残余电流断路器

摘要

本发明涉及一种残余电流断路器(1)，其包括具有初级绕组(3)以及次级绕组(4)和第三级绕组(6)的加法电流电流互感器(2)，所述次级绕组(4)与独立于网络电压的电子触发器单元(5)形成电路，并且第三级绕组(6)与依赖于网络电压的电子触发器单元(7)形成电路。建议残余电流断路器(1)包括电子控制单元(21)，其被设计为在由依赖网络电压的电子触发器单元(7)按预定致动来致动开关(8)，以及，当处于致动状态时，所述开关(8)截断次级绕组(4)与独立于网络电压的电子触发器单元(5)的接触，并且建立第三级绕组(6)与依赖于网络电压的电子触发器单元(7)的接触。

权利要求

1.一种残余电流断路器(1)，所述残余电流断路器(1)包括具有初级绕组(3)、次级绕组(4)和第三级绕组(6)的差动电流电流互感器(2)，所述次级绕组(4)通过电路连接至独立于电源电压的跳闸电子系统(5)，所述第三级绕组(6)通过电路连接至依赖于所述电源电压的跳闸电子系统(7)，其特征在于，所述残余电流断路器(1)包括控制电子系统(21)，当通过依赖于所述电源电压的所述跳闸电子系统(7)按预定致动时，所述控制电子系统(21)被设计为致动开关(8)，以及其特征在于，当被致动时，所述开关(8)断开所述次级绕组(4)与独立于所述电源电压的所述跳闸电子系统(5)之间的接触，并且建立所述第三级绕组(6)与依赖于所述电源电压的所述跳闸电子系统(7)之间的接触。

2.根据权利要求1所述的残余电流断路器(1)，其特征在于，所述开关(8)形成为固态继电器(9)。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的残余电流断路器(1)，其特征在于，依赖于所述电源电压的所述跳闸电子系统(7)具有被设计为将可预定的变化控制信号发送至所述控制电子系统(21)的控制输入(23)的数字信号处理单元(11)，以及其特征在于，所述控制电子系统(21)被设计为当所述可预定的变化控制信号被施加给所述控制输入(23)时致动所述开关(8)。

4.根据权利要求1或权利要求2所述的残余电流断路器(1)，其特征在于，所述开关(8)形成为光电MOS继电器(10)。

5.根据权利要求4所述的残余电流断路器(1)，其特征在于，依赖于所述电源电压的所述跳闸电子系统(7)具有被设计为将可预定的变化控制信号发送至所述控制电子系统(21)的控制输入(23)的数字信号处理单元(11)，以及其特征在于，所述控制电子系统(21)被设计为当所述可预定的变化控制信号被施加给所述控制输入(23)时致动所述开关(8)。

说明书

残余电流断路器

技术领域

[0001] 本发明涉及一种根据权利要求1前序的残余电流断路器。

背景技术

[0002] 许多国家在法律上要求残余电流断路器能够完全独立于电源电压对正弦残余电流进行检测，并在必要的时候跳闸。然而，这类残余电流断路器的功能十分有限。对残余电流断路器的其它需求，例如可靠检测平滑和/或脉动DC残余电流，通常需要依赖于电源电压的跳闸电路来实现。然而，在该情况下，应当确保在所述依赖电源电压的跳闸电路发生故障时，相关残余电流断路器仍能完成所要求的基本功能。

[0003] 因此已知的残余电流断路器既具有独立于电源电压的跳闸电路又具有依赖于电源电压的跳闸电路。然而，在这种残余电流断路器中，要确保当依赖于电源电压的跳闸电路在正确工作时实际上仅有所述依赖于电源电压的跳闸电路工作，否则，才使用独立于电源电压的跳闸电路，这已被证明是存在问题的。

发明内容

[0004] 因此，本发明的目的是公开一种在开始提到的残余电流断路器，通过采用该断路器可以避免前面提及的缺点，并且该断路器能够确保如果依赖于电源电压的跳闸电路故障时，则切换到独立于电源电压的跳闸电路。

[0005] 根据本发明，这通过权利要求1的特征来实现。

[0006] 从而可以确保依赖于电源电压的跳闸电路仅在其还正确运行或者按照预期运行时进行操作。一旦跳闸电子系统没有正确工作，所述系统将不再按期望方式正确致动控制电子系统，此时，控制电子系统截止依赖于电源电压的跳闸电子系统或者将其从差动电流电流互感器的对应绕组电气截断，并且同时通过将其通过电路连接或接触到差动电流电流互感器的对应绕组来启动独立于电源电压的跳闸电子系统。结果，不仅可以确保两个跳闸电子系统中的一个始终启动，还可以确保依赖于电源电压的跳闸电子系统仅在其还根据其要求工作时进行操作。

[0007] 从属权利要求涉及本发明的其它有利实施例。

[0008] 特此明确参考权利要求的用语，由此权利要求通过引用在这点上被包括在说明书内并且被考虑已经逐字地再现。

附图说明

[0009] 参考附图更详细描述本发明，其中通过示例仅示出了优选实施例，并且其中：

[0010] 图1是残余电流断路器的优选实施例的框图；和

[0011] 图2是根据图1的残余电流断路器的控制电子系统的优选实施例。

具体实施方式

[0012] 图1示出了残余电流断路器1的框图，残余电流断路器1包括差动电流电流互感器2，差动电流电流互感器2具有初级绕组3、次级绕组4和第三级绕组6，次级绕组4通过电路连接至独立于电源电压的跳闸电子系统5，第三级绕组6通过电路连接至依赖于电源电压的跳闸电子系统7，其中残余电流断路器1包括控制电子系统21，当通过依赖于电源电压的跳闸电子系统(7)按预定致动时，控制电子系统21被设计为致动开关8，并且在被致动时，开关8截断次级绕组4与独立于电源电压的跳闸电子系统5之间的接触，并且特别是基本上同时建立第三级绕组6与依赖于电源电压的跳闸电子系统7之间的接触。

[0013] 结果，可以确保依赖于电源电压的跳闸电路7仅在其还正确地或者按照预期工作时运行。一旦依赖于电源电压的跳闸电子系统7停止正确工作，其不再以期望方式正确致动控制电子系统21，此时控制电子系统21截止依赖于电源电压的跳闸电子系统7或者将其从差动电流电流互感器2的对应第三级绕组6电气截断，并同时通过经由电路连接到差动电流电流互感器2的对应次级绕组4或者与差动电流电流互感器2的对应次级绕组4相接触来启动独立于电源电压的跳闸电子系统5。结果，不仅能够确保两个跳闸电子系统5、7中的一个总是被启动，还能确保依赖于电源电压的跳闸电子系统7仅在其还根据其要求工作时运行。

[0014] 所讨论的残余电流断路器1包括差动电流电流互感器2，其包括芯，特别是环形带状芯。该芯具有初级绕组3被引导穿过的开口。术语“初级绕组3”还包括相关导体仅仅穿过开口而不围绕芯截面的事实，其中每个相关导体打开变成残余电流断路器1的端子。提供将电源导体N、L1、L2、L3连接至残余电流断路器1的相关端子，还可以提供所讨论的残余电流断路器1的两极实施例。

[0015] 此外，次级绕组4和第三级绕组6被设置在差动电流电流互感器2上并且典型地缠绕芯的截面。

[0016] 所讨论的残余电流断路器1包括独立于电源电压的跳闸电子系统5和依赖于电源电压的跳闸电子系统7。

[0017] 独立于电源电压的跳闸电子系统5通过电路连接至次级绕组4或接触次级绕组4并且可根据独立于电源电压的相应跳闸电子系统5的已知实施例进行设计，特别地可将所述系统设计为包括储能电路和布置在其下游的比较器电路。

[0018] 依赖于电源电压的跳闸电子系统7优选根据图1进行设计并通过电路连接至第三级绕组6或接触第三级绕组6。依赖于电源电压的跳闸电子系统5具有优选由微型计算机或微控制器形成的数字信号处理单元11。

[0019] 根据优选实施例，依赖于电源电压的跳闸电子系统7还被设计为检测平滑DC残余电流。依赖于电源电压的跳闸电子系统7的所示优选实施例在下文进行描述。

[0020] 在该情况下，数字信号处理单元11致动通过电路连接至第三级绕组6的正弦电流源14。结果，可以使用激励频率f预磁化差动电流电流互感器2的芯。当发生DC残余电流时，由于在双倍激励频率2f处发生非线性活动信号分量，所以该分量与所发生的DC残余电流的大小成比例。

[0021] 此外，第三级绕组6通过电路连接至信号获取单元15，信号获取单元15记录来自第三级绕组6的发生信号并可选地对它们进行处理并将它们转发至数字信号处理单元11。在该情况下，信号获取单元15能够特别还被设计为检测在双倍激励频率2f处发生的信号分量。

[0022] 由信号获取单元15提供的输入残余电流信号在数字信号处理单元11中进行处理并与存储的限值或跳闸条件进行比较。

[0023] 另外，数字信号处理单元优选产生用于预定义致动控制电子系统21的信号。在该情况下，相应的信号为可预定的变化控制信号，特别是可预定的并且周期性改变的信号，特别是方波信号。特别地，在该情况下，相关信号在数字信号处理单元11中产生，使得数字信号处理单元11中内部程序序列的中断还导致产生相关信号的中断。

[0024] 因此数字信号处理单元11通过无故障操作期间的相关信号来致动控制电子系统21。在该情况下，当被依赖于电源电压的跳闸电子系统7相应地致动时，控制电子系统21致动开关8，开关8设置在残余电流断路器1中、位于次级绕组4或第三级绕组6与分别相关的跳闸电子系统5、7之间。在该情况下，当被致动时，该开关还断开次级绕组4与独立于电源电压的跳闸电子系统5之间的接触并建立在第三级绕组6与依赖于电源电压的跳闸电子系统7之间的接触。

[0025] 在该情况下，开关8优选形成为固态继电器9，特别地该开关形成为光电MOS继电器10。通过形成为固态继电器9，能够实现短的开关时间和可靠的长期操作。通过将开关优选形成为光电MOS继电器10，各个电路的电流隔离也是可能的，由此有利地帮助残余电流断路器1的不同电路的正确功能。

[0026] 根据优选实施例，开关8包括两个断点(breaks)，其被耦合以使得每次致动开关8时，该两个断点在每个情况下进行切换。在该情况下，设置在第三级绕组6与依赖于电源电压的跳闸电子系统7之间的电路连接中的第一开关触点16形成为闭合触点，并且设置在次级绕组4与独立于电源电压的跳闸电子系统5之间的电路连接中的第二开关触点17形成为截断触点。术语“闭合触点”在这种情况下是指当其被致动以及仅在该致动期间相关开关8闭合相关开关触点16或者使其保持闭合，并且只要不发生相应的致动，相关开关触点16不闭合，因而没有导电连接经过所述开关触点16。根据优选实施例，开关由永久的高信号致动。

[0027] 残余电流断路器1另外包括用于为依赖于电源电压的部件供电的电源单元12。

[0028] 下面描述图2所示的控制电子系统21的优选实施例。

[0029] 如已经论述的，数字信号处理单元11优选被设计为将可预定的变化控制信号发给控制电子系统21的控制输入23。根据该优选实施例，根据其数字信号处理单元11包括执行残余电流信号的信号分析的处理器并且可选地包括用于该目的的AC/DC转换器，数字信号处理单元11还产生并发出可预定的变化控制信号，所述可预定的变化控制信号仅在数字信号处理单元11以可预定方式正确操作时产生。这可以通过对处理器相应进行编程来简单实现。在该情况下，除了其它操作程序之外，例如还可优选将可预定的周期性方波信号作为控制信号发出至控制电子系统21的控制输入23，同样如图2所示。然而，也可以生成并发出其它类型的控制信号。结果，在具有依赖于电源电压的跳闸电子系统7的残余电流断路器1的情况下，不仅检查电源电压或分量的出现，实际上为了依赖于电源电压的跳闸的目的还需要组件的正确或预定功能。结果，能够确保这样的残余电流断路器1在依赖于电源电压的跳闸电子系统7不工作时继续操作作为完全独立于电源电压的残余电流断路器1。这也完全符合不允许依赖于电源电压的残余电流断路器1的标准。

[0030] 根据优选实施例，为开关8的对应功能提供对应的控制电子系统21，该系统仅在对应的预定控制信号被施加给所述电子系统的控制输入23时激活输出。原则上，在该情况下可以提供任意类型的对应电路配置。

[0031] 图2示出了用于周期性方波控制信号的控制电子系统21的特别优选实施例，图中已经使用了国际公认的开关符号和尺寸信息。

[0032] 控制电子系统21的输出连接至固态继电器9的输入，根据图2固态继电器9由光电MOS继电器10形成，图2仅示出了用于致动的LED，而未示出整个光电MOS继电器10。

[0033] 所讨论的残余电流断路器还包括跳闸继电器13，其通过二极管19、20由电路连接至两个跳闸电子系统5、7。