本发明专利技术披露了用于接地故障检测装置或接地故障电路中断（GFCI）装置中的监测电路的设备及方法，其中使用低压直流电源产生GFCI装置自测试用的测试激励信号。GFCI装置包括火线和零线，其构造成连接交流电源与负载。差动电流变压器包括环状线圈，火线和零线穿过环状线圈，而次级绕组缠绕于环状线圈上。差动接地故障检测器与差动电流变压器的次级绕组电连接，以比较由环状线圈中不平衡磁通在次级绕组中所产生的电流与跳闸门限。线导体路由穿过差动电流变压器的环状线圈。控制器构造成控制在线导体中产生低压直流测试激励信号。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及接地故障检测电路，更具体地涉及使用由低压直流电源产生的激励信号来测试接地故障检测电路。
技术介绍
接地故障电路中断(GFCI)装置检测接地电流故障(ground current faults)以及接地中点故障(grounded neutral faults)的存在，以及,如果检测到这种故障，中断交流电源系统中的电力。据此，GFCI装置提供免遭触电死亡的保护，并且通常在厨房、浴室里的插座以及可能有水或湿气能引起触电死亡危险所在的户外插座中使用。在保护这些同样区域的住宅建筑的电路断路器中也使用GFCI装置。检测接地故障并中断交流供电系统的 GFCI装置及其他装置也可以总称为“接地故障检测器”。接地故障检测器典型具有监测电路或测试电路，其检查接地故障检测电路的功能。当检测到电流漏泄时，接地故障检测器断开电路。当流过线路或火线的电流从电源负载(source load)转向地而没有返回电源时，出现电流漏泄。这种漏泄可能由意外短路诸如由缺陷性负载接入线路引起。如果人员触及此负载，漏泄电流可能流过人体到地，导致触电。因此，接地故障检测器或者GFCI起到安全装置的作用，以及，将其设计成检测线-地短路并且断开配电线路。接地故障检测器还需要快速动作。虽然典型的电路断路器在20安培下中断电路，但电死人只需大约100毫安。所以，为了提高安全性，接地故障检测器必须能检测线与地之间少至6毫安电流水平的电流，并且跳闸插座处或断路器配电盘处的断路器，以消除触电危险。为了防止致命接地故障境况发生，对于浴室中或者暴露于水的其他区域中的插座，接地故障检测器通常是必须的。在双线系统中，GFCI典型地通过比较火线中流动的电流与零线中返回的电流来检测电流漏泄。电流水平中的差异意味着ー些电流已从电路漏泄并且存在接地故障。GFCI典型地使用差动变压器来检测火线与零线中电流水平方面的差异。差动变压器经常是环形磁芯，其具有由磁芯环绕的、被保护配电线路的火线及零线作为其初级绕组。变压器的次级绕组缠绕磁芯。在正常状态期间，通过火线(line conductor)于ー个方向流动的电流将通过零线(neutral conductor)于相反方向返回。这种平衡产生零净电流通过差动变压器,并且多匝绕组不提供任何输出。如果故障存在，电流从火线漏泄至地，并且差动变压器中通过火线流动与通过零线流回的电流不相等。该电流不平衡将在差动变压器磁芯中产生未抵消的磁通，导致来自多匝次级绕组的输出。检测电路识别来自差动变压器的输出，并且断开电路断路器接触。
技术实现思路
本专利技术提供了用于接地故障电路中断(GFCI)装置的监测电路的设备及方法。本专利技术的实施方式利用低压直流电源产生用于GFCI装置自测试的激励信号。在本专利技术的一种实施例中，GFCI装置包括火线和零线，构造成连接交流电源与负载。差动电流变压器包括火线和零线穿过其中的环状线圈(toroid)，而次级绕组缠绕于环状线圈上。差动接地故障检测器与差动电流变压器的次级绕组电连接，以比较由环状线圈中不平衡磁通在次级绕组中所产生的电流与跳闸门限。线导体(wire conductor)路由穿过差动电流变压器的环状线圈。控制器构造成控制在该线导体中产生低压直流测试激励信号。根据本专利技术的另ー实施例，在ー种GCFI装置执行自测试的方法中，由低压直流电源在路由穿过差动电流变压器的环状线圈的线导体中产生测试激励信号。然后，判断在环状线圈中是否检测到差动电流大于跳闸门限。通过參照下文具体说明以及附图，本领域普通技术人员能更好地理解本专利技术的这 些以及其他的优点。附图说明图I图示带有监测测试电路的常规GFCI装置；图2图示用于图I的GFCI装置的按压-测试自测试的信号时序图；图3图示用于图I的GFCI装置的自动自测试的信号时序图；图4图示根据本专利技术实施例的GFCI装置；图5图示用于图4实施例的GFCI装置的按压-测试自测试的信号时序图；图6图示用于根据图4实施例的GFCI装置的自动自测试的信号时序图；图7图示根据本专利技术另ー实施例的GFCI装置；图8图示用于图7实施例的GFCI装置的按压-测试自测试的信号时序图；图9图示用于根据图7实施例的GFCI装置的自动自测试的信号时序图；图10图示根据本专利技术又一实施例的GFCI装置；图11图示根据跟专利技术又一实施例的GFCI装置；图12图示根据本专利技术又一实施例的GFCI装置；图13图示根据本专利技术又一实施例的GFCI装置；以及图14图示由根据本专利技术实施例的GFCI装置执行自测试的方法。具体实施例方式本专利技术涉及用于测试接地故障电路中断(GFCI)装置的监测电路。许多GFCI装置具有“测试”按钮，用于验证装置的正常状态。通过使激励信号电流经过差动变压器的磁芯，测试方法可以建立较小的不平衡。例如，按压测试按钮可以导致沿穿过差动变压器的测试导线跨接15千欧电阻吸收120伏交流电源。在此示例中，8毫安(毫安有效值)的电流(其大于GFCI电路的6毫安漏泄电流检测要求)经过差动变压器。差动变压器与适当功能性装置中的检测电路检测此测试电流为不平衡，并导致电路跳闸。测试人员解释这种结果为意味着电路断路器装置正在安全并且正确地工作。如果电路断路器没有跳闸，测试人员可以认为电路有问题，其可能是危险的，并且要求专业人员的注意，而且可能更换装置。ー些GFCI装置还包括复位按钮，用于在跳闸之后复位断路器。在不远的将来，许多GFCI装置可能还包括自动自测试功能。其以周期性的间隔内部开始，以验证装置的正常状态。这种装置包括定时器以及电动机械或电子开关，其沿穿过差动变压器的测试导线跨接电阻电连接120伏交流电源。本专利技术人认识到常规监测测试电路具有的下列问题，无论是使用机械开关还是电子开关闭合测试电路。首先，常规测试电路直接暴露于交流电源的火线上存在的噪声，这会干扰测试。其次，交流电源在电压方面能够波动，导致激励信号电流的相当大变化，建立测试逃逸条件(escape conditions)。第三,根据120伏交流电源作业时测试电路耗散大约I瓦功率。采用自动自测试并且使用电子开关，测试电路的功率耗散更成问题。使用电子开关的另一问题是直接暴露于交流电源火线上的高压。与具有较低额定功率及较低额定电压的元件相比，具有较高额定功率及较高额定电压的元件尺寸更大，且成本更高。本专利技术的实施方式提供ー种监测电路，取代直接来自120伏交流电源的火线，通过实现低压直流电源，从低压直流电源中直接产生测试激励信号，典型是电流，来测试接地故障检测电路。低压直流电源对存在于120伏电源的火线上的任何噪声提供滤波，因此，防止因测试激励信号自身干扰测试。低压直流电源典型调节至大约100毫伏以内，以提供恒定的直流输出电压，因此，消除了由交流电源电压的大波动所导致的任何问题。结果，测试激励信号的电流幅值无需将其设定为比接地故障检测电路的额定跳闸门限高15%至20%，以在诸如当120伏交流电源低至额定电压的85%时保证足够的幅值。这是指导住宅家用GFCI装置的美国保险商试验所(UL) 943中的测试要求。使用低压直流电源，测试激励信号幅值能设定为更接近6毫安额定跳闸门限，因此，导致更一致的可重复测试，其消除了劣化跳闸门限的任何可能的测试逃逸(test escape)。本专利技术实施本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：HT金赛尔，J恩多佐，
申请(专利权)人：西门子工业公司，
类型：发明
国别省市：
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