用于接地故障保护电路的方法和安全装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于当使用电气设备，例如家用电器等时，保护人们不受泄漏电流伤害的方法和装置。所述装置（１）配备了通常开路的差动开关（２０），以及差动电流互感器（３０），其产生与所述泄漏电流成比例的信号，与后者相连接的运算单元（５０），其获取所述信号并保持所述开关（２０）闭合，直到遇到对应于所获取的信号具有大于限制值的幅度的危险情况。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种防止泄漏电流的方法以及用于实施所述方法的装置。
技术介绍
已经知道，当利用由电力网提供的装置，并且其可能与人员发生直接接触时，电灼的风险很高；这正是安全标准规定保护性差动断路器的原因。通常，在单相系统中，公用电力网(也称为干线)通过两根电线提供电气装置(即，一般而言为负载)，所述两根电线中，一根称为“火线(hot)”或“相线”，另一根称为“中线”。通常，在配电箱(distribution cabin)附近的公用事业公司将所述中线接地。一般类型的家中伤害通常发生在当人在洗澡或接近水池的同时使用电力网所提供的装置的时候。水成为电流的通道，这称为泄漏电流或接地故障，电流从所述“火”线流向地；如果此泄漏电流流经人的身体，将导致电灼。当人在触摸或站立在对地的导电表面而接触所述“火”线时，也会发生同样的情况。用于此类危险事件的商用保护电路，称为接地故障电路断流器(GFCI)，其包括差动电流互感器，此差动电流互感器的初级绕组由所述火线和中线形成，而次级绕组与放大级连接。如果所述火线电流到达所述负载，并通过所述中线返回，而没有对地泄漏，则所述变换器的芯中不会有磁发电动力(magneto motive force)来引起二次电流。相反，如果所述电流发生泄漏，则在所述次级绕组中产生与火线和中线电流之间的差成比例的电流此信号被放大，然后与适当的安全阈值相比较，当超出阈值时，继电器(或电路断路器)解扣(trip)，将所述火线和中线从所述负载断开。由于这些装置在整体上保护住宅的电气系统，其灵敏度被限制为30mA，并没有考虑在系统中自然流动的小的寄生泄漏电流。当在一些情况下使用电气设备或手工工具时，即，在潮湿环境下或在可能与上下水设施，如水管或洁具相接触的情况下，出于安全考虑，需要依靠更灵敏的保护电路，其能被插入与所述电力网电源相连接的插头。在这种情况下，可实现装置的电流灵敏度降到3mA，甚至更小。危险电流级别取决于各种电医疗应用的元件和标准，其中，与病人接触的电极需要保护电路具有最大为3mA的阈值；尽管如此，如果所述保护电路的断开时间不能保证在危险事件发生之前中断电流，即使是低于1mA的电流也是危险的。具有这样的高灵敏度的保护电路能够确保操作人员的安全，但是，这仅在所述电路正常工作时。为允许检查所述电路是否正常工作，为目前使用的常规器具配备了测试按钮，按下其可模拟使得泄漏电流略微大于所述电路灵敏度，从而解扣所述保护电路。然而，所述检查的负担留给了用户，其每次都必须将所述电气设备与电源相连接，按下所述测试按钮，并在解扣后再次触发所述电路。为确保最大可靠性，保护系统不应该依赖于用户的人工干预。在现有的技术中，已公开了几种解决方案。专利US 5 982 593公开了一种电路断路器，其集成了接地故障保护这样的保护进一步配备了用于测试所述保护电路自身的安全工作的测试电路；然而，仅能用测试按钮启动这种测试电路。专利US 6 426 632公开了一种用于产生电流波形以测试电弧故障保护的系统，并且简短地描述了使用微处理器检测差动互感器的二次电流，并且将其与所述微处理器自身存储的阈值相比较如果检测到的电流大于所述阈值，所述微处理器发送信号，通过该信号解扣所述继电器，断开与电源的连接。然而，没有给出对所述微处理器和相关电路如何进行此功能的详细描述，并且没有给出对由所述微处理器进行的其它功能的参考。专利US 5 875 087涉及一种用于控制从电源到负载的电流的电路断路器。在其中使用微处理器将所述电流与存储和/或能够存储在所述微处理器中的性能参数相比较，从而为电路断路器产生控制信号。所述微处理器仅对相邻的电路进行适当的工作测试，而并不对所述保护系统在整体上进行测试；此外没有系统的校准阶段。专利US 6 262 871涉及一种自动测试GFCI的电子电路；此专利技术的一个重要特点在于，其必须与已实现的GFCI相结合，或者，其必须包括其中的重要组件。周期地，利用微控制器产生人工泄漏电流，并且调查由所述GFCI产生的信号如果这些信号正常，则测试结束，否则通过解扣需加入所述系统的第二电路断路器，将由所述GFCI控制的负载与所述电源断开。此解决方案的缺点在于过渡的电路冗余，由于其应有的功能，即，自动无效检测(automatic non-efficiency detection)，GFCI很复杂；此外，为定义电压采样的临界节点，其中所述节点并不总是能被轻易接入，导致在另一方面电线和系统的成本增加，应用于此专利技术的GFCI电路架构可以被认为是现有知识。在不同电路架构的情况下，根据此专利技术的系统必须完全被重新设计。因此，在现有技术中，不存在同时具有如下特性的GFCI-不需要人工干预，完全自动；-对于泄漏电流高度灵敏；-尺寸小、紧凑，可插入任何插头、插座或分流元件；-包括自检测功能，以在所述GFCI通电的初始化阶段或者在对所述负载进行供电后周期地进行安全操作；-向用户显示故障类型；-仅在检查到所述保护正常有效工作之后，才允许通过所述电源进行供电；-通过校准所述泄漏电流检测电路，独立于这些检测电路的实施而进行操作，并且能够补偿其中的漂移和偏移；-在检测到危险的泄漏电流之后，将所述负载从所述电源断开，并要求用户的人工干预，以重新建立电力供应。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种GFCI，其包括前述的所有特征。当根据所附权利要求实现GFCI时，可达到这样的目标。附图说明从对优选的但并非唯一的实施例的描述，可以更容易且清楚地理解根据本专利技术的GFCI的所述优点，这将在以下参照附图通过非限制性的例子给出，其中图1示出了根据本专利技术的GFCI的框图；图2示出了图1中的GFCI的详细示意图；图3示出了图2中的电路的一种变型的示意图；图4示出了图2中的电路的另一种变型的示意图。具体实施例方式现在通过一种家用电器，即，吹风机，来描述本专利技术——但是，对本领域技术人员而言，很明显，本专利技术同样也可应用于其它应用，例如，配备有可靠的GFCI的工具，工厂中的机器，或者任何其它电气设备。在特别的实施例中，所述GFCI被集成在位于所述吹风机的输电线末端的插头中，但是，不能认为此实施例是对本专利技术的限制。然而，通过将本专利技术的GFCI集成到墙壁插座中，也可获得与前述等同的有利方案，其中，所述吹风机或另一种家用电器的插头被插在所述插座中。参照图1，可以看到根据本专利技术的GFCI1的框图，所述单相电力网或电源被标示为10；火线12和接地的中线14将所述网络10与继电器20的可分离的接触器22a、22b相连接。也可以使用其它类型的受控开关(或电路断路器)，即，半导体装置。当所述继电器20被通电时，所述接触器22a、22b接触两个终端24a、24b，两个导线(conductor)12a、12b从所述两个终端延伸并与吹风机16的终端相连接。导线12、14包括所述导线12、14自身中的泄漏电流检测电路，在这种情况下，利用已知技术在环行铁芯上实现差动电流互感器30。利用导线12、14得到所述变换器的初级绕组，而利用同一环行铁芯上的另一个线圈实现次级绕组，将其示意性地用32标示。为检测直接泄漏电流，可使用，例如，电流探针或LEM产品。测试生成电路(test generator circuit)40利本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种防止泄漏电流的方法，所述泄漏电流是在对与电力网络（１０）相连接的负载（１６）供电时产生的，所述方法包括如下阶段的结合：－产生并检测预设的测试泄漏电流，从而验证所述泄漏电流检测的效率和／或校准；－检测实际泄漏电流并产生与之成比例的信号，－当达到对应于所获取信号的幅度大于限制值的危险情况时，获取所述比例信号，并将所述负载（１６）从所述电力网络（１０）断开。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种防止泄漏电流的方法，所述泄漏电流是在对与电力网络(10)相连接的负载(16)供电时产生的，所述方法包括如下阶段的结合-产生并检测预设的测试泄漏电流，从而验证所述泄漏电流检测的效率和/或校准；-检测实际泄漏电流并产生与之成比例的信号，-当达到对应于所获取信号的幅度大于限制值的危险情况时，获取所述比例信号，并将所述负载(16)从所述电力网络(10)断开。2.根据权利要求1的方法，其中，在将所述负载(16)连接到所述网络(10)之前进行所述验证效率和/或校准的阶段。3.根据权利要求2的方法，其中，通过产生测试泄漏电流、产生与之成比例的相应信号以及验证这种信号包含在预先设置的范围内，来进行所述验证效率和/或校准的阶段。4.根据权利要求1到3的方法，其中，在将所述负载(16)连接到所述网络(10)之前，通过一次或多次获取所述比例信号而不产生测试泄漏电流，得到所述比例信号的零基准值。5.根据权利要求4的方法，进一步包括进行平均操作以获得对所述零基准值的更可靠的估计的阶段。6.根据权利要求4的方法，其中，通过获得在所述零基准值和所述负载(16)从所述网络(10)断开时产生所述测试泄漏电流之后的获取的信号(90u)的幅度之间的差的绝对值来得到所述限制值。7.根据前述权利要求的方法，进一步包括在将所述负载(16)连接到所述网络(10)之后，通过产生至少测试电流来周期地验证泄漏电流的正常检测的阶段。8.根据权利要求7的方法，进一步包括只要在所述对泄漏电流的正常检测的周期性验证阶段，所述获取的信号(90u)的幅度的模的最大值大于所述限制值与在所述负载(16)从所述网络(10)断开时产生所述测试泄漏电流之后所获取的所述获取的信号(90u)的幅度之和，将所述负载(16)从所述网络(10)断开的阶段。9.根据前述权利要求中任何一项的方法，其中，利用差动互感器(30)进行泄漏电流的检测，所述差动互感器(30)包括由导线(12，14)形成的初级绕组，其向所述负载(16)供电，以及次级绕组(32)，用于产生所述与泄漏电流成比例的信号。10.根据权利要求9的方法，其中，利用电控开关(20)进行所述断开所述负载(16)的阶段，当所述开关开路时，其将所述负载(16)从所述网络(10)断开，当其闭合时，将所述负载(16)与所述网络(10)相连接。11.根据权利要求10的方法，其中，在危险情况下，迫使所述电控开关(20)开路，直到此开关(20)从所述网络(10)断开。12.根据前述权利要求中任何一项的方法，进一步包括这样的阶段，在其中，检测至少在与所述负载(16)相连接的导线中的电流，并且只要所述电流大于预设阈值，断开所述负载(16)。13.根据权利要求12的方法，其中，在将所述负载(16)连接到所述网络(10)之前和/或之后进行检测至少在与所述负载(16)相连接的导线中的电流的阶段。14.根据权利要求12或13的方法，其中，利用电流互感器进行所述对至少在与所述负载(16)相连接的导线中的电流的检测。15.根据权利要求12到14的方法，其中，利用所述电控开关(20)断开所述负载(16)。16.一种执行根据前述权利要求的方法的设备(1)，包括-设置在所述网络(10)和所述负载(16)之间的电控开关(20)，当其开路时，将所述负载(16)从所述网络(10)断开，并且当其闭合时，将所述负载(16)与所述网络(10)相连接；-用于泄漏电流的检测装置(30)，其产生与所述泄漏电流成比例的信号；-运算单元(50)，该单元与用于检测泄漏电流以获取所述比例信号的所述检测装置(30)有关，或者与所述开关(20)有关以只要遇到危险情况则利用控制信号(38)驱动其...

【专利技术属性】
技术研发人员：S赞多尼拉巴尔科，
申请(专利权)人：特里尼迪股份有限公司，
类型：发明
国别省市：LU[卢森堡]