[發(fā)明專利]剩余電流設(shè)備

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810085848.3
• 申請(qǐng)日: 2003-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101282035A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·K·杰克遜;A·威廉姆斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 伊頓電氣有限公司
• 主分類號(hào): H02H3/32
• 分類號(hào): H02H3/32;H02H3/02;H01H83/14;H01H71/74
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所
• 代理人: 楊曉光;李崢

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及剩余電流設(shè)備(RCD)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及具有測(cè)試裝置的RCD，當(dāng)該裝置被激勵(lì)時(shí)會(huì)引起設(shè)備解扣。

背景技術(shù)

安裝RCD是為了防止在電源設(shè)備中出現(xiàn)某些潛在的危險(xiǎn)情況。如圖1所示，電源設(shè)備10具有一些導(dǎo)線11(典型地，對(duì)于單相交流電源為零線和火線，而對(duì)于三相交流電源則為三根火線或者三根火線再加一根零線。)導(dǎo)線11與負(fù)載電路12連接(例如，連接了家用電器的家用環(huán)路)。當(dāng)在導(dǎo)線11中流動(dòng)的電流中檢測(cè)到不平衡時(shí)，已知的RCD?13將電源與負(fù)載電路12斷開(kāi)。此不平衡歸因于電流流入地，表示存在絕緣不良或者有人觸電。

RCD?13具有電流互感器4，其由環(huán)繞導(dǎo)線11的環(huán)形磁芯組成。傳感器線圈(未示出)纏繞著磁芯，從而，導(dǎo)線11中的電流流動(dòng)中的任何不平衡都會(huì)導(dǎo)致傳感器線圈中感應(yīng)生成傳感器信號(hào)電流5，此感應(yīng)電流正比于所述電流不平衡。電子信號(hào)處理電路6分析此傳感器信號(hào)電流5，以確定電流不平衡是否達(dá)到或者超過(guò)預(yù)先設(shè)定的、指示電源電路中的潛在危險(xiǎn)情況的解扣閾值。此設(shè)備然后通過(guò)向激勵(lì)器17供電，激勵(lì)開(kāi)關(guān)18以將電源與負(fù)載電路12斷開(kāi)，從而使電路解扣。

RCD設(shè)備需要與測(cè)試按鈕相適配。按下此按鈕使設(shè)備解扣，從而使得人們可以測(cè)試設(shè)備的正常工作。按下測(cè)試按鈕閉合觸點(diǎn)，使得測(cè)試電路引入信號(hào)以對(duì)剩余電流進(jìn)行仿真，從而將從傳感器到開(kāi)關(guān)的整個(gè)信號(hào)通路都包含在測(cè)試中。這可以通過(guò)圖2中所示的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)測(cè)試按鈕被按下以閉合觸點(diǎn)24時(shí)，火線和零線21a、21b中的一根導(dǎo)線21a內(nèi)的部分電流經(jīng)由電阻器22流過(guò)從而繞過(guò)了電流互感器4。此做法有不少缺陷。首先，需要將測(cè)試電路與主導(dǎo)線21a、21b連接，這在RCD設(shè)備內(nèi)很難在機(jī)械上實(shí)現(xiàn)。第二，所生成的視在剩余電流(apparent?residual?current)與電壓相關(guān)，也取決于電阻器22的容限和穩(wěn)定性。在實(shí)際中，可能會(huì)感應(yīng)產(chǎn)生遠(yuǎn)高于解扣閾值的電流以確保解扣(典型地，為額定解扣值的兩倍半，在有些情況下，可以為其五倍)。這能測(cè)試出設(shè)備可以正常工作，但并不是說(shuō)設(shè)備必須在此額定解扣值下才能正常工作。第三，沒(méi)有計(jì)入任何已經(jīng)存在于電路中的駐留剩余電流(standing?residual?current)。在測(cè)試中，此設(shè)備只是簡(jiǎn)單地將此測(cè)試剩余電流加給已經(jīng)存在的駐留剩余電流。這同樣意味著，測(cè)試并沒(méi)有在額定解扣值下進(jìn)行。

還可能發(fā)生如下更多的問(wèn)題。當(dāng)按鈕被按下時(shí)，如果設(shè)備因?yàn)槟承┰蛭茨芙饪郏粹o被壓住，電阻器22將很快變得很熱甚至燒壞。此設(shè)備可能受電源中的電壓變化的影響。不但影響測(cè)試的準(zhǔn)確度，可能在火線和零線21a、21b之間出現(xiàn)的高電壓脈沖還會(huì)在觸點(diǎn)24處引發(fā)電弧。各RCD被制造具有不同的解扣閾值額定值，這樣，必須改變電阻器22以與此閾值適配，這給生產(chǎn)帶來(lái)了不便。

另一種已知的實(shí)現(xiàn)測(cè)試功能的方法如圖3所示。在電流互感器4的磁芯33中引入磁場(chǎng)。在互感器磁芯33處配置了第二繞組31。此繞組與電阻器35串聯(lián)被放置于在火線21a和零線21b之間的測(cè)試電路中。當(dāng)測(cè)試按鈕23被按下，觸點(diǎn)34閉合電路，并且測(cè)試信號(hào)電流流過(guò)此第二繞組31。這將在傳感線圈32中感應(yīng)生成電流。典型地，由于互感器4中的電流增益，此測(cè)試信號(hào)電流遠(yuǎn)小于解扣此設(shè)備所需的傳感器信號(hào)電流。100匝的繞組意味著僅需要1/100的解扣閾值電流來(lái)生成足以使得電路解扣的視在剩余電流。此方法減少了電阻器發(fā)熱的問(wèn)題，但是沒(méi)有克服前述方法的大部分缺點(diǎn)，例如，電源電壓連接，駐留剩余電流帶來(lái)的不準(zhǔn)確性，高電壓觸點(diǎn)額定值以及電阻器的容限和穩(wěn)定性。

與電流互感器相關(guān)的另一個(gè)問(wèn)題是剩磁。這是形成互感器磁芯的磁性材料被磁化的效果。這顯著地降低了其導(dǎo)磁率，并防止其傳送更多的磁通量。從而，互感器的耦合效應(yīng)顯著地降低甚至消失，此設(shè)備變得不靈敏。當(dāng)嚴(yán)重的故障電流流過(guò)時(shí)，發(fā)生磁化，并且其在峰值時(shí)被解扣機(jī)制切斷，留下剩余磁化。當(dāng)此現(xiàn)象發(fā)生并且該設(shè)備隨后被復(fù)位時(shí)，剩磁導(dǎo)致的不靈敏意味著該設(shè)備可以在電源電路仍存在故障時(shí)被重啟。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種能基本上減輕這些問(wèn)題的RCD。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種剩余電流設(shè)備(RCD)，其旨在當(dāng)電路中的剩余電流不平衡超過(guò)預(yù)定閾值額定值時(shí)將電源從待保護(hù)的電路解扣，此RCD包括：

感應(yīng)裝置，用于生成表示所述電路中剩余電流不平衡的不平衡信號(hào)；

解扣裝置，用于當(dāng)所述不平衡信號(hào)超出所述預(yù)定閾值額定值時(shí)，解扣所述剩余電流設(shè)備，以將所述電源與所述電路斷開(kāi)連接；以及