[发明专利]剩余电流设备

说明书

技术领域

本发明涉及剩余(residual)电流设备。 

背景技术

剩余电流设备(RCD)检测接地故障电流，该接地故障电流通常也被称为剩余电流。RCD的工作原理众所周知。 

可以将RCD分组为两个广泛的类别-非电压依赖(VI)和电压依赖(VD)类型(type)。VI类型使用所检测的剩余电流作为使得它们能够工作的能量源。VD类型使用交流电源(mains supply)作为使得它们能够工作的能量源。通常将VI类型称作机电类型，而经常将VD RCD称作电子类型。 

还可以将RCD划分为两个其它类别-被机械地或磁性地闭锁(latch)(ML)以使得它们能够闭合并保持闭合的RCD(这些RCD包括VD和VI类型)，以及由于它们需要交流电源而被电闭锁(EL)以使得它们能够闭合并保持闭合的RCD。 

可以进一步将EL类型细分为在断电时自动断开并在电源恢复时保持断开的RCD(这里为了方便称作ELRO-电闭锁保持断开)、以及在断电时自动断开但在电源恢复时自动重新闭合的RCD(这里为了方便称作ELAR-电闭锁自动重新闭合)。 

这四种RCD类型概括如下： 

VIML     非电压依赖的机械闭锁 

VDML     电压依赖的机械闭锁 

VD-ELRO  电压依赖的电闭锁-保持断开 

VD-ELAR  电压依赖的电闭锁-自动重新闭合 

所有这些RCD具有优点和缺点，用户在为特定应用选择RCD时，可以考虑所述优点和缺点。例如，VI类型可以在降至几乎零伏特工作，但是可以在双接地的中性线(neutral)故障的情况下被禁用。VDML使用电子电路以提供例如检测脉冲(pulsating)DC故障电流的增强的性能，但是当在单相电 源上使用时，在电源中性线损耗的情况下可被禁用。应当注意，通常认为上述两种情况中涉及的风险很低，并且未在世界范围排除这种RCD的广泛使用。ELRO也使用电子电路以提供增强的性能，并且可以通过在低电源电压的情况下自动跳闸，而在所述低电源电压的情况下防止电动机烧坏。然而，ELRO设备在电源恢复时必须手动重新闭合，这会是不方便的。ELAR使用电子电路以提供增强的性能，并且可以通过在低电源电压的情况下自动跳闸，而在所述低电源电压的情况下防止电动机烧坏，并且还在电源恢复时自动重新闭合。 

依据上文，ELAR看起来为理想RCD。不幸地，对于使得这种RCD在断电时自动断开并在电源恢复时自动重新闭合的需要，至今为止需要非常复杂和庞大的电子电路和部件来提供此功能。对这些RCD在响应于剩余电流而断开之后保持断开的附加要求严重地复杂化了这些问题，即使是临时移除交流电并在这种断开之后恢复交流电。 

图1是简单的ELAR RCD的示例。在图1中，AC交流电源经由继电器RLA的两个触头SW1供应至负载L，带电的和中性线导体L、N在途中经过电流互感器CT而至负载。将CT的输出供应至RCD集成电路(IC)10。CT和IC 10的功能是检测指示剩余电流的、至负载的AC电源中的电流不均衡，并且当检测到这种不均衡时，在线路12上提供足以接通可控硅整流器SCR1的高输出电压。这种部件的构造和操作众所周知。IC 10可以是由西方自动化研究与发展(Western Automation Research & Development)提供、并在US专利7068047中描述的类型WA050，经由桥式整流器X1从电源对RCD供电。经由电阻器R2对IC 10提供电流。 

螺线圈SOL、电容器C1和继电器RLA经由电阻器R1并联连接至桥式整流器X1。通常由来自IC 10的线路12上的低电压保持在非导电状态下的SCR1与螺线圈SOL串联连接。继电器触头SW1通常断开。图2中示出了合适的继电器RLA的示例。 

RLA包括其上绕有线圈(未示出)的线轴14。铁磁极片16延伸穿过线轴14，极片的顶部位于固定在移动触头载体20内的铁磁元件18之下。通过弹簧26将触头载体20和移动触头22偏向远离固定触头24的断开位置，从而在极片16与铁磁元件18之间存在相当大的气隙。线圈在其绕线中具有相对大量的匝数，以便最大化提供电磁能的安培匝数。