CN1672307A - 用于电气连接负载和电源的控制电路和方法 - Google Patents

用于电气连接负载和电源的控制电路和方法 Download PDF

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CN1672307A CNA038185040A CN03818504A CN1672307A CN 1672307 A CN1672307 A CN 1672307A CN A038185040 A CNA038185040 A CN A038185040A CN 03818504 A CN03818504 A CN 03818504A CN 1672307 A CN1672307 A CN 1672307A
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R·L·布里森登
R·K·H·史密斯
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Abstract

控制电路(1)包括两个输入端子(2，3)，用于分别与干线电源(6)的有源和中性导体(4，5)电气连接。两个输出端子(7，8)与双线插头家用电器(9)的形式出现的负载电气连接。导体(4，5)在家用电源插座终止，并且端子(7，8)被并入双线插头来插入其插座中。即，端子(7，8)包括延长的导线束，用于在电源插座和电路之间延伸。电器(9)具有导电性部件，在这一情况下，壳体(10)在正常工作状态下被电气隔离、或相反与导体(4，5)电气隔离。所述壳体为电路(1)提供基准点，并且通过导体(11)电气连接至该电路。

Description

用于电气连接负载和电源的控制电路和方法
发明领域
本发明涉及用于电气连接负载和电源的控制电路和方法。
本发明主要在家用电源配线安装方面进行开发，并且下文将根据那些应用来描述。然而，本发明不局限于使用的那些特殊领域，而是可适用于包括工业和商业设备、直流电源系统、汽车、海运以及其它电压馈送应用的所有电气电路，并且适用于诸如采矿、石油加工制造厂、加油站等等的危险环境。
发明背景
遍及本说明书的对现有技术的任一描述决不应该认为是承认这种现有技术被普遍认识或者形成本领域的一种公知常识的一部分。
在电网中从发电场所到消耗场所的电力的分配通常通过高压AC信号来产生，所述AC信号由多个共生的导体传送，所述共生的导体悬挂在诸如电杆、塔等等的分配结构上。使用中性导体也是已知的，所述中性导体与另一个导体共同延伸以便在电网中提供公用的基准。每个或者大多数结构通过地线电极为中性导体提供了地线链路，所述地线电极与所述中性导体电气连接。这被称为多点接地中性系统(MEN)，并且它提供适当的装置来为电网提供故障保护，以及电网中的资产保护，以及接触到那些结构的那些人的保护。
在接近消耗场所的位置，将电压转换为较低的AC电压，所述AC电压通常在单相系统的两条线路上(有源的以及中性的)、或者在三相系统的四条线路(三个有源的以及一个中性的)上被输送到该场所。在消耗场所采用独立的接地，其通常根据处于该场所的地线电极来参考。所述中性导体也连接至该接地。
为检测和防止与用于诸如上面涉及的消耗场所的商业和家用场所的电源配线系统相关联的故障条件，已经开发了各种保护装置。这些设备通常检测过电流条件，在过电流条件中，有源导体中的电流超出预定阈值，或者以一比率增加，该比率认为在有源导体与一个或者两个中性的或者接地导体之间存在低电阻电流通路。
尽管有这些保护装置，但是仍存在许多因为漏电而发生电击和触电的情况，不管那些故障是起因于在消耗场所使用的电线、电器、使用电器的条件还是这些因素的组合。当关掉它时，最普通形式的电击就是起因于人在有源导体和地之间建立导电通路。
发明内容
本发明的目的在于克服或者改进现有技术的至少一个缺点，或者提供一种有用的替代方式。
依照本发明的第一方面，提供了一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与干线电源(mains power source)的各个导体电气连接；
至少两个输出端子，用于与干线负载(mains load)电气连接；
传感器，用于响应处于大约1伏特到50伏特范围内的基准信号以便提供传感器信号，所述基准信号由一个或多个导体和基准点之间的电压差动获得，在使用中，所述基准点应该与所述导体电气绝缘；以及
开关装置，用于响应传感器信号以便在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自电源的电力；以及在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
在一个实施例中，所述负载是电气设备，诸如：泵；电钻；电动机；熨斗；干发器；诸如冷柜、洗衣机、干衣机等用户的大型家用电器；诸如膝上型计算机或者台式计算机的计算机；诸如打印机、调制解调器、传真机等等的计算机外围设备或者独立设备；一台家用高保真设备或者其组合；电视或者相关的联硬件；热水壶等等。即，所述负载是任意一种设备，其用于提取电力，并且在正常工作状态下，其被额定在电流保护级别的范围内使用，电源为所述保护级别而被设计。
在一个实施例中，所述控制电路是用于一旦已经检测到故障条件、就电气隔离负载和电源的保护装置。
依照本发明的第二方面，提供了一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，其响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
开关装置，其响应传感器信号以便从第一模式切换到第二模式，其中：在第一模式中，所述输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自电源的电力；以及在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
在一个实施例中，如果所述基准信号超出预定范围，那么所述开关装置保持在第二模式之内。然而在其它实施例中，当所述基准信号超出预定的范围时，所述开关装置自动地返回到第一模式。在更进一步的实施例中，当不提供传感器信号时，所述传感器不提供信号。然而，在其它实施例中，所述传感器提供除所述传感器信号以外的其它信号。
在一个实施例中，所述基准信号是电压，而所述预定范围是大于大约1伏特。在其它实施例中，所述预定范围是大于大约2伏特，而在进一步的实施例中，所述预定范围大于大约3伏特。
在一个实施例中，所述基准信号是瞬时电压。然而，在其它实施例中，所述基准信号是在预定时间期间的平均电压。在另一个实施例中，所述基准信号是直流电压。
在一个实施例中，所述电源提供标称的电源电压，而所述预定范围具有小于所述标称的电源电压的下限。在一个实施例中，所述下限小于标称的电源电压的50％。在其它实施例中，所述下限小于标称的电源电压的10％。在更进一步的实施例中，所述下限小于标称的电源电压的5％。例如，在一个实施例中，标称的电源电压是110伏特AC，而所述下限大约为3.5伏特AC。即，所述下限只有标称的电源电压的大约3.2％(3.5/110)。在另一实施例中，标称的源电压是240伏特AC，而所述下限大约为3.5伏特AC。即，所述下限只有标称的电源电压的大约1.5％(3.5/240)。
在一个实施例中，所述电源是干线电源，而所述负载是干线负载。然而在其它实施例中，所述负载是DC或者其它负载，而所述控制电路包括电压调节电路，用于将电源电压转换为所要求的DC或者负载需要的其它电压。
在一个实施例中，所述传感器包括低压继电器，用于响应进入预定范围的基准电压而在第一状态和第二状态之间切换。在此实施例中，在第二状态中，所述继电器将产生传感器信号的供给。优选的是，所述继电器包括低压DC线圈，并且基准信号、或者由所述基准信号获得的信号被施加在该线圈两端。在一个优选实施例中，所述基准信号是与干线电源的中性导体有关的电压。在其它实施例中，所述基准信号是与另一导体，例如直流电源的负极供电干线(supply rail)有关的电压。
在一个实施例中，所述开关装置包括干线继电器(mains relay)，用于响应所述传感器信号以便在分别引起第一模式和第二模式的两个状态之间切换。优选的是，所述干线继电器包括由所述传感器信号激励的线圈。更优选的是，在第二模式，所述线圈由所述电源激励。即，当进行到第二模式时，所述保护电路—当没有被复位的时候—在干线电源有效的时间内保持输入端子与输出端子电绝缘。
在一个实施例中，所述控制电路是用于一旦已经检测到故障条件、就电气隔离负载和电源的保护装置。
依照本发明的第三方面，提供了一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，其响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
开关装置，其响应传感器信号以便从第一模式切换到第二模式，其中：在第一模式中，所述输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自电源的电力；以及在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
在一个实施例中，所述控制电路是用于一旦已经检测到故障条件、就电气连接负载和电源的保护装置。
依照本发明的第四方面，提供了一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，其响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
开关装置，其响应传感器信号以便在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自电源的电力；以及在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
在一个实施例中，所述电路包括复位装置，用于使开关装置从第二模式切换到第一模式。优选的是，所述复位装置是手动地启动。然而在其它实施例中，所述复位装置是自动的。例如，在一个实施例中，所述复位装置响应传感器信号的不存在而使开关装置从第二模式切换到第一模式。
在一个实施例中，所述传感器响应预定范围内的基准信号而从待用状态改变到现用状态。优选的是，所述开关装置响应所述传感器信号而在待用状态和现用状态之间改变。更优选的是，在现用状态中，所述开关装置被电气连接至电源。
在一个实施例中，所述开关装置是具有线圈的继电器，在现用状态中，该线圈由电源激励。
在一个实施例中，所述控制电路是用于一旦已经检测到故障条件、就电气隔离负载和电源的保护装置。然而在其它实施例中，所述控制电路是一个致动器，用于当检测到故障条件或者其它预定条件时电气连接负载与电源。
依照本发明的第五方面，提供了一种用于电气连接干线负载至干线电源的方法，所述方法包括：
提供至少两个输入端子，用于与干线电源的各个导体电气连接；
提供至少两个输出端子，用于与干线负载电气连接；
响应处于大约1伏特到50伏特范围内的基准信号以便提供传感器信号，所述基准信号由一个或多个导体与基准点之间的电压差动获得，在使用中，所述基准点应该与所述导体电气绝缘；以及
响应传感器信号使开关装置在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
依照本发明的第六方面，提供了一种用于电气连接负载至电源的方法，所述方法包括：
提供至少两个输入端子，用于与所述电源电气连接；
提供至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
响应传感器信号以便使开关装置从第一模式切换为第二模式，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
依照本发明的第七方面，提供了一种用于电气连接负载至电源的方法，所述方法包括：
提供至少两个输入端子，用于与所述电源电气连接；
提供至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
响应传感器信号以便使开关装置从第一模式切换到第二模式，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
依照本发明的第八方面，提供了一种用于电气连接负载至电源的方法，所述方法包括：
提供至少两个输入端子，用于与所述电源电气连接；
提供至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；并且
响应传感器信号以便使开关装置在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
依照本发明的第九方面，提供了一种配线系统，用于从具有至少两个干线导体(mains conductor)的干线电源来运送干线供电(mains supply)，所述系统被安装在一场所并且包括：
变压器，位于或者接近所述场所并且具有用于与干线导体连接的一个或多个初级绕组以及一个或多个次级绕组，以便提供基本上等于干线供电的场所电压；
至少两个场所导体，被安装在所述场所，用于电气连接一个或多个次级绕组，以便将场所电压分送至场所附近的预定位置；以及
悬浮导体，被安装在所述场所，用于提供关于一个或多个场所导体的共用基准电压。
在一个实施例中，干线导体之一是被接地的干线中性导体，而场所导体之一是不接地的场所中性导体。优选的是，所述配线系统包括一个或多个上述控制电路。更优选的是，所述变压器是隔离变压器。
依照本发明的第十方面，提供了一种配线系统，用于从具有至少两个干线导体的干线电源来运送干线供电，所述系统被安装在某一场所并且包括：
变压器，位于或者接近所述场所并且具有用于与干线导体连接的一个或多个初级绕组以及一个或多个次级绕组，以便提供基本上等于干线供电的场所电压；
至少两个场所导体，被安装在所述场所，用于电气连接一个或多个次级绕组，以便将场所电压分送至所述场所附近的预定位置；以及
悬浮导体，与安装在所述场所的负载相关联，用于提供关于一个或多个场所导体的基准电压。
依照本发明的第十一方面，提供了一种用于在一场所安装配线系统的方法，该方法用于从具有至少两个干线导体的干线电源运送干线供电，所述方法包括：
在位于或者接近所述场所处定位变压器，该变压器具有用于与干线导体连接的一个或多个初级绕组以及一个或多个次级绕组，以便提供基本上等于干线供电的场所电压；
在所述场所安装至少两个场所导体，用于电气连接一个或多个次级绕组，以便将场所电压分送至所述场所附近的预定位置；并且
在所述场所安装悬浮导体，用于提供关于一个或多个场所导体的共用基准电压。
依照本发明的第十二方面，提供了一种用于在一场所安装配线系统的方法，该方法用于从具有至少两个干线导体的干线电源运送干线供电，所述方法包括：
在位于或者接近所述场所处定位变压器，该变压器具有用于与干线导体连接的一个或多个初级绕组以及一个或多个次级绕组，以便提供基本上等于干线供电的场所电压；
在所述场所安装至少两个场所导体，用于电气连接一个或多个次级绕组，以便将场所电压分送至所述场所附近的预定位置；以及
在所述场所安装悬浮导体，所述悬浮导体与负载相关联，用于提供关于一个或多个场所导体的基准电压。
依照本发明的第十三方面，提供了一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，具有传感继电器，该传感继电器响应处于预定范围中的基准信号而提供传感器信号；以及
开关装置，具有转换继电器，该转换继电器响应传感器信号而在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由转换继电器接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述转换继电器向负载提供电力。
在一个实施例中，所述传感继电器是低电压直流继电器。优选的是，所述传感继电器包括小于50伏特的触发电压。更优选的是，所述触发电压小于35伏特。在一个实施例中，所述触发电压小于12伏特，而在另一个实施例中，它小于5伏特。
在一个实施例中，所述转换继电器是干线继电器。即，所述转换继电器额定为干线电压(mains voltage)和电流。
依照本发明的第十四方面，提供了一种用于电气连接负载至电源的方法，所述方法包括：
提供至少两个输入端子，用于与所述电源电气连接；
提供至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
采用具有传感继电器的传感器来响应预定范围内的基准信号，以便提供传感器信号；以及
采用具有转换继电器的开关装置来响应传感器信号以便在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由转换继电器接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述转换继电器向负载提供电力。
依照本发明第十五方面，提供了一种用于干线负载的控制电路，所述干线负载在正常使用中具有与干线电源电气绝缘的部件，所述电路包括：
至少两个输入端子，用于与所述干线电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
传感器，用于响应在所述部件与一个或多个输入端子之间的处于预定范围内的电压来提供传感器信号；以及
开关装置，用于响应传感器信号而在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
在一个实施例中，所述部件是负载外壳的导电性部分。然而在其它实施例中，所述部件是负载的功能部分。例如，在负载是电钻的实施例中，所述部件是定子和转子的组合，在正常使用中，此组合与干线电源电气绝缘。即，所述钻包括电动机以及绕组，在正常情况下，其是与所述干线电源相连接的主要部件。然而，转子和定子应该与该电源电气绝缘。
依照本发明的第十六方面，提供了一种用于电气连接干线负载至干线电源的方法，其中所述负载具有在正常使用中与该电源电气绝缘的部件，所述方法包括：
提供至少两个输入端子，用于与所述干线电源电气连接；
提供至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
响应在所述部件与一个或多个输入端子之间的处于预定范围内的电压来提供传感器信号；以及
采用开关装置来响应传感器信号以便在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止经由开关装置向负载提供电力。
依照本发明的第十七方面，提供了一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
具有转换线圈的转换继电器，用于有选择地被激励以便在两种模式之间切换，其中：在其一个模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由转换继电器接收来自于电源的电力；并且在另一个模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述转换继电器向负载提供电力；以及
传感继电器，用于响应预定的条件来激励转换继电器的线圈。
在一个实施例中，所述传感继电器具有低压线圈，用于响应所述故障条件而被激励。优选的是，所述低压线圈通过直流电压来激励。更优选的是，所述低压线圈通过大约1伏特的直流电压来激励。然而在其它实施例中，所述直流电压通过不同的直流电压来激励。
依照本发明的第十八方面，提供了一种连接负载至电源的方法，所述方法包括：
提供至少两个输入端子，用于与所述电源电气连接；
提供至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
有选择地激励转换继电器的转换线圈，以便在两个模式之间切换，其中：在其一个模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由转换继电器接收来自于电源的电力；并且在另一个模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述转换继电器向负载提供电力；以及
采用传感继电器来响应预定的条件以便激励转换继电器的线圈。
除非上下文另外明显地要求，否则遍及说明书和权利要求书，词语“包括”、“包含”等等都依照包括在内的含义来解释，但无排它或者穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
附图简述
现在将通过举例而非限制的目的来描述本发明的实施例，在附图中，相同的参考标记表示同一元件。应该注意的是，在此说明书中，引用的“一”、“一个”实施例不必指相同的实施例，并且这种引用意思指至少一个。在所述附图中：
图1是依照本发明的控制电路的示意图，并且供双线插头的电气设备和单相低电流家用干线电源使用，所述干线电源具有中性电源电压大约为240伏特；
图2是与图1相似的控制电路的示意图，但是用于三线插头的电气设备；
图3是图2的控制电路的示意图；
图4是与图3相似的控制电路的示意图，但是应用于其中相-中性电压大约为110伏特的干线电源；
图5是依照本发明实施例供单相强电流家用电器使用的控制电路的示意图，其中相-中性干线电压大约为240伏特；
图6是场所的示意图，所述场所被配线以便接收作为该场所的所有设备的保护装置的图5的电路；
图7是依照本发明实施例的供三相强电流家用电器使用的控制电路的示意图，其中相间的干线电压大约为415伏特；
图8是电力分配网的示意图，所述电力分配网用于向远端场所提供电力，所述远端场所包括依照本发明优选实施例的配线系统，其中所述场所还包括图6的控制电路；
图9是依照本发明另一实施例的供单相弱电流家用电器使用的控制电路的示意图，其中相-中性干线供电电压大约为240伏；
图10是依照本发明又一实施例的供单相低电流家用电器使用的控制电路的示意图，其中相-中性干线供电电压大约为240伏特；
图11是依照本发明实施例的供12伏特直流负载或者24伏特直流负载使用的控制电路的示意图；以及
图12是依照本发明实施例的供24伏直流负载或者32伏直流负载或者48伏直流负载使用的控制电路的示意图。
实施例的详细描述
参照图1，该图举例说明了以控制电路1的形式出现的本发明的实施例。电路1包括两个输入端子2和3，分别用于电气连接干线电源6的有源和中性导体4和5。两个输出端子7和8与具有双线插头的家用电器9的形式的负载电气连接。虽然没有明确地示出，但是导体4和5在家用电源插座处终止，而端子7和8被并入双线插头以便插入该插座。即，端子7和8包括延长的导线束，用于在电源插座和电路之间延伸。
电器9具有导电性部件，在这一情况下，壳体10在正常工作状态下被电气隔离、或相反与导体4和5电气隔离。所述壳体为电路1提供基准点，并且通过导体11电气连接至该电路。将理解的是，依照此实施例，电路1是安装在壳体10中的。然而，在其它实施例中，电路1还可以依照别的方式安装。
参照图2，该图举例说明了供三线插头家用电器14使用的本发明的另一实施例，并且其中相应的特征通过相应的参考标记来表示。特别的是，控制电路15被类似地设置在壳体10内，不过导体11与第三导体17相连，所述第三导体17连同其它两个导体4和5一起捆扎。如果电器14包括金属壳体或者主要导电性元件，那么将其通过导体11或其它电气连接至导体17。
在具有干线配线系统的典型场所中，将导体17与该场所的地线电极或者其它接地点相连，依照此实施例，导体17被保留悬浮以便提供类似于图1实施例的壳体10提供的基准。另外，电路1和15的操作是相同的。
现在参考图3，其中该图举例说明了电路15的更详细的示意图。将理解的是，除导体11的连接之外，电路1是等同的。
电路15包括具有低电压小型继电器19的传感器，同时标称的5伏DC线圈响应处于预定范围内的在导体11上提供的基准信号，以便向继电器19的端子21提供传感器信号。包括干线额定继电器22的开关装置响应端子21处的传感器信号，而在如图3所示的第一模式和第二模式之间切换：在第一模式中，所述输入端子2和3分别电气连接至输出端子7和8，以便允许电器14经由继电器22接收来自于电源6的电力；并且在第二模式中，端子2和3与各个端子7和8电气隔离，以便防止电源6经由继电器22向电器14供给电力。
继电器19包括线圈25，其一端经由导体11与导体11相连，并且还包括IN4004二极管26和具有1％容许偏差的金属薄膜型8.2kΩ电阻27。另一端经由继电器22与输出端子8和中性导体3相连。线圈25是具有5伏DC的理论激励电压的低压线圈。然而通常，一旦在线圈25两端出现大约3伏的瞬时电压，所述线圈就足以被激励。此特定继电器是一种高灵敏度的低压继电器，并且虽然其具有较低电压额定，但是已经示出了将能够经得住遭受高至干线电压的苛刻条件。在此实施例中，其中所述干线电压大约为240伏AC，已经发现继电器19在电阻27没有就位的情况下能够进行数以万计的切换操作，并且当所述电阻就位时，能够进行数十万次的转换操作。
本领域技术人员应该理解的是，在其它实施例中，使用具有不同于5伏DC的标称激励电压的低压继电器。
继电器19包括触头28，其是常开型触头，当线圈25没有被激励时，其在端子21和另一端子29之间延伸。在正常稳态条件下，当导体11悬浮时，不激励线圈25，并且端子3被电气连接至干线电源的中性导体。所以，触头28保持，如图3中所示。
继电器19还包括端子30，其电气连接至端子7，并且在正常工作状态下，经由继电器22电气连接至电源6的端子2。当线圈25因为出现在导体17的电压而被激励时，触头28切换至闭合位置，如此使得它在端子21和30之间延伸。这样做对端子21与端子2的连接有影响，其中端子21处的电压信号基于定义传感器信号的那些条件。
继电器22包括两个端子35和36，分别与导体2和3电气连接。从这些端子延伸的是相应的触头37和38，其示出了当正常工作状态占优势时的情况，其中它们与相应的输出端子39和40相啮合，从而电气连接端子2与端子7、以及端子3与端子8。
继电器22还包括线圈44、电气连接至线圈一端的端子45以及悬浮的端子46。线圈44的另一端经由手动启动常闭复位开关48电气连接至端子3—由此连接至中性导体。
线圈44的额定是电源6提供的电压，在此实施例中，电源6提供的电压是220/240伏AC。在型号指定下，继电器22被销售。然而，其它等效的继电器可用于其它实施例。
在正常工作状态下，不激励线圈44，并且触头37在端子35和39之间延伸，同时触头38在端子36和端子40之间延伸。然而，一旦所述传感器信号出现在端子21，就激励线圈44，并且触头37电气连接端子35和45；并且触头38电气连接触点36和40。所以，端子7与端子2电气断开，并且端子8与端子3电气断开。因此，将电器14与电源6电气断开。此外，当象将端子2和3电气连接到来自电源6的干线供电电压的时候，线圈6保持激励并且由此使继电器22保持在不同于图3中举例说明的状态中。
电路15还包括与线圈44并联的220/240伏小型故障灯51，用于表明故障条件。即，灯51将点亮以便提供电器14已经承受潜在的不安全条件的可见指示。另外，电路15还包括与线圈44并联的275伏AC聚酯型0.22μF电容器，以便短路可能出现在继电器19和22转换期间的任一高频瞬态。
电路15包括小型常开的干线检验开关55，其一侧与端子7相连，而另一侧与IN4004二极管56和金属薄膜型8.2kΩ限流电阻器57串联电连接，其中所述限流电阻器57具有1％的容许偏差。在电路15内还包括220/240伏小型白炽灯58，灯58在端子7和8之间延伸，以便提供干线电压可用于电器14的可见指示。
在其它实施例中，使用了不同的电器部件或者部件组合来提供相同的功能。
在使用中并且在正常工作状态下，如图3所示，端子2和端子3被经由继电器22分别电气连接至端子7和8。灯58也因为端子7和8之间的势差而点亮。
在存在故障条件的情况下，其中在导体11和中性导体5之间存在势差，这将引起线圈25变成激励的。这种故障条件的原因有许多而且是变化的，并且通常根据所讨论的电器而定。作为例子，诸如干发器的电器可以包括经受干线电压的电动机绕组和加热丝绕组，以及导电性金属壳或者与干线电压绝缘的壳体，并且其被电气连接至导体11。在潮湿的环境中，在一个或多个绕组或者加热元件与壳体之间建立导电通路的风险被增加。通路应该是要么因为冷凝要么通过电器被无意中浸于水中而建立，这样将在中性导体(与线圈25的一侧电气连接)与壳体(经由导体11电气连接至线圈的另一侧)之间立即出现电压差动。如果所述导电通路具有相对低的电阻，并且因此在线圈25两端出现高比例的干线电压，那么它将立即从图3所示的状态切换到另一状态。
虽然线圈25具有标称的大约5伏DC的激励电压，但是它通常以大约3伏DC来切换。据此，一旦在导体17上出现大约4伏的瞬时电压，那么继电器19将从一状态切换到其它状态。因此，它只有当导电通路具有相对高的电阻时，依照此实施例是使导体17上的电压小于大约4伏，电路15才保持正常操作。所述电路能够通过去除电阻27而变得更加灵敏，不过这样会减少继电器19的使用年限。
用于减少线圈25被激励的下限的另一替代方式是省略二极管26，而仅仅让电阻27(如果包括的话)或者线圈25直接电气连接至导体11。优选的是，同时还省略测试开关55、二极管56、电阻57与二极管26。
用于减少线圈25被激励的下限的另一替代方式是使用具有较低的标称的激励电压的线圈的继电器。明显的是，这种继电器往往也必须严格地经受干线电压。
在此实施例中，包含二极管26会影响导体17上的任一AC电压的半波整流。因此，如果干线电压因为故障条件而在导体17上出现，那么它只能是激励线圈25并且将继电器25从一个状态切换为另一个状态时进行的AC信号的正半周期。在任何情况下，因为激励线圈25的较低阈值—即，当典型故障条件接近导体17上的完全干线AC电压时是5伏DC—它立即切换，使得在端子21处相应迅速地提供传感器信号。端子25处的完全干线电压的出现将确保线圈44被迅速地激励，并且触头37和38从图3中所示的状态切换到另一的状态。一旦如此切换，灯51被点亮，并且线圈44维持激励条件，同时将有源导体4与端子2相连。
发明人已经发现，对于60赫兹的干线电源频率来说，上述实施例允许故障条件持续小于大约30毫秒。所述时间包括大约6至14毫秒的用于检测故障条件并且将触头28转换为其它状态的时间。当继电器22切换状态时，存在8至16毫秒的另外的延迟时间。然而据统计，平均延迟通常小于这个时间。由于以下原因，马上就可以理解这一点，所述原因为：
1.具有这种低阈值切换的继电器19可能与故障电压有关。即，一旦大约30至40伏DC出现在导体17上时，继电器19将切换。更典型地是，故障条件使导体17遭受到基本上完全的干线电压，并且照此，线圈25迅速饱和。在电阻27具有低电阻、或者被省略的实施例中，将改善继电器19的反应时间。
2.继电器22的线圈44被迅速地遭受到完全的干线电压：
最初经由端子21；并且随后经由端子45。即，维持线圈44与电源6并联，同时最小串联电阻限制激励电流。
已经发现上述实施例比安装在家用电器中具有代表性的固态保护设备操作更迅速。
由于即使当最大线圈电流流过时，它也会在非常短的周期中这样做的事实，故而可以理解继电器19的耐久性。因此，在继电器19内出现不好的热影响的时间很短。如果限流电阻器27就位，那么可以提供额外保护。
一旦继电器22响应传感器信号而切换状态，线圈25就不激励并且触头28将返回到图3中所示的常开的位置。此外，此刻当将端子7和8与干线电压隔离时，灯58将熄灭，由此向电器的用户表明没有向电器供电。另外，灯51将被点亮用于表明故障。
跟在故障条件之后，如果用户希望复位电路15，那么通过手动压下开关48以便使其进入断开状态来实现。这样做对允许线圈44通过电容器52和灯51放电有影响。一旦这样，触头37和38返回到图3中所示的状态。如果端子2和3仍分别与导体4和5电气连接，那么故障条件持续，继电器19也将迅速地在端子21提供传感器信号。所以：继电器22也将切换以便隔离端子7和8与电源6。然而，如果消除了故障条件，那么端子7和8将经由继电器22与电源6重新电气连接，并且灯58将点亮以便表明正常工作状态。
开关55向用户提供用于校正操作的测试电路15的能力。通过手动地压下开关55并且将其置于闭合状态，端子7处的干线电压被传递至线圈19，由此模拟故障状态。当发生这种情况时，灯58熄灭，并且灯51被点亮。
将理解的是，控制电路1的操作类似于上面描述的电路15。主要差别是，对于电路15，其基准电压从导体17中获得，导体17与导体4和5共同延伸到大约所述场所处，并且作为在该场所使用的所有三线插头电器的共享基准。然而，电路1利用通常作为与所述电器相关联的导体的基准，并且可以是由用户使用或者说承担风险的—例如金属壳体或者钻头卡—并且因此保持其与干线电压隔离。
在图4中举例说明了以控制电路60的形式出现的本发明的又一实施例，其中相应的特征通过相应的参考标记来表示。电路60包括与电路1和15类似的结构和操作，不过多个部件不同，以便更好的适应与图3的220/240伏AC干线电压相对的110/120伏AC的较低干线电压。不同的部件包括：额定值是110/120伏的具有线圈44的继电器22；电阻27和57是4.7kΩ、1％容许偏差的金属薄膜电阻器；以及额定值是110/120伏的灯51和58。因为在故障条件期间继电器19将具有的较低的最高电压，故而电阻27和57能够具有较低的值并且仍可以充分限制线圈25中的最大电流。
将理解的是，除了更低的干线电压以外，电路60适用于图1和图2的结构，并且分别类似于电路1和15进行操作。
对于电器来说，诸如用于泵、绞车或者其它重型设备的电动机，继电器22不会具有足够的载流容量。在这些环境中，并且如果使用作为一个例子的电路15的话，将电路15由相应的电路61来替代，所述电路61在图5中示出，其中相应的特征由相应的参考标记来表示。电路61中的部件与电路15中的相似，并且以类似的方式设置。然而，继电器22已经由继电器62代替，所述继电器62包括四个触头的组，其中三个用于并联地向电器或者其它负载传送干线电压以及电流。该并联组合的触头在电路15的基础上增加了电路61的电流额定。然而在其它实施例中，通过使用强电流额定的继电器或者通过并联设置两个继电器22来实现电流容量的增加。另外，在作为替代的实施例中，通过设置两个或更多像继电器62的器件来实现更高的电流容量。
图6中示出了替代使用的电路61。特别的是，将电路61设置在隔离变压器63和电路15之间。将理解的是，用于场所的所有馈路电流通过继电器61提取，并且在该场所将多个电器14并联连接，其中一些与相关联的电路15连接，其它没有。如果存在故障条件，那么它不仅确保受保护的电器—也就是具有专用电路15的电器—被隔离，而且确保所有电器都因为电路61的触发而被隔离。即，所述故障条件因为导体17的共享属性而为所有控制电路所共有。将理解的是，依照多点接地中性(MEN)配线系统，导体17没有接地而是悬浮，而电源6—以及相关联的传输线路和发电设施—以及变压器63的初级是接地的。
虽然上述实施例集中在诸如家用或者商业设备的单相电气负载，但是本发明也适用于三相负载，诸如电动机、泵、空调以及加热元件等等。参考图7，其中举例说明了控制电路71，并且其中相应的特征通过相应的参考标记来表示。电路71与电路15相似，不过一些部件已经因为涉及的高压而改变。所述改变为：两个继电器的结构—一个与中性导体相连的低压继电器以及负荷电流流经的干线继电器—被保留。因为存在三个有源相，因此继电器22由继电器72代替，所述继电器72包括四个触头，其中三个适应相应的相。
在最坏的情况下，当继电器19的线圈25被遭受相-中性电压时，电阻27以及57保持图3的实施例不变。其它部件改变包括：继电器72额定为415/440伏AC；二极管29以及56被提高到具有600伏AC额定值的IN 4084类型；电容器52被提高到1000伏AC额定值；并且白炽灯51以及58被提高到415/440伏AC额定值。另外，电路71的操作与电路15的非常相似。
现在参照图8，其中示意性地举例说明了本发明的又一实施例，并且其中相应的特征通过相应的参考标记来表示。特别的是，图8举例说明了以发电场所的形式出现的电源6，以及远程电力消耗场所81，如相应编号的虚线围住的区域所示的那样。电源6以及场所81通过配电系统82电气互联，所述配电系统82包括多个在空间上间隔的分配结构83(为了清楚仅仅示出了一个)，诸如塔、电杆及其它，用于悬挂或相反地支撑多个导体在发电场所和消耗场所之间传导电力。每个或者大多数分配结构包括地线电极或者其它接地的基准，其被链接至由该结构支持的中性导体。这样提供了MEN系统。
然而，在场所81，电源6提供的电力被馈送到变压器63，其中它出现在作为隔离源的次级绕组上。在现有技术的布线系统中，消耗场所的导体17往往是接地的。然而，在本实施例中，场所83包括悬浮导体17，并且可以将其与在该场所83的将供电的一个或多个电器的一个或多个元件电气连接。在该场所的并位于多个设备之间的这种通用的悬浮基准允许在该场所使用的优选实施例的所有控制电路响应故障并且由此提供更高级别的安全性。如上所述，优选实施例的控制电路能够适宜与特殊的电子电器集成或者安装在配电盘等等中的总体受保护角色中。
将理解的是，在场所81存在多个电器，每个电器与端子2和3并联连接。这些电器中的一些，诸如举例说明的那样，包括分级控制电路15等等，不过其它的设备不是这样的。在任何情况下，面对故障条件，那些较后的设备仍将因为电路63的操作而被隔离。
将理解的是，如同现有技术一样，如果故障条件发生在于场所83使用的两线插头电器中，其中所述电器不具有依照本发明的独立的控制电路，那么故障条件将保持直到中性的导电性返回通路被确立为止。
在图9中举例说明了本发明的又一实施例，其中相应的特征由相应的参考标记来表示。具体地，取代图1的电路1，将控制电路90设置在电源6和作为电器14形式出现的负载之间。在其它实施例中，电路90被配置以便安装在电力消耗场所83的配电盘或其它中。然而，依照此实施例，将电路90设计成更低的电流应用并且设计为易感受过压或者欠压状态的特殊目的的电子电器。这种电器的例子包括专用计算机设备和外围设备，各种通信设备，精确测量设备以及诸如高质量视频和声音重放设备的其它电子设备。通常，数字地处理信号的设备具有准确的处理，该处理对电源电压变化敏感。然而，还有同样敏感的许多模拟设备。
电路90包括275伏AC20安培的可变电阻91，其具有20毫米直径并且与端子2和3并联以便检测那些端子处的严格的过电压条件—约为275伏。面对这种过电压条件，可变电阻91恢复成低阻状态，该状态产生流经所述端子的较大电流并且触发标准电流保护设备，其中所述标准电流保护设备沿电源链设置得更靠后。因此，过电压不会流经与端子7和8并联的所述设备或者其它负载。
电路90还包括干线继电器93，其具有线圈94，在正常工作状态下，通过电源电压激励线圈94以便将三个触头95、96和97保持在图中所示的位置。
将240伏原始中心抽头的9/0/9伏AC 150毫安变压器98与端子2和3并联设置以便经由以下方式提供0和6伏之间的AC电压，所述方式为：
·桥式整流器，以WO4小型桥式整流器99的形式出现，额定为400伏(最大值)。
·RB电解电容器100，额定为25伏DC 100μF。
·IN4004二极管101。
·6Ω1瓦特电阻102，具有10％的容许偏差。
通过调节器103来调节此电压，在此实施例中，所述调节器103是正类型的7805调节器。调节器103具有能够通过相应地调节10kΩ线性电位计104来调节的设定点，所述线性电位计104的额定为0.5瓦特。这种调节允许电路90更易于应用于各种电器或者应用于不同的干线电压。
IN4004二极管110和RB电解220μF/25伏DC电容器111过滤调节器103提供的电压，并且将作为结果产生的过滤电压应用于小型继电器116的线圈115的一端。线圈115的另一端与电阻102串联连接。继电器116是像继电器19一样的继电器。
对于端子2和3之间的预定电压值，线圈115将保持不激励。然而，一旦输入电压超出该范围，调节器103提供的电压将上升，使得线圈115被激励到足以使触头118从示出的状态切换为另一状态。一旦发生这种情况，继电器93的线圈94将悬浮，由此将不激励该线圈，并且将触头95、96和97切换为它们的相应另一状态。这也将使端子7和8与端子2和3隔离，同时也确保灯51被点亮，而灯58被熄灭。
电路90还包括常闭复位按钮117，用于在故障条件已经改善之后允许用户手动地复位电路。
在图10中提供了以控制电路120的形式出现的本发明的又一实施例，并且其中相应的特征通过相应的参考标记来表示。电路120包括端子2和3，这些端子与240伏干线电源电气连接，并且端子7和8与警报器和警告信号灯(未示出)形式出现的负载相连。在其它实施例中，所述负载是不同的设备或者电器。虽然上面在正常工作状态下涉及的实施例确保将干线电压提供给负载，并且只有当预定的条件存在时才中断，但是此实施例用在不同的方面。更具体来讲，在正常工作状态下，所述干线电源与负载绝缘，并且仅仅在预定条件下干线电源与所述负载连接。
所述电路还包括以导体121的形式出现的传感器，所述导体121与外部部件电气连接，用于在预定条件下提供电压信号。在此实施例中，将导体121电气连接至通用的9伏家庭烟雾检测器(未示出)的部件。在无烟的条件下，所述检测器不向导体121施加电压。然而，当所述检测器检测到烟雾条件时，它向导体121提供9伏DC，然后又将其通过串联的限流电阻器122馈送到双向三极管开关光耦合器123的LED侧，如此使得耦合器转换为传导状态。电阻122是56Ω0.5瓦特的金属薄膜型电阻，而耦合器123是包含在6管脚封装中的MOC 3020/3021型。
在传导状态中，耦合器123允许足够触发双向三极管开关124的电流。选择两个偏置电阻125和126来设定双向三极管开关124的灵敏度，而用电容器127来短路任一不希望的开关瞬态。在此实施例中，双向三极管开关124是BT 137F型(在TO-220情况下)，其额定为600伏AC和8安培。电阻125和126是均为470Ω的金属薄膜电阻器，额定为0.5瓦特，电容器127是聚酯类型电容器，其额定为600伏AC0.01μF。在其它实施例中，可以使用替代的部件和值。
小型的5伏DC继电器130包括线圈131，当触发双向三极管开关124时，线圈131当其经受基本上是完全干线电压时被迅速地并且容易地激励。这样将触头132从图10中所示的状态切换为另一状态(未示出)。继电器130与继电器19相似，而在其它实施例中，也可以使用替代的继电器。
干线额定继电器135包括在正常情况下不被激励的线圈136。然而，一旦继电器130的触头132切换为另一状态，线圈136就经受完全的干线电压，并且迅速地将其两个触头137和138从示出的正常状态切换为另一状态(未示出)。一旦发生这种情况，将出现在端子2和3的干线电压传送到端子7和8。这样，警报器和警告信号灯被提供干线电源，并且被激活以便警告在烟雾情况附近的那些人。然而在其它实施例中，所述警报器和警告信号灯处于除靠近烟雾情况之外的位置。
一旦继电器135开关或者在状态之间切换，继电器130的线圈131就不激励并且触头132返回到图10中举例说明的状态。
电路120还包括输出信号导体139，其与外部电路(未示出)相连。因此，如果导体121被保持在9伏或者附近，并且继电器135从静止(resting)状态切换，那么警告外部电路烟雾情况并且该外部电路能够放大所述情况。例如，在一个实施例中，所述外部电路是启动器，用于在安装电路120的同一场所退出标志。
因为在烟雾探测器上设置的极少的电流负载，所以电路120是十分有益的。此外，所述电池只需要短期提供电流，也就是说直到线圈131被激励。如同其它实施例一样，事实是线圈131是标称的5伏DC线圈；并且正在暂时地遭受实际电压，在激励该线圈之前的延迟非常短。据此，检测器中9伏DC电池的使用期限不会徒然地被损害。
电路120还包括常闭手动复位按钮141，用于允许用户不激励线圈136，由此再一次将端子7和8与端子2和3隔离。一旦发生这种情况，并且假定仍没有呈现所述烟雾情况，所述警报器和警告信号灯就将被无效。
这种电路120或者等效电路能够与警报器、警告信号灯或者其它电子设备或者电器集成，其中所述电子设备或电器希望当满足预定情况时被供电。在另一个实施例中，电路120被包括在烟雾探测器的壳体内。
在电路120还包括常开的手动测试按钮142，该按钮允许手动测试电路。
在图11中举例说明了以控制电路150的形式出现的本发明的又一实施例，其中相应的特征通过相应的参考标记来表示。电路150包括用于与12伏直流电源(未示出)电气连接的输入端子2和3，以及用于向12伏负载(未示出)提供电源电压的输出端子7和8。此电路最初用于汽车应用，但是也适用于家用和商业用途。在此实施例中，所述负载是电动机，并且电路150用于防止该电动机在起动电流过大时起动。如果所述电动机被沉重地负荷的话，很容易发生这种情况。
电路150包括12伏直流继电器151和5伏直流继电器152的两个继电器组合，这两个直流继电器分别类似于图3的继电器22和继电器19地被配置。然而，因为不同的操作电压，所述部件是不同的。例如：电容器52是额定为30伏DC的0.22μF器件；白炽灯51和58额定为12伏DC；并且电阻27和57是22Ω金属薄膜电阻器。
在电路150内还包括与二极管26串联的常开的手动开关153，以及设置在端子3和8之间的0.5Ω30安培的电阻154，并且该电阻与继电器152的线圈155并联。一旦将开关153被压下以便开始起动操作，电动机的负荷电流—其还必须流过电阻154—就应该在线圈155两端产生足够的电压，所述线圈将被激励，并且随后将继电器151从所示出的状态切换为另一状态。接着，这样将电动机与电源断开，并且允许用户探查和/或去除引起故障条件的原因。
电路150适用于除电动机之外的其它电压供给和负载。24伏直流电源的这种特殊的电路应用只要求继电器151中的线圈和灯51和58具有高的额定值。将理解的是，可能还需要调节电阻27和154的值，以便确保继电器152的线圈155以正确的阈值被激励。
在图12中举例说明了以控制电路160的形式出现的本发明的又一实施例，其中相应的特征通过相应的参考标记来表示。电路160与电路150相似，不过它包括用于与24伏AC电源(未示出)电气连接的输入端子2和3，以及用于向24伏负载(未示出)提供电源电压的输出端子7和8。在其它实施例中，向电路160施加其它的电源电压，尤其包括32伏AC和42伏AC。然而，还向适当选择的部件提供许多其它电源电压，其中所述部件具有这些电压的额定值。此电路最初用于海运应用，但是根据需要也适用于家用和商业用途。在此实施例中，所述负载是电动机(未示出)，并且电路160用于防止电动机在故障条件出现时进行操作，所述故障条件包括电源的有源和中性导体之间的短路。
在海运应用中，最初的担心都是围绕水的，并且水的能力能够干扰诸如该实施例中的电动机的电气和电子设备。据此，常常利用由两个对置的不锈钢平板组成的触板161，将其安装在酚醛树酯材料或者其它上。该触板被安装在电动机的基底。然而在其它实施例中，将多个这种触板并联连接并且在空间上间隔的位置安装到电动机。当衬底变得潮湿时，它渐进地变成更加导电的。最终，随着潮湿增加，触板161将起到短路的作用，并且因为电阻154两端的电压降，继电器152将切换状态并且电动机将被与端子2和3隔离。
优选实施例的控制电路能够根据现成的(off-the-shelf)部件而被成本最经济地构造，所述现成的部件是由领先的国际电气和电子制造商制造的。这使其易于调整各式各样电器内控制电路的包含物。此外，组装部件也相对小型—采用具有代表性的大约30毫米×20毫米×10毫米的总尺寸—并且能够相对容易地适合装入在各种典型的电器的现存壳体内，所述电器诸如大型家电或者其它家用电器。作为选择，如果要求一些重新设计，那么它不必是大量的。
优选实施例的电路的功能和灵活性允许本发明不仅直接应用于单个电器，而且可以用作在给定场所的多个电器的保护装置。如果发生故障条件，那么这种防护等级还减少电击或者触电的风险。即使所述故障条件由位于该场所的三线插头电器引起，其中所述场所自身不具有依照本发明的专用控制电路。
当故障条件出现时，用于AC干线电源的实施例，在60赫兹的干线频率的情况下，将在大约30毫秒内触发。据此，电击或者触电的风险尽可能的小，并且通常比可以购买到的现有技术的保护装置更好。另外，这些实施例监控中性导体和悬浮导体之间的电压。将所述悬浮导体电气连接至用户或者其它人很可能接触的那些表面或者元件，并且照此，那些表面或者元件应该变成通电，所涉及的控制电路将触发。这样没有过电流保护，而是一开始就防止故障电流。现有技术的保护装置通常可以防止过电流情况。然而，当故障条件存在时，至少最初它仍将允许较大故障电流流过。当防止电击时，允许故障条件持续的时间是至关重要的。在最小化故障电流的时限和持续时间的领域中，本发明的实施例是特别有益的。
本发明的一些实施例被配置，使得其中继电器线圈和尽可能一样多的其它部件在正常工作状态期间处于静止状态—即，低功耗情况。一旦故障条件发生，所述继电器就被触发并且消耗任意的实质功率。此外，低压直流继电器只在很短的时间内处于高功耗模式，一旦供电继电器转换，那么直流继电器再一次返回到低功耗状态。
本发明的实施例可以与周围电器部件电气和物理隔离而被封装。这样允许将控制电路浸入水中或者其它液体中，允许在其它危险环境中使用，而不会破坏它们的正确操作。这样做是基于这样的事实，在正常工作状态下，本发明的实施例仅消耗很少的能量，由此辐射相对很少的热量。这样将确保封装材料不会过早地恶化，并且确保没有热量集结而恶化控制电路自身的元件。
根据此处的教导，本领域技术人员将理解的是，能够选择本发明的控制电路的部件和部件的组合来允许这些相应的电路被应用于此处没有明确提及的电压和负载。
本申请要求了临时专利申请号为2002950581的澳大利亚的专利申请，将该篇申请的公开内容在此引入，以供参考。
虽然已经参照特定的例子描述了本发明，但是本领域技术人员将理解的是，本发明能够以许多其它形式被实施。

Claims (19)

1.一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与干线电源的各个导体电气连接；
至少两个输出端子，用于与干线负载电气连接；
传感器，其响应处于大约1伏特到50伏特范围内的基准信号以便提供传感器信号，所述基准信号由一个或多个导体与基准点之间的电压差动获得，在使用中，所述基准点应该与所述导体电气绝缘；以及
开关装置，其响应传感器信号而在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
2.如权利要求1所述的电路，其中所述电路是一保护装置，用于一旦已经检测到故障条件就电气隔离负载和电源。
3.一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，其响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
开关装置，其响应传感器信号而从第一模式切换为第二模式，其中：在第一模式中，所述输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
4.如权利要求3所述的电路，其中如果所述基准信号超出预定范围，则所述开关装置保持在第二模式中。
5.如权利要求3所述的电路，其中所述基准信号是电压，而所述预定范围大于1伏左右。
6.如权利要求3所述的电路，其中所述电源提供标称的源电压，而所述预定范围具有小于所述标称的源电压5％的下限。
7.一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，其响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
开关装置，其响应传感器信号而从第一模式切换为第二模式，其中：在第一模式中，所述输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
8.如权利要求7所述的电路，其中所述电路是一保护装置，用于一旦已经检测到故障条件就电气连接负载和电源。
8.一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，其响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
开关装置，其响应传感器信号而在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
9.一种配线系统，用于从具有至少两个干线导体的干线电源运送干线供电，所述系统被安装在一场所并且包括：
变压器，位于或者接近所述场所并且具有用于与干线导体连接的一个或多个初级绕组以及一个或多个次级绕组，以便提供基本上等于干线供电的场所电压；
至少两个场所导体，被安装在所述场所，用于电气连接一个或多个次级绕组，以便将场所电压分送至所述场所附近的预定位置；以及
悬浮导体，安装在所述场所，用于提供关于一个或多个场所导体的共用基准电压。
10.如权利要求9所述的系统，其中所述干线导体之一是被接地的干线中性导体，并且场所导体之一是不接地的场所中性导体。
11.一种配线系统，用于从具有至少两个干线导体的干线电源运送干线供电，所述系统被安装在一场所并且包括：
变压器，位于或者接近所述场所并且具有用于与干线导体连接的一个或多个初级绕组以及一个或多个次级绕组，以便提供基本上等于干线供电的场所电压；
至少两个场所导体，被安装在所述场所，用于电气连接一个或多个次级绕组，以便将场所电压分送至所述场所附近的预定位置；以及
悬浮导体，与安装在所述场所的负载相关联，用于提供关于一个或多个场所导体的基准电压。
12.一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
传感器，具有传感继电器，该传感继电器响应处于预定范围中的基准信号以便提供传感器信号；以及
开关装置，具有转换继电器，该转换继电器响应传感器信号而在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述转换继电器接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述转换继电器向负载提供电力。
13.如权利要求12所述的电路，其中所述传感继电器是低压直流继电器，而所述转换继电器是干线继电器。
14.一种用于干线负载的控制电路，所述干线负载具有在正常使用中与干线电源电气绝缘的部件，所述电路包括：
至少两个输入端子，用于与所述干线电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与所述负载电气连接；
传感器，其响应所述部件与一个或多个输入端子之间的处于预定范围内的电压来提供传感器信号；以及
开关装置，其响应传感器信号而在第一模式和第二模式之间切换，其中：在第一模式中，输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述开关装置接收来自于电源的电力；并且在第二模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述开关装置向负载提供电力。
15.一种控制电路，包括：
至少两个输入端子，用于与电源电气连接；
至少两个输出端子，用于与负载电气连接；
转换继电器，具有转换线圈，所述转换线圈被有选择地激励以便使继电器在两个模式之间切换，其中：在其一个模式中，所述输入和输出端子分别电气连接以便允许负载经由所述转换继电器接收来自于电源的电力；并且在另一个模式中，所述输入和输出端子被电气断开以便防止电源经由所述转换继电器向负载提供电力；以及
传感继电器，其响应预定的条件来激励转换继电器的线圈。
16.如权利要求15所述的电路，其中所述传感继电器具有低压线圈，所述低压线圈响应故障条件而被激励。
17.如权利要求16所述的电路，其中所述低压线圈被直流电压激励。
18.如权利要求17所述的电路，其中所述低压线圈被1伏左右的直流电压激励。
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