[发明专利]剩余电流设备

说明书

技术领域

本发明涉及剩余电流设备(RCD)。更具体地说，本发明涉及具有测试装置的RCD，当该装置被激励时会引起设备解扣。

背景技术

安装RCD是为了防止在电源设备中出现某些潜在的危险情况。如图1所示，电源设备10具有一些导线11(典型地，对于单相交流电源为零线和火线，而对于三相交流电源则为三根火线或者三根火线再加一根零线。)导线11与负载电路12连接(例如，连接了家用电器的家用环路)。当在导线11中流动的电流中检测到不平衡时，已知的RCD 13将电源与负载电路12断开。此不平衡归因于电流流入地，表示存在绝缘不良或者有人触电。

RCD 13具有电流互感器4，其由环绕导线11的环形磁芯组成。传感器线圈(未示出)缠绕着磁芯，从而，导线11中的电流流动中的任何不平衡都会导致传感器线圈中感应生成传感器信号电流5，此感应电流正比于所述电流不平衡。电子信号处理电路6分析此传感器信号电流5，以确定电流不平衡是否达到或者超过预先设定的、指示电源电路中的潜在危险情况的解扣阈值。此设备然后通过向激励器17供电，激励开关18以将电源与负载电路12断开，从而使电路解扣。

RCD设备需要与测试按钮相适配。按下此按钮使设备解扣，从而使得人们可以测试设备的正常工作。按下测试按钮闭合触点，使得测试电路引入信号以对剩余电流进行仿真，从而将从传感器到开关的整个信号通路都包含在测试中。这可以通过图2中所示的电路来实现。当测试按钮被按下以闭合触点24时，火线和零线21a、21b中的一根导线21a内的部分电流经由电阻器22流过从而绕过了电流互感器4。此做法有不少缺陷。首先，需要将测试电路与主导线21a、21b连接，这在RCD设备内很难在机械上实现。第二，所生成的视在剩余电流(apparent residual current)与电压相关，也取决于电阻器22的容限和稳定性。在实际中，可能会感应产生远高于解扣阈值的电流以确保解扣(典型地，为额定解扣值的两倍半，在有些情况下，可以为其五倍)。这能测试出设备可以正常工作，但并不是说设备必须在此额定解扣值下才能正常工作。第三，没有计入任何已经存在于电路中的驻留剩余电流(standing residual current)。在测试中，此设备只是简单地将此测试剩余电流加给已经存在的驻留剩余电流。这同样意味着，测试并没有在额定解扣值下进行。

还可能发生如下更多的问题。当按钮被按下时，如果设备因为某些原因未能解扣，而按钮被压住，电阻器22将很快变得很热甚至烧坏。此设备可能受电源中的电压变化的影响。不但影响测试的准确度，可能在火线和零线21a、21b之间出现的高电压脉冲还会在触点24处引发电弧。各RCD被制造具有不同的解扣阈值额定值，这样，必须改变电阻器22以与此阈值适配，这给生产带来了不便。

另一种已知的实现测试功能的方法如图3所示。在电流互感器4的磁芯33中引入磁场。在互感器磁芯33处配置了第二绕组31。此绕组与电阻器35串联被放置于在火线21a和零线21b之间的测试电路中。当测试按钮23被按下，触点34闭合电路，并且测试信号电流流过此第二绕组31。这将在传感线圈32中感应生成电流。典型地，由于互感器4中的电流增益，此测试信号电流远小于解扣此设备所需的传感器信号电流。100匝的绕组意味着仅需要1/100的解扣阈值电流来生成足以使得电路解扣的视在剩余电流。此方法减少了电阻器发热的问题，但是没有克服前述方法的大部分缺点，例如，电源电压连接，驻留剩余电流带来的不准确性，高电压触点额定值以及电阻器的容限和稳定性。

与电流互感器相关的另一个问题是剩磁。这是形成互感器磁芯的磁性材料被磁化的效果。这显著地降低了其导磁率，并防止其传送更多的磁通量。从而，互感器的耦合效应显著地降低甚至消失，此设备变得不灵敏。当严重的故障电流流过时，发生磁化，并且其在峰值时被解扣机制切断，留下剩余磁化。当此现象发生并且该设备随后被复位时，剩磁导致的不灵敏意味着该设备可以在电源电路仍存在故障时被重启。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能基本上减轻这些问题的RCD。

根据本发明的第一方面，提供了一种剩余电流设备(RCD)，其旨在当电路中的剩余电流不平衡超过预定阈值额定值时将电源从待保护的电路解扣，此RCD包括：

感应装置，用于生成表示所述电路中剩余电流不平衡的不平衡信号；

解扣装置，用于当所述不平衡信号超出所述预定阈值额定值时，解扣所述剩余电流设备，以将所述电源与所述电路断开连接；以及