專利名稱：用于低壓應(yīng)用的電氣設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及低壓電氣設(shè)備，特別是涉及用于控制低壓系統(tǒng)并自動地重新閉合能與所述設(shè)備相關(guān)聯(lián)的殘余電流斷路器的電氣設(shè)備。
背景技術(shù)：
殘余電流斷路器通常在電氣系統(tǒng)中用來提供針對接地故障的保護(hù)。如圖2中所示 意性示出的，在其最基本形式中，殘余電流斷路器2通常包括借助于接口電路24可操作地 連接到釋放致動器23的殘余電流傳感器25。在由于接地故障而在電路中導(dǎo)體之間存在電 流不平衡的情況下，斷路器解扣(trip)，打開觸點(diǎn)并斷開電路。還有一種用于檢查斷路器的 功能有效性的測試設(shè)備，其包括具有測試按鈕26和電阻器27的電路。每隔一定時間，用戶 應(yīng)使用此測試按鈕來閉合測試電路并使斷路器解扣。殘余電流斷路器通常遇到的一個問題在于，作為由于某種原因而在系統(tǒng)中出現(xiàn)的 瞬態(tài)不平衡的結(jié)果，斷路器會不適時地解扣。任何此類不必要的解扣可能給用戶造成麻煩 和問題，尤其是在相關(guān)系統(tǒng)未受到監(jiān)管且電路因此而未被立即或在合理時間間隔內(nèi)恢復(fù)的 情況下。此外，用戶有時未能定期執(zhí)行必要的測試。任何斷路器故障或組件失效可能妨礙 其在接地故障情況下的有效操作和殘余電流斷路器的適當(dāng)解扣，并且后果甚至可能非常嚴(yán)重。另外，斷路器測試階段需要打開電路，結(jié)果不能連續(xù)地給系統(tǒng)供電。因此，很明顯，已知類型的殘余電流電路器具有許多缺點(diǎn)，已進(jìn)行各種嘗試來克服 這些缺點(diǎn)，但他們到目前為止尚未以完全令人滿意的方式成功地做到這一點(diǎn)。事實(shí)上，存在 許多已知設(shè)備，其可以與殘余電流斷路器相關(guān)聯(lián)以使得能夠克服但不是全部且完全有效地 克服一個或多個上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于這些考慮，本發(fā)明的主要技術(shù)目標(biāo)是制造一種使得能夠克服上述缺點(diǎn)的供低 壓應(yīng)用使用的電氣設(shè)備。作為所述目標(biāo)的一部分，本發(fā)明的一個目的是提供一種低壓設(shè)備，其使得與之相 關(guān)聯(lián)的殘余電流斷路器能夠自動地重新閉合。本發(fā)明的另一目的是提供一種低壓設(shè)備，其使得殘余電流斷路器能夠自動地重新 閉合且能夠檢查在所述斷路器下游的系統(tǒng)的狀態(tài)。本發(fā)明的另一目的是提供一種低壓設(shè)備，其使得殘余電流斷路器能夠自動地重新 閉合并同時保證操作員安全。本發(fā)明的另一目的是提供一種低壓設(shè)備，其能夠自動地對與之相關(guān)聯(lián)的斷路器的 功能有效性執(zhí)行周期性測試。本發(fā)明的另一目的是提供一種低壓設(shè)備，其能夠在對斷路器的功能有效性的測試期間保持供電的連續(xù)性。本發(fā)明的另一目的是提供一種在低壓應(yīng)用中使用的電氣設(shè)備，其包括有限數(shù)量的組件且易于組裝和安裝。本發(fā)明的另一個但不一定為最后一個目的是提供一種在低壓應(yīng)用中使用的電氣 設(shè)備，其高度可靠且相對易于以有競爭力的成本制造。借助于如下的低壓電氣設(shè)備來實(shí)現(xiàn)稍后將變得更加明顯的此技術(shù)目標(biāo)以及這些 及其它目的，所述低壓電氣設(shè)備用于控制系統(tǒng)并用于自動地使與之相關(guān)聯(lián)的殘余電流斷路 器重新閉合，其包括-用于將所述設(shè)備連接到所述系統(tǒng)的裝置；-用于控制所述設(shè)備的單元；-用于控制系統(tǒng)的第一裝置，其可操作地連接到所述控制單元且被設(shè)計為可操作 地連接到在所述斷路器下游的所述系統(tǒng)；-用于控制所述殘余電流斷路器的狀態(tài)的第二裝置，其可操作地連接到所述控制 單元且被設(shè)計為可操作地連接到所述斷路器；-由所述控制單元控制的致動裝置；-復(fù)位裝置，其可操作地連接到所述致動裝置且被設(shè)計為可操作地連接到所述殘 余電流斷路器；_機(jī)械裝置，其用于啟用被設(shè)計為可操作地與所述斷路器相關(guān)聯(lián)的所述設(shè)備；-由所述控制單元管理的用于啟用用于控制系統(tǒng)的所述裝置的第一自動裝置；-由所述控制單元控制的用于啟用所述致動裝置的第二自動裝置，。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的功能特征使得其使斷路器能夠在檢查系統(tǒng)狀態(tài)、即在斷路器 的下游不存在故障之后自動地復(fù)位。換言之，在瞬態(tài)現(xiàn)象的情況下，或者在斷路器的任何不 適時解扣之后，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備能夠自動地恢復(fù)系統(tǒng)的功能有效性。


如附圖中的示例所示，通過根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的優(yōu)選但非限制性實(shí)施例的描述， 本發(fā)明的其它特性和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，在附圖中-圖1是包括殘余電流斷路器和根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的低壓系統(tǒng)的一部分的示意 圖；-圖2是殘余電流斷路器的示意圖；-圖3是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第一實(shí)施例的示意圖；-圖4是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第二實(shí)施例的示意圖；-圖5是根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的第三實(shí)施例的示意圖；-圖6是包括殘余電流斷路器、根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備(如圖5所示)和旁路設(shè)備的低 壓系統(tǒng)的一部分的示意圖。
具體實(shí)施例方式參照圖1和圖3，根據(jù)本發(fā)明的低壓電氣設(shè)備1的一個實(shí)施例包括用于將所述設(shè)備 1連接到所述系統(tǒng)的第一連接裝置11、12和第二連接裝置21、22。換言之，第一連接裝置11和12使得其能夠電連接到在殘余電流斷路器2上游的系統(tǒng)的相導(dǎo)體和中性導(dǎo)體，而第二連接裝置21和22使得其能夠電連接到在所述斷路器2下游的系統(tǒng)的相導(dǎo)體和中性導(dǎo)體。設(shè)備1還包括例如由微控制器組成的控制單元10，其可操作地連接到用于控制該 系統(tǒng)的第一裝置30，第一裝置30又能夠借助于導(dǎo)體21和22可操作地連接到在所述斷路器 2下游的系統(tǒng)。例如借助于從系統(tǒng)供電的適當(dāng)電源15來對控制單元10適當(dāng)?shù)毓╇?。根?jù) 稍后描述的操作方法，第一控制裝置30可以由用于檢查系統(tǒng)狀態(tài)并識別在斷路器2下游的 任何故障的適當(dāng)電路組成?？刂茊卧?0可操作地連接到用于控制所述斷路器2的狀態(tài)的第二裝置40，第二裝 置40可以可操作地連接到所述斷路器2以使得能夠檢查其狀態(tài)。這些第二控制裝置40可 以例如由適合于連接到殘余電流斷路器2的位置傳感器(例如霍爾(Hall)傳感器)組成。 此位置傳感器40優(yōu)選地被設(shè)計為借助于斷路器的復(fù)位桿(leVer)61而可操作地耦接到斷 路器2上的手柄?？刂茊卧?0還可操作地連接到致動裝置50，且管理其操作；這些致動裝置50又 可操作地連接到復(fù)位裝置60，復(fù)位裝置60可以可操作地連接到殘余電流斷路器2，以便根 據(jù)稍后描述的可操作方法使后者重新閉合。由可以可操作地與所述斷路器2相關(guān)聯(lián)的機(jī)械啟用(enabling)裝置70來手動地 啟用根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1。還存在用于啟用用于控制系統(tǒng)的所述第一裝置30的第一自動裝 置80，以及用于啟用所述致動裝置50的第二自動裝置90。由控制單元10來管理第一自動 裝置80和第二自動裝置90兩者。更詳細(xì)地說，機(jī)械啟用裝置70優(yōu)選地包括可在設(shè)備1被禁用的第一位置與設(shè)備1 被啟用的第二位置之間可操作地移動的轉(zhuǎn)動臂(cursor)。轉(zhuǎn)動臂70還被設(shè)計為可操作地 與所述殘余電流斷路器2耦接，以便在轉(zhuǎn)動臂處于所述第二、啟用位置時防止其手動操作。優(yōu)選地借助于閉合/打開觸點(diǎn)71的所述轉(zhuǎn)動臂70來手動啟用/禁用該設(shè)備。根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備如下運(yùn)行。如圖1所述，可以借助于分別在斷路器2上游和下 游的導(dǎo)體11、12和21、22將設(shè)備1連接到與斷路器2并聯(lián)的低壓系統(tǒng)。設(shè)備1還被可操作 地連接到殘余電流斷路器2，且特別是連接到斷路器上的復(fù)位桿61。此可操作連接使得設(shè) 備1能夠借助于耦接到所述復(fù)位桿61的傳感器40來確定斷路器的狀態(tài)(打開/閉合)； 其還可以借助于致動裝置50和復(fù)位裝置60來使斷路器的觸點(diǎn)重新閉合，復(fù)位裝置60還被 可操作地耦接到斷路器2上的復(fù)位桿61。通過使轉(zhuǎn)動臂70從設(shè)備1被禁用的第一位置移位到通過閉合觸點(diǎn)71啟用設(shè)備1 的第二位置來啟用設(shè)備1。同時，當(dāng)處于啟用位置時，轉(zhuǎn)動臂70例如通過覆蓋斷路器的手柄 并防止與其接觸(access)來可操作地與斷路器相互作用。因此，當(dāng)設(shè)備被啟用時，不可能 手動地對斷路器采取行動；同樣地，為了手動地對斷路器2的手柄采取行動，必須移動轉(zhuǎn)動 臂70并從而禁用設(shè)備1，并由此防止斷路器的任何自動重新閉合。這完全確保了需要對系 統(tǒng)采取行動的任何操作員的安全。事實(shí)上，只能通過使轉(zhuǎn)動臂移位并釋放手柄來手動地打 開斷路器；該行動禁用設(shè)備1和相關(guān)自動重新閉合功能，使得操作員能夠安全地采取行動。在由連接到斷路器2上的復(fù)位桿61的位置傳感器40啟用設(shè)備1的情況下，控制 單元10可以接收關(guān)于斷路器狀態(tài)的信息。特別地，當(dāng)殘余電流斷路器的觸點(diǎn)被打開時，控 制單元10接收由用于控制斷路器2的狀態(tài)的所述第二裝置40所檢測的解扣信號。由此，控制單元10向用于啟用所述第一裝置30的第一自動裝置80發(fā)送啟用信號，所述第一裝置30用于控制該系統(tǒng)。在實(shí)踐中，第一自動啟用裝置80可以有利地由啟用系統(tǒng)控制電路30 的繼電器組成。在被啟用時，系統(tǒng)控制電路30對在斷路器下游的系統(tǒng)的狀態(tài)執(zhí)行檢查并向控制 單元10發(fā)送指示系統(tǒng)狀態(tài)的信號33。通過借助于閉合開關(guān)31和32依次地首先檢查連接 到下游相線的電路并隨后檢查連接到下游中性線的電路，系統(tǒng)控制電路30優(yōu)選地檢查是 否不存在接地故障電流。將測試結(jié)果借助于信號33發(fā)送到控制單元10。如果識別到故障，則控制單元10啟用切斷信號發(fā)送(signalling)裝置100。另一 方面，如果在斷路器2的下游未檢測到接地故障，則控制單元10向所述第二自動啟用裝置 90發(fā)送啟用信號并向所述致動裝置50發(fā)送致動信號91。在實(shí)踐中，致動裝置50可以由通 過開關(guān)90的閉合而自動啟用的適當(dāng)電動機(jī)組成，開關(guān)90的閉合使得能夠向該電動機(jī)供電。 控制單元10還發(fā)送適當(dāng)?shù)男盘?1 (例如方波)以便驅(qū)動電動機(jī)50，該電動機(jī)50對復(fù)位裝 置60 (例如由可操作地連接到復(fù)位桿61的錐齒輪(bevel gear)組成)起作用以使殘余電 流斷路器2重新閉合。如果殘余電流斷路器以少于預(yù)置時間(例如16秒)的時間間隔來 解扣預(yù)置次數(shù)(例如3 4次)，則控制單元10使設(shè)備切斷并停止嘗試任何自動重新閉合 動作，且其啟用切斷信號發(fā)送裝置100。根據(jù)本發(fā)明的一個特定實(shí)施例，如圖4所示，設(shè)備1還可以有利地包括用于對所述 斷路器2進(jìn)行診斷的第三自動裝置110。換言之，作為手動地對殘余電流斷路器2采取行動 的替代，通過手動地按下測試按鈕26，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備1使得能夠以預(yù)置時間間隔對殘 余電流斷路器的功能有效性進(jìn)行自動測試。通過來自所述控制單元10的自動測試命令的提示，診斷裝置110閉合在上游的導(dǎo) 體12和在所述設(shè)備1下游的導(dǎo)體21之間的電阻器112，由此使斷路器2解扣并從而測試其 功能有效性。一旦殘余電流斷路器2已經(jīng)解扣，控制單元10就根據(jù)前述程序使得斷路器2 能夠重新閉合。為了為用戶避免在此自動測試期間切斷電源而引起的任何缺點(diǎn)，圖5和圖6所示 的本發(fā)明的一個特定實(shí)施例使得能夠在此自動測試完成期間保持電源的連續(xù)性。在此實(shí)施例中，設(shè)備1包括由控制單元10管理且被設(shè)計為可操作地連接到旁路設(shè) 備3的第四自動旁路裝置120，旁路設(shè)備3適合于電連接到在所述斷路器2的上游和下游的 所述系統(tǒng)。旁路設(shè)備3包括可以例如作為從設(shè)備1接收到的命令的結(jié)果而借助于線圈被打 開和閉合的觸點(diǎn)35。這些第四自動旁路裝置120通常在緊挨著進(jìn)行自動測試之前由控制單 元10啟用，確定所述旁路設(shè)備3中的觸點(diǎn)35的閉合。換言之，在自動測試?yán)^電器110中的 觸點(diǎn)111被閉合之前，使繼電器120中的觸點(diǎn)121閉合。因此對旁路繼電器中的線圈供電， 且觸點(diǎn)35閉合以保持自動測試過程期間的電源的連續(xù)性。一旦測試已完成且斷路器2已 被自動地重新閉合，則控制單元10使旁路觸點(diǎn)35打開?？梢杂脴O其緊湊的設(shè)計來實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，至少將控制單元10、用于控制 系統(tǒng)的第一裝置30、用于控制斷路器狀態(tài)的第二裝置40、致動裝置50、復(fù)位裝置60、用于 啟用所述第一控制裝置30的第一自動裝置80、用于啟用所述致動裝置50的第二自動裝 置90、以及切斷信號發(fā)送裝置100全部設(shè)置在由絕緣材料制成的單個外殼內(nèi)部。在包括自 動測試和旁路功能的情況下，還可以在同一外殼內(nèi)部設(shè)置用于斷路器診斷的第三自動裝置110和第四自動旁路裝置120。依照以上描述，很清楚的是，根據(jù)本發(fā)明的低壓設(shè)備滿足所述主要目標(biāo)和目的。事實(shí)上，該設(shè)備使得與其相關(guān)聯(lián)的殘余電流斷路器能夠在對斷路器下游的系統(tǒng)的狀態(tài)進(jìn)行檢 查之后自動地重新閉合。這使得能夠避免無論是由于故障還是斷路器的不適時解扣而引起 的向系統(tǒng)供電的中斷，而仍符合必要的安全要求。通過與斷路器上的手柄的相互作用，機(jī)械 啟用裝置防止每當(dāng)設(shè)備被啟用時對斷路器進(jìn)行的任何手動動作，從而確保操作員安全。此外，在多個特定實(shí)施例中，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備使得能夠自動地執(zhí)行對殘余電流 斷路器的功能有效性的例行測試，并且當(dāng)期望時，借助于被適當(dāng)啟用的旁路功能來保持系 統(tǒng)供電的連續(xù)性。值得強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備可以在單個模塊內(nèi)并入大量功能，結(jié)果可以節(jié) 省制造和安裝成本?；谝陨厦枋?，其它特性、修改和改善是可能的且對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是不言 而喻的。應(yīng)將任何此類特性、修改和改善視為本發(fā)明的一部分。實(shí)際上，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)需要 和水平，可以使用任何材料來以任何適當(dāng)?shù)某叽绾托螤顏碇圃煸撛O(shè)備。
權(quán)利要求
一種低壓電氣設(shè)備(1)，用于控制系統(tǒng)并自動地使能夠與之相關(guān)聯(lián)的殘余電流斷路器(2)重新閉合，其特征在于，所述低壓電氣設(shè)備包括用于將所述設(shè)備(1)連接到所述系統(tǒng)的第一裝置(11、12)和第二裝置(21、22)；用于控制所述設(shè)備(1)的單元(10)；用于控制所述系統(tǒng)的第一裝置(30)，可操作地連接到所述控制單元(10)且被設(shè)計為可操作地連接到在所述斷路器(2)下游的所述系統(tǒng)；用于控制所述斷路器(2)的狀態(tài)的第二裝置(40)，可操作地連接到所述控制單元(10)且被設(shè)計為可操作地連接到所述斷路器(2)；由所述控制單元(10)管理的致動裝置(50)；復(fù)位裝置(60)，可操作地連接到所述致動裝置(50)且被設(shè)計為可操作地連接到所述斷路器(2)；機(jī)械裝置(70)，用于啟用所述設(shè)備(1)并適合于可操作地與所述斷路器(2)相關(guān)聯(lián)；用于啟用用于控制所述系統(tǒng)的所述第一裝置(30)的第一自動裝置(80)，由所述控制單元(10)管理；用于啟用所述致動裝置(50)的第二自動裝置(90)，由所述控制單元(10)管理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述機(jī)械啟用裝置(70)包括轉(zhuǎn)動臂， 所述轉(zhuǎn)動臂能夠在設(shè)備(1)被禁用的第一位置和設(shè)備(1)被啟用的第二位置之間可操作地 移動，所述轉(zhuǎn)動臂適合于可操作地與所述殘余電流斷路器(2)耦接，以便在所述轉(zhuǎn)動臂占 據(jù)所述第二位置時防止其手動操作。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的設(shè)備(1)，其特征在于，借助于由所述轉(zhuǎn)動臂(70)引發(fā)的觸 點(diǎn)(71)的閉合/打開來啟用/禁用所述設(shè)備。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的設(shè)備(1)，其特征在于，當(dāng)用于控制所述 斷路器(2)的狀態(tài)的所述第二裝置(40)識別到來自斷路器(2)的解扣信號時，控制單元 (10)向所述第一自動裝置(80)發(fā)送用于啟用用于控制所述系統(tǒng)的所述第一裝置(30)的啟 用信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的設(shè)備(1)，其特征在于，當(dāng)所述第一自動啟用裝置(80)被啟 用時，用于控制所述系統(tǒng)的第一裝置(30)執(zhí)行對系統(tǒng)狀態(tài)的測試并向控制單元(10)發(fā)送 指示系統(tǒng)狀態(tài)的信號(33)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(1)，其特征在于，當(dāng)所述信號(33)指示已出現(xiàn)接地故 障時，控制單元(10)啟用切斷信號發(fā)送裝置(100)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的設(shè)備(1)，其特征在于，當(dāng)所述信號(33)指示系統(tǒng)的正常狀 態(tài)時，控制單元(10)發(fā)送啟用所述第二自動啟用裝置(90)的信號和啟動(91)所述致動裝 置(50)的信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述致動裝置(50)對所述復(fù)位裝置 (60)起作用。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的設(shè)備(1)，其特征在于包括用于對所述斷 路器⑵執(zhí)行診斷的第三自動裝置(110)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的設(shè)備(1)，其特征在于，基于來自所述控制單元(10)的自動 測試命令，所述第三自動診斷裝置(Iio)閉合在所述設(shè)備(1)上游的一個導(dǎo)體(12)和所述設(shè)備(1)下游的一個導(dǎo)體(21)之間的電阻器(112)。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備(1)，其特征在于，其包括由控制單元(10)管理且 被設(shè)計為可操作地連接到旁路設(shè)備(3)的第四自動旁路裝置(120)，旁路設(shè)備(3)適合于電 連接到在所述斷路器(2)上游和下游的所述系統(tǒng)，并包括能夠被打開和閉合的觸點(diǎn)(35)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的設(shè)備(1)，其特征在于，所述第四自動旁路裝置(120)在所 述自動測試功能被實(shí)現(xiàn)的緊挨著之前由所述控制單元(10)啟用，由此使得所述旁路設(shè)備 (3)中的觸點(diǎn)(35)閉合。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求中的一項或多項所述的設(shè)備(1)，其特征在于，包括外殼，該外 殼由絕緣材料制成并容納控制單元(10)、用于控制所述系統(tǒng)的第一裝置(30)、用于控制 所述斷路器(2)的狀態(tài)的第二裝置(40)、致動裝置(50)、復(fù)位裝置(60)、用于啟用所述第一 控制裝置(30)的第一自動裝置(80)、用于啟用所述致動裝置(50)的第二自動裝置(90)、 以及用信號通知斷路器切斷的裝置(100)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的設(shè)備(1)，其特征在于，由絕緣材料制成的所述外殼還容納 用于對所述斷路器(2)進(jìn)行診斷的所述第三自動裝置(110)、以及所述第四自動旁路裝置 (120)。
全文摘要
一種用于控制系統(tǒng)并自動地使與之相關(guān)聯(lián)的殘余電流斷路器重新閉合的低壓電氣設(shè)備，包括用于將所述設(shè)備連接到系統(tǒng)的第一和第二裝置；設(shè)備控制單元；第一裝置，用于控制系統(tǒng)，可操作地連接到所述控制單元且被設(shè)計為可操作地連接到在斷路器下游的系統(tǒng)；第二裝置，用于控制所述斷路器的狀態(tài)，可操作地連接到控制單元且被設(shè)計為可操作地連接到斷路器；由控制單元管理的致動裝置；復(fù)位裝置，可操作地連接到所述致動裝置且被設(shè)計為可操作地連接到斷路器；機(jī)械裝置，用于啟用適合于可操作地與斷路器相關(guān)聯(lián)的設(shè)備；第一自動裝置，用于啟用用于控制系統(tǒng)的第一裝置，由控制單元管理；第二自動裝置，用于啟用所述致動裝置，由控制單元管理。
文檔編號H02H3/33GK101816108SQ200880110015
公開日2010年8月25日 申請日期2008年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月2日
發(fā)明者C·阿斯卡里, P·安東內(nèi)洛 申請人:Abb股份公司