20)，漏电断路器(10)适于且被配置为从关闭状态转换到开启状态，以在检测到泄漏电流时中断中性分支电路(1、11)和相位分支电路(2、12)，其中，测试电路(20)适于且被配置为通过由相位电路分支和中性电路分支供给的主电压馈电，测试电路(20)包括：-第一输入电路节点(N1)，电连接或适于电连接到中性分支电路(1、11)；-第二输入电路节点(N2)，电连接或适于电连接到相位分支电路(2、12)；-测试电阻(Rtest)；-测试开关(C3)，通过测试按钮(21)可操作来连接第一输入电路节点(N1)和第二输入电路节点(N2)之间的测试电阻(Rtest)，以便模拟泄露电流；-电子控制电路(22)，被配置为由中性电路分支并由相位电路分支馈电，并且包括适于改变并存储时间计数值并且在按压测试按钮(21)时重置时间计数值的电子时间计数器；-光学或声学信号设备(D5)，由电子控制电路(22)控制，用于在电子时间计数器达到给定的时间计数值时，提供声学和/或光学信号；其特征在于：-电子时间计数器包括易失性存储器，易失性存储器适于存储时间计数值，并且在按压测试按钮(21)时或在缺少电源电压时或者在开启漏电断路器时，重置时间计数值；-电子控制电路(22)包括非易失性存储器并且被编程为定期地将存储在易失性存储器中的时间计数值复制到非易失性存储器，以便即使在缺少主电压时或在开启漏电断路器时也能存储时间计数值。
测试按钮(21)的操作能够确定测试开关(C3)的闭合，以便直接创建通过测试电阻(Rtest)的第一输入电路节点和第二输入电路节点(N1、N2)之间的电流的闭路。
电子控制电路(22)由流经测试电阻(Rtest)的电源电流馈电。
光学和/或声学信号设备(D5)由电子控制电路(22)馈电。
电子控制电路(22)包括微控制器，微控制器适于并被配置为在主电压复位或漏电断路器关闭时，从由电源电压的中断或由漏电断路器的开启而造成的关闭状态自动地切换到工作状态，其中，微控制器被编程为在从关闭状态到工作状态的转换时，将存储在非易失性存储器中的时间计数值自动地复制到易失性存储器中。
微控制器具有200uA或更少的操作电流。
操作电流为100uA或更少。
电子控制电路(22)被编程以定期地将存储在易失性存储器中的时间计数值以不小于30分钟的时间间隔复制到非易失性存储器中。时间间隔不小于60分钟。
漏电断路器(10)包括：-测量螺旋管(15)，具有由中性分支电路(1、11)和相位分支电路(2、12)交叉的初级绕组，并且具有电连接到脱扣装置(14)的次级绕组；-至少两个开关元件(C1、C2)，对脱扣装置(14)敏感，以便至少两个开关元件(C1、C2)在由测量螺旋管(15)检测到泄露电流时，从关闭状态开始由脱扣装置(14)带入工作状态。
第一输入电路节点和第二输入电路节点(N1、N2)中的一个置于测量螺旋管(15)的下游并且另一个置于测量螺旋管(15)的上游。
该测试电路进一步包括分段开关(C4)，分段开关(C4)可操作地定位在第一输入电路节点和第二输入电路节点(N1、N2)之间并对脱扣装置(14)敏感，并且适于通过导通开关元件(C1、C2)而导通并通过断开开关元件(C1、C2)而断开。
附图说明
从参照附图以非限制性示例的方式作出的其特定实施例的以下详细的描述中，将更清楚地理解本发明，其中：
-图1是包括嵌入式测试电路的漏电断路器的电路图；以及
-图2是图1中的漏电断路器的三维视图。
在附图中，将使用相同的参考标号指示相同或相似的元件。
具体实施方式
参考图1，示出了包括测试电路20的漏电断路器10的非限制性实施例。在示出的示例中，漏电断路器10包括容器主体16和收容在容器主体16中的测试装置20。上述容器主体16适宜地由电绝缘材料(诸如，硬塑料)制成。容器主体16例如旨在安装在电配电盘内部的安装轨道上。
漏电断路器10用于使诸如配电网的主电源3与诸如连接有各种实用设备的家庭网络的负载电网络13彼此连接或断开。
漏电断路器10适于在检测到泄漏电流时中断中性分支电路1、11和相位分支电路2、12。中性分支电路1、11包括例如第一导体1和第二导体11。而且相位分支电路2、12包括例如第一导体2和第二导体12。在一个实施例变体中，几个相位分支电路2、12可以提供用于例如三个相位电路分支。
在通过非限制性示例的方式在图1中所示的特定示例中，漏电断路器10包括连接到主电源3的第一对端子T1和T2，并且进一步包括连接到负载电网络13的第二对端子T11和T12。上面的连接模式是最常见的，通常置于较高处的断路器的端子被连接到主电源3和那些置于较低处的端子被连接到负载电网络13。然而，有可能颠倒该连接模式，从而将置于较高处的端子连接到负载电网络13并且将置于较低处的那些端子连接到主电源3。
在图1的示例中，对于本身已知的类型的示例，漏电断路器10进一步包括测量螺旋管15，测量螺旋管15具有由中性分支电路1、11和相位分支电路2、12交叉的初级绕组，并且具有电连接到例如已知类型的脱扣装置14的次级绕组；漏电断路器10在该示例中包括对脱口装置14敏感的两个开关元件C1和C2，使得在由测量螺旋管15检测到泄漏电流更确切地说是由于泄漏电流导致的相位分支电路1、11和中性分支电路2、12之间的电流不平衡时，使两个开关元件C1和C2从断开状态(off state)开始由脱扣装置14带入工作状态(on state)。例如，两个开关元件C1、C2中的每个包括固定接触元件和移动接触元件，其中移动接触元件对脱扣装置14敏感。在本身已知的方式中，移动接触元件也可以由控制杆28(图2)移动，例如手动操作和/或电机驱动，以通断漏电断路器10。
在所描述的示例中，开关元件C1使得中性分支电路的第一导体1和第二导体11可以彼此连接/断开，而开关元件C2使得可以连接/断开相位分支电路的第一导体2和第二导体12。
测试电路20包括：
-第一输入电路节点N1，电连接到中性分支电路1、11；
-第二输入电路节点N2，电连接到相位分支电路2、12；
-测试电阻Rtest；
-测试开关C3，通过测试按钮21可操作来连接第一N1和第二N2电路节点之间的测试电阻Rtest，以便模拟泄漏电流。
例如，测试开关C3是常开的按钮开关。
根据有利的实施例，按压测试按钮21能够确定测试开关C3的闭合，以便直接创建电路节点N1、N2之间的通过测试电阻(Rtest)的电流的闭路。因此，可直接手动地操作相对简单且安全的电路，以模拟由测量螺旋管15可检测到的故障电流。
根据有利的实施例，测试电路20进一步包括分段开关C4，分段开关C4可操作地定位在输入电路节点N1、N2之间并对脱扣装置14敏感，并且适于在断开开关元件C1、C2时断开并在闭合开关元件C1、C2时闭合。在该示例中，分段开关C4有利地使得可以在主电源3不寻常地连接到端子T11和T12的情况下，断开测试电路20。
在图1所示的特定示例中，可以观察到，测量螺旋管15特别是其初级绕组由中性分支电路1、11并由相位分支电路2、12交叉，并且输入电路节点N1、N2一个定位在测量螺旋管15的下游并且另一个定位在螺旋管15的上游。
测试电路20包括：
-电子控制电路22，被配置为由中性电路分支1、11并由相位电路分支2、12馈电，并且包括电子时间计数器，电子时间计数器适于改变和存储时间计数值并在按压测试按钮21时重置时间计数值；
-光学和/或声学信号装置D5，由电子控制电路22控制，用于在电子时间计数器达到给定的时间计数值时，提供声学和/或光学信号。
根据特别有利的实施例，电子控制电路22由流经测试电阻(Rtest)的电源电流馈电。
根据优选实施例，光学和/或声学信号装置D5是，或包括LED二极管。
优选地，光学或声学信号装置D5由电子控制电路22馈电。
电子时间计数器的目的是在实践中计数自上次按压测试按钮21以后所经过的时间。如果计数的时间周期超过给定的时间的计数值(例如，对应于一个月或30天)，则电子控制电路22通过光学或声学信号装置D5警告用户：例如，在LED二极管的情况下，可以制定规定以将其从截止状态转换到稳定的导通状态或间歇的导通状态，或者发射的光辐射的颜色可以改变等。提供用于在超过上述给定的时间计数值时将LED D5从截止状态带到间歇的导通状态的实施例是有利的，如果例如占空比的减少被选择例如小于50％(或例如等于或小于25％)，因为其允许由测试电路20所吸收的电流受到限制。
测试电路20适于用由中性分支电路1、11和由相位分支电路2、12提供的主电压馈电。
此外，电子时间计数器包括易失性存储器，易失性存储器适于存储所述的计数值，并且在按压测试按钮21时或在缺少上述电源电压时重置计数值。电子控制电路22包括非易失性存储器，并且被编程以定期地将存储在易失性存储器中的时间计数值复制到非易失性存储器中，以便即使在缺少电源电压时也将其存储。因此有利的是，由主电源3提供的电源电压的中断或漏电断路器10的开启不会导致高达中断或打开的时刻的时间计数值的总损耗。
根据特别有利的实施例，电子控制电路22包括微控制器，微控制器适于在所述主电压复位或漏电断路器关闭时，从由电源电压的中断或由漏电断路器的开启所引起的关闭状态自动地切换到工作状态，并且微控制器被编程以在由关闭状态转变为工作状态的时候，将存储在非易失性存储器中的时间计数值自动地复制到易失性存储器中。这种方式，有可能在电源电压的中断或漏电断路器10的关闭之后，从与在电源电压的中断或漏电断路器的打开的时候所达到的计算值相等或接近的计算值恢复计数。
根据优选的实施例，微控制器具有200μA或更少的并且更优选为100μA或更少的操作电流。换句话说，在上述实施例中，微控制器是低功耗微控制器，并且因此吸收不干扰漏电断路器10的操作的电流(即，流经测试电阻Rtest的电源电流)，以便降低安全水平或导致脱扣装置14的不期望的干涉。低功耗微控制器的非限制性示例设置有RAM型数据存储器的形式的易失性存储器和FLASH型程序存储器的形式的非易失性存储器，低功耗微控制器的非限制性示例是当前由具有编码PIC10F320的MicrochipTM生产的微控制器。
根据有利的实施例，电子控制电路22被编程为以不小于30分钟，优选不小于60分钟的时间间隔诸如每120或180分钟，定期地将存储在易失性存储器中的时间计数值复制到非易失性存储器中。这种方式可以有助于限制测试电路20的消耗，虽然如上所述，适于在超过给定的时间计数值时闪烁的LED二极管D5的规定表示对限制能耗的主要贡献。
至于测试电路图1的电气图，应当注意的是，这是通过非限制性示例的方式制成的电路的特定实施方式。在该实施方式中，电子控制电路22是在0V(在PIN处称为GND)和DC电压(在PIN处称为Vdd)之间馈电的微控制器。在图1的示例中，DC电压从AC电压的整流电路(单半波)D1、D2、R1、D3、Q1、R2、C1获得。微控制器的信号输入端(在pin处称为In1)对开关C3的闭合敏感，使得微控制器可以在按压测试按钮21时重置易失性存储器。电阻器R5和R6将pin In1处的信号电压调节到由微控制器所需要的水平，最后串联连接在LED二极管15和在pin处称为out1的信号输出端之间的电阻R3使得可以设定在LED二极管D5的导通电流的值。
参照图1，在其中所表示的实施例中，测试电路20直接集成在漏电断路器10的内部以便形成单个装置，测试电路20收容在单个容器主体16中，漏电断路器10在其最一般的形式中包括：
-开关元件C1、C2，适于建立或中断在中性分支电路1、11和在相位分支电路2、12中的电连接；
-脱扣装置14，适于控制开关元件C1、C2以在检测到泄漏电流时中断所述电连接；
-容纳主体16，适于收容开关元件C1、C2以及脱扣装置14；
-第一对端子T1、T2和第二对端子T11、T12。
上述的漏电断路器10进一步包括集成的测试电路20，测试电路20包括：
-第一输入电路节点N1，电连接到中性分支电路1、11；
-第二输入电路节点N2，电连接到相位分支电路2、12；
-测试电阻Rtest；
-测试开关C3，通过测试按钮21可操作来连接第一N1电路节点和第二N2电路节点之间的测试电阻(Rtest)，以便模拟泄漏电流；
-电子控制电路22，被配置为由中性电路分支1、11和由相电路支路2、12馈电，包括适于改变和存储时间计数值并在按压测试按钮21时重置时间计数值的电子时间计数器；
-光学或声学信号装置D5，由电子控制电路22控制，用于在电子时间计数器达到给定的时间计数值时提供声学和/或光学信号；
其中：
-电子时间计数器包括易失性存储器，易失性存储器适于存储所述时间计数值，并且在按压测试按钮21时或在缺少所述电源电压时将重置时间计数值；
-电子控制电路22包括非易失性存储器，并且被编程以定期性地将存储在易失性存储器中的时间计数值复制到非易失性存储器中，以便即使在缺少主电压时也能存储所述计数值。
图1的漏电断路器的实用性实施例在图2中示出，图2示出容器主体(或壳体16)、一对端子T11、T12、以LED二极管的形式设置在壳体16中的光学和/或声学信号装置D5、测试按钮21、手动控制杆28。
根据可能的第二实施例，未在附图中示出的上述测试电路20可以是漏电保护装置的一部分或是断路器(例如，磁热的并机电地联接到测试电路20上以构成漏电断路器(例如，漏电的和磁热的断路器组))外部的模块。例如，从而在没有引入任何限制的情况下，在上述漏电保护装置可以是在专利EP 2019407 A1中描述和/或要求保护的类型的装置。
显然，本领域的技术人员可以对上述的测试电路进行许多修改和变化，以便满足特定需求同时保持在由下面的权利要求所限定的本发明的保护的范围内。
Claims (14)
1.一种用于漏电断路器(10)的测试电路(20)，所述漏电断路器(10)适于且被配置为从关闭状态转换到开启状态，以在检测到泄漏电流时中断中性分支电路(1、11)和相位分支电路(2、12)，其中，所述测试电路(20)适于且被配置为通过由所述相位分支电路和所述中性分支电路供给的主电压馈电，所述测试电路(20)包括：
-第一输入电路节点(N1)，电连接或适于电连接到所述中性分支电路(1、11)；
-第二输入电路节点(N2)，电连接或适于电连接到所述相位分支电路(2、12)；
-测试电阻(Rtest)；
-测试开关(C3)，通过测试按钮(21)可操作来连接所述第一输入电路节点(N1)和所述第二输入电路节点(N2)之间的所述测试电阻(Rtest)，以便模拟泄漏电流；
-电子控制电路(22)，被配置为由所述中性分支电路并由所述相位分支电路馈电，并且包括适于改变并存储时间计数值并且在按压测试按钮(21)时重置所述时间计数值的电子时间计数器；
-光学和/或声学信号设备(D5)，由所述电子控制电路(22)控制，用于在所述电子时间计数器达到给定的时间计数值时，提供声学和/或光学信号；
其特征在于：
-所述电子时间计数器包括易失性存储器，所述易失性存储器适于存储所述时间计数值，并且在按压所述测试按钮(21)时或在缺少电源电压时或者在开启所述漏电断路器时，重置所述时间计数值；
-电子控制电路(22)包括非易失性存储器并且被编程为定期地将存储在所述易失性存储器中的所述时间计数值复制到所述非易失性存储器，以便即使在缺少主电压时或在开启所述漏电断路器时也能存储所述时间计数值。
2.根据权利要求1所述的测试电路(20)，其中，所述测试按钮(21)的操作能够确定所述测试开关(C3)的闭合，以便直接创建通过所述测试电阻(Rtest)的所述第一输入电路节点和所述第二输入电路节点(N1、N2)之间的电流的闭路。
3.根据权利要求1或2所述的测试电路(20)，其中，所述电子控制电路(22)由流经所述测试电阻(Rtest)的电源电流馈电。
4.根据权利要求3所述的测试电路(20)，其中，所述光学和/或声学信号设备(D5)由所述电子控制电路(22)馈电。
5.根据权利要求1或2所述的测试电路(20)，其中，所述电子控制电路(22)包括微控制器，所述微控制器适于并被配置为在所述主电压复位或所述漏电断路器关闭时，从由所述电源电压的中断或由所述漏电断路器的开启而造成的关闭状态自动地切换到工作状态，其中，所述微控制器被编程为在从所述关闭状态到所述工作状态的转换时，将存储在所述非易失性存储器中的所述时间计数值自动地复制到所述易失性存储器中。
6.根据权利要求5所述的测试电路(20)，其中，所述微控制器具有200uA或更少的操作电流。
7.根据权利要求6所述的测试电路(20)，其中，所述操作电流为100uA或更少。
8.根据权利要求1所述的测试电路(20)，其中，所述电子控制电路(22)被编程以定期地将存储在所述易失性存储器中的所述时间计数值以不小于30分钟的时间间隔复制到所述非易失性存储器中。
9.根据权利要求8所述的测试电路(20)，其中，所述时间间隔不小于60分钟。
10.根据权利要求1或2所述的测试电路(20)，其中，所述漏电断路器(10)包括：
-测量螺旋管(15)，具有由所述中性分支电路(1、11)和所述相位分支电路(2、12)交叉的初级绕组，并且具有电连接到脱扣装置(14)的次级绕组；
-至少两个开关元件(C1、C2)，对所述脱扣装置(14)敏感，以便至少两个开关元件(C1、C2)在由所述测量螺旋管(15)检测到所述泄漏电流时，从关闭状态开始由所述脱扣装置(14)带入工作状态。
11.根据权利要求10所述的测试电路(20)，其中，所述第一输入电路节点和所述第二输入电路节点(N1、N2)中的一个置于所述测量螺旋管(15)的下游并且另一个置于所述测量螺旋管(15)的上游。
12.根据权利要求10所述的测试电路(20)，进一步包括分段开关(C4)，所述分段开关(C4)可操作地定位在所述第一输入电路节点和所述第二输入电路节点(N1、N2)之间并对所述脱扣装置(14)敏感，并且适于通过导通所述开关元件(C1、C2)而导通并通过断开所述开关元件(C1、C2)而断开。
13.一种漏电断路器(10)，包括容纳根据上述权利要求中任一项所述的测试电路(20)的容器主体(16)。
14.一种漏电保护模块，能够机电地连接到断路器以构成漏电断路器组，并且包括根据权利要求1至12中任一项所述的测试电路(20)。
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